À la surface du globe, l'altération, l'érosion et la sédimentation forment une deuxième grande voie de concentration des métaux, indépendante du magmatisme. Ce chapitre couvre l'altération supergène et ses gisements résiduels (latérites, bauxites), les placers détritiques, les gisements sédimentaires chimiques et exhalatifs (fer rubané, évaporites) et la zonalité supergène des gîtes sulfurés préexistants.
1. L'altération supergène et le chapeau de fer
Lorsqu'un gisement sulfuré affleure, il subit l'altération supergène : l'oxydation des sulfures par les eaux météoriques et l'oxygène libère des sulfates acides qui lessivent les métaux mobiles vers le bas. La partie supérieure du gisement s'appauvrit en métaux et s'enrichit en oxydes de fer résiduels, formant le chapeau de fer (gossan), une masse rouille de goethite et d'hématite très visible sur le terrain et longtemps utilisée par les prospecteurs comme indicateur de gisement sous-jacent.
2. Gisements résiduels : latérites et bauxites
En climat tropical humide, l'altération chimique intense d'une roche mère dissout et exporte les éléments les plus mobiles (silice, alcalins) et concentre in situ les éléments les plus insolubles, formant un profil de latérite. Sur une roche mère riche en aluminosilicates, ce processus produit la bauxite, minerai d'aluminium constitué d'hydroxydes d'alumine. Sur une roche mère ultrabasique (péridotite), l'altération latéritique concentre le nickel résiduel dans les niveaux d'altérite, un type de gisement dit résiduel qui fournit une part importante du nickel mondial, distinct des gisements orthomagmatiques Cu-Ni vus au chapitre précédent.
3. Placers et gisements détritiques
L'érosion d'une roche mère minéralisée libère des grains de minéraux denses et chimiquement résistants qui sont ensuite triés par la gravité lors du transport fluviatile ou littoral : c'est le principe des placers. Les cours d'eau et les vagues, en triant les particules par densité, concentrent préférentiellement les minéraux lourds (or natif, cassitérite, ilménite, magnétite, diamant) dans des pièges hydrauliques (méandres, ruptures de pente, plages). Un placer alluvionnaire se forme dans le lit ou les terrasses d'une rivière ; un placer littoral, sur une plage actuelle ou fossile. La reconnaissance des placers a historiquement guidé la découverte de nombreux gisements primaires situés en amont.
4. Gisements sédimentaires chimiques et exhalatifs
Certains métaux précipitent directement dans le bassin sédimentaire, sans transport détritique. Les formations de fer rubané (BIF, banded iron formations) sont des alternances millimétriques à centimétriques de niveaux riches en oxydes de fer et de niveaux siliceux (chert), formées essentiellement au Précambrien lorsque les océans, encore peu oxygénés, pouvaient transporter le fer dissous sous forme réduite avant sa précipitation. Les évaporites résultent de la concentration par évaporation d'une saumure en bassin confiné et livrent, outre les sels (halite, gypse), des concentrations économiques de potasse ou de bore selon la composition initiale de la saumure. Les phosphates sédimentaires, formés par précipitation d'apatite en contexte marin peu profond riche en upwelling, constituent une autre grande famille de gisements chimiques, d'une importance majeure au Maroc.
5. La zonalité supergène des gîtes sulfurés
Sous le chapeau de fer d'un gîte sulfuré se développe une zone d'oxydation, où les métaux mobilisés par l'altération forment des minéraux secondaires (carbonates et sulfates de cuivre, par exemple), puis une zone de cémentation (enrichissement supergène) où les métaux lessivés reprécipitent en profondeur, au contact de la nappe phréatique, sous forme de sulfures secondaires souvent plus riches que le minerai primaire sous-jacent. Cette zonalité verticale — chapeau de fer, zone oxydée, zone de cémentation, minerai primaire — est un modèle classique d'exploration des gisements de cuivre porphyrique altérés.
Masse résiduelle d'oxydes et hydroxydes de fer formée par l'oxydation supergène d'un gisement sulfuré affleurant, indice de prospection classique.
Roche sédimentaire précambrienne litée, alternant niveaux ferrugineux et niveaux siliceux, formée par précipitation chimique du fer dans des océans peu oxygénés.
| Processus | Climat / contexte | Exemples |
|---|---|---|
| Altération résiduelle (latérite) | Tropical humide, roche mère adaptée | Bauxite (Al), latérite nickélifère |
| Tri gravitaire (placer) | Transport fluviatile ou littoral | Or, cassitérite, ilménite |
| Précipitation chimique en bassin | Marin, souvent précambrien ou peu profond | Fer rubané (BIF), phosphates |
| Évaporation en bassin confiné | Climat aride, bassin fermé | Sel, gypse, potasse |
Gisements exogènes : quatre voies de concentration
- Chapeau de fer = oxydation supergène d'un gisement sulfuré ; indicateur de prospection classique.
- Latérite sur roche ultrabasique → nickel résiduel ; sur aluminosilicates → bauxite.
- Placer = tri gravitaire des minéraux denses et résistants (or, cassitérite, ilménite) pendant le transport.
- BIF précambrien = précipitation chimique du fer en océan peu oxygéné, alternance fer / chert.
- Zonalité supergène : chapeau de fer → zone d'oxydation → zone de cémentation (enrichissement) → minerai primaire.
Question classique : expliquer pourquoi les BIF sont quasi exclusivement précambriens, en lien avec l'évolution de l'oxygénation des océans. Sache aussi replacer la zonalité supergène (chapeau de fer, oxydation, cémentation) dans l'ordre correct : c'est un schéma très demandé en QCM et en question de synthèse.