Un exemple : le lithium
Le lithium est un élément relativement courant dans la croûte terrestre (teneur moyenne dans la croûte supérieure: 20 ppm), mais paradoxalement ses concentrations sont peu nombreuses.
Dans la plupart des roches, il est présent dans les phyllosilicates en remplacement du fer divalent ; il s'agit d'un élément alcalin, très soluble dans les fluides aqueux.
On recense principalement deux types de gisements de lithium : un type magmatique et un type supergène.
Le lithium est très utilisé dans les piles et les batteries, mais aussi pour les véhicules électriques, les téléphones...
Complément : Gisements magmatiques
Les gisements magmatiques de lithium sont de type pegmatite, c'est à dire des magmas extrêmement différenciés à partir d'une source initiale de type granite. Le mécanisme évolutif conduisant d'un magma granitique banal à un magma pegmatitique correspond à la cristallisation fractionnée, et les caractéristiques pétrographiques des pegmatites (en particulier leurs cristaux géants) ont été attribuées par London à une mise en place sous forme de magma surfondu.
Dans les gisements de lithium de type pegmatite exploités économiquement (Greenbushes, Western Australia ; Tanco, Manitoba ; Bikita, Zimbabwe), le lithium est sous forme de spodumène LiAlSi2O6. Les conditions de genèse des pegmatites à spodumène correspondent à des terrains profonds, et ce type de gisement se trouve essentiellement dans les boucliers précambriens (Canada, Australie, Afrique Australe, Brésil, mais aussi en Europe).
Il est notable qu'un autre type de pegmatite contient du lithium en teneur similaire à celle des pegmatites à spodumène. Il s'agit des pegmatites (voire granites) à lépidolite (mica à lithium), dont la mise en place est moins profonde et qui se retrouvent dans les socles résultant du démantèlement d'orogènes de tous âges (du précambrien au paléozoïque, par exemple le Massif Central, et au mésozoïque, par exemple en Chine du Sud).
Ces formations sont plus répandues mais en général inexploitées parce qu'on ne sait pas traiter économiquement le lépidolite pour en extraire le lithium (des progrès semblent être faits actuellement dans ce sens). Cela augmenterait notablement les ressources en lithium (y compris en France).
Les gisements de pegmatite sont de petite taille, formant des lentilles jusqu'à un kilomètre de longueur, mais sont assez dispersés à la surface du globe. Il est notable que dans les mêmes pegmatites on trouve également du tantale qui peut-être exploité en même temps.
Complément : Gisements supergènes
Les gisements supergènes de lithium sont de type saumure dans des lacs salés : leur exploitation est assez facile par pompage de la saumure et extraction du lithium. La très grande solubilité du lithium conduit à sa concentration dans les saumures par évaporation à partir d'eaux de nappe souterraine (les lacs salés correspondent à l'affleurement de ces nappes).
Ces gisements se trouvent donc dans des zones arides (nord du Chili et de l'Argentine, sud de la Bolivie, plateau du Tibet en Chine, Turquie), mais ce n'est pas un paramètre suffisant. Deux autres facteurs semblent concourir à la concentration économique du lithium : la présence de formations volcaniques et/ou magmatiques de type rhyolite/granite permet une extraction par altération chimique supergène à partir de réservoirs déjà préconcentrés, par déstabilisation de la biotite qui est très instable en conditions de surface; et la présence de reliefs actifs, avec érosion importante, permet de renouveler les terrains soumis à l'altération.
On trouvera donc des gisements de ce type dans des marges continentales actives (zone de subduction, collision continentale) présentant un magmatisme récent. Les teneurs sont plus faibles que dans le cas des pegmatites mais les tonnages en jeu très supérieurs et la relative facilité de l'extraction en font la principale source mondiale de lithium.
Informations[1]On notera qu'une variante de ce type de gisement correspond à l'accumulation de lithium dans des formations argileuses associées à des formations volcaniques en contexte de subduction récente ou actuelle; de tels gisements sont à l'étude ou en production au Mexique ou dans l'Ouest des Etats-Unis.
En résumé, les différents types de gisements exploités ou potentiels de lithium correspondent à des contextes géotectoniques bien différents, de sorte que si la plus grosse part des réserves semble concentrée dans un petit nombre de pays (ce qui est un facteur de risque vis-à-vis de l'approvisionnement en un matériau économiquement important), l'abondance et la distribution très large de petites sources ponctuelles permettent de minimiser la possibilité de tensions sur le marché du lithium.
