Un gisement magmatique : le fer

1. Les minerais de fer

Le fer est l'un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre (environ 5 %). Mais pour être exploité, il doit être concentré dans un minerai. Les principaux minéraux de fer sont des oxydes et des hydroxydes :

Un minerai de fer est considéré comme riche au-delà d'environ 60 % de fer ; les minerais moins riches doivent être enrichis (concentrés) avant d'être vendus.

2. Les grands types de gisements de fer

On distingue trois grandes origines :

• les gisements magmatiques : les oxydes de fer se concentrent dans un magma en cours de cristallisation, ou dans les roches magmatiques très riches en fer et en magnésium ;
• les gisements sédimentaires : le fer s'est déposé au fond des mers anciennes, en alternance avec de la silice, formant des roches rubanées (les itabirites, ou formations de fer rubanées), surtout au Précambrien ;
• les gisements résiduels : l'altération tropicale entraîne les éléments solubles et laisse le fer sur place ; elle enrichit les roches déjà riches en fer.

3. Un gisement magmatique : la ségrégation des oxydes de fer

Tu as vu dans la leçon sur les magmas que, lors du refroidissement d'un magma basique, les minéraux cristallisent dans un ordre précis (ordre de Bowen) et que les premiers cristaux, plus denses, tombent au fond du réservoir. C'est la cristallisation fractionnée.

Dans certains magmas basiques et ultrabasiques riches en fer, des oxydes de fer (magnétite, souvent associée à l'ilménite, oxyde de fer et de titane, et à la chromite) cristallisent tôt. Très denses (masse volumique de la magnétite : environ 5,2 g/cm³, contre environ 3 g/cm³ pour le magma), ils tombent au fond du réservoir et s'accumulent en couches ou en lentilles : c'est la ségrégation magmatique. On obtient des roches formées en grande partie de magnétite, qui peuvent constituer un minerai de fer (souvent riche aussi en titane ou en vanadium).

4. Le gisement de fer du Kaloum (Conakry)

La presqu'île du Kaloum, où est bâtie Conakry, et le massif du Kakoulima sont formés de roches magmatiques ultrabasiques : dunites et péridotites, surmontées de gabbros. Ce sont des cumulats : les premiers cristaux (olivine riche en fer et en magnésium, chromite, magnétite) d'un grand réservoir magmatique du Mésozoïque s'y sont accumulés par cristallisation fractionnée. Ces roches sont donc naturellement riches en fer : c'est l'origine magmatique du gisement.

Pendant des millions d'années, sous le climat tropical humide de la Basse-Guinée, ces roches ont été altérées :

1. l'olivine est décomposée par l'eau de pluie ;
2. le magnésium et la silice, solubles, sont emportés par les eaux ;
3. le fer, qui s'oxyde et devient insoluble, reste sur place sous forme de goethite et d'hématite ;
4. il se forme une épaisse latérite ferrugineuse, surmontée d'une cuirasse : un minerai contenant de l'ordre de 50 % de fer, avec un peu de chrome et de nickel hérités de la roche mère.

Ce minerai a été exploité à ciel ouvert sur la presqu'île de Kaloum au milieu du XXᵉ siècle, puis l'exploitation s'est arrêtée. Le gisement du Kaloum est donc un bon exemple de gisement d'origine magmatique, enrichi ensuite par l'altération.

5. Les grands gisements du Simandou et du Nimba

Les plus grands gisements de fer de Guinée ont une autre origine. Ils se trouvent en Guinée forestière, sur le socle archéen :

• la chaîne du Simandou (régions de Beyla et Kérouané) ;
• les monts Nimba, à la frontière du Liberia et de la Côte d'Ivoire.

Ils sont formés d'itabirites : d'anciens dépôts marins alternant fer et silice, plissés et métamorphisés lors des orogenèses précambriennes. L'altération tropicale a ensuite lessivé la silice et concentré le fer, formant un minerai d'hématite de très haute teneur (plus de 60 % de fer), parmi les plus riches du monde.

Le Simandou, longtemps resté inexploité faute d'infrastructures, est entré en exploitation récemment, avec la construction d'un chemin de fer de plus de 600 km et d'un port sur la côte guinéenne. Côté guinéen, les monts Nimba sont une réserve naturelle intégrale, inscrite au patrimoine mondial : on doit y concilier exploitation minière et protection d'espèces uniques.

6. L'exploitation et la transformation du fer

Extraction. Les gisements guinéens sont exploités à ciel ouvert : décapage, forage et abattage à l'explosif, chargement, transport par train vers le port, puis concassage et criblage (tri par taille). Les minerais pauvres sont enrichis : séparation magnétique pour la magnétite, séparation par densité.

Transformation. Dans un haut fourneau, le minerai est chauffé avec du coke (charbon). Le monoxyde de carbone produit réduit l'oxyde de fer :

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

On obtient la fonte (fer contenant environ 4 % de carbone), puis l'acier (moins de 2 % de carbone) en retirant une partie du carbone. L'acier sert à la construction (fer à béton, charpentes), aux véhicules, aux machines, aux rails.

Enjeux pour la Guinée. Recettes pour l'État, emplois, chemins de fer et ports ; mais aussi déforestation, destruction d'habitats (espèces rares du Nimba et du Simandou), poussières, pollution des cours d'eau, déplacement des populations. La transformation locale d'une partie du minerai et la réhabilitation des sites sont des défis importants.