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Azurite, cérussite, dioptase et malachite : les minéraux de la mine de Tsumeb

Dossier - Grottes et cavernes, les secrets des profondeurs
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Les grottes fascinent par leur beauté et leur mystère. En calcaire, de grès ou sous-glaciaires, elles peuvent prendre différentes formes. Ces cavités abritent souvent la vie et ont même longtemps été l'abri privilégié de l'Homme. Plongez dans les profondeurs secrètes de la Terre, à la découverte des grottes et cavernes.

  
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Le site de la mine de Tsumeb, en Namibie, est constitué d'un tube subvertical d'une profondeur de 1.800 m environ. Il produisit entre 1905 et 1990 un total de 25 millions de tonnes de minerai dont 1,7 million de tonnes de cuivre, 2,8 millions de tonnes de plomb et 1 million de tonnes de zinc, entre autres. Pour des raisons de rentabilité (épuisement des réserves et augmentation des coûts d'exploitation), comme toujours, la mine fut fermée en 1996.

Quels sont les minéraux de la mine de Tsumeb ? Ici, de la malachite. © Rob Lavinsky, iRocks.com, Wikimedia Commons, CC by-sa -3.0

La formation du dépôt de Tsumeb donna lieu à de grandes discussions géologiques et l'on finit par admettre, en 1986 environ, que la structure du tube de la mine était due à un phénomène karstique qui date de plus de 650 millions d'années.

Une malachite issue du site de Tsumeb. © DR

Malachite, cuivre, cérussite

Durant les périodes d'émersion de la région, les phénomènes karstiques se développaient et causaient de grandes cavités dans la dolomie. Les phénomènes allant de l'avant, arriva le moment où le toit de la cavité s'effondra. Puis la mer revint et remplit le tuyau d'eau et de sable, qui, lui, devint, avec le temps et le métamorphisme, une véritable quartzite, roche très dure.

L'exploitation minière de Tsumeb renfermait notamment du cuivre. © DR

C'est seulement lors d'un dernier épisode, il y a 580 à 530 millions d'années, pendant l'érection de la chaîne de montagne des Damara que le tuyau fut enrichi en minerais et minéraux lentement cristallisés à partir des solutions hydrothermales qui circulaient dans le tube rempli de sable. Il s'agit donc d'un dépôt hydrothermal dans un relief karstique. En somme, une grotte remplie de belles choses !

Cette cérussite est issue du site de Tsumeb. © DR

Pour bien comprendre ce qui s'est passé, voici un schéma de la mine tiré du livre de Nicole Grünert, légèrement modifié.

Sur ce schéma, les profondeurs indiquées en niveau d'exploitation sont les suivantes : niveau 10 à env. 300 m, niveau 20 à env. 600 m, niveau 30 à environ 1.000 m. © Nicole Grünert, DR

Cette indication permet de mieux saisir la forme de ce tube finalement assez étroit. L'intérieur du tube est plein de brèches de quartzite essentiellement et de minerai compact figuré en noir sur le schéma. Les dépôts de cuivre, plomb et zinc sont très connus pour leur bel aspect et ceux de Tsumeb sont renommés dans le monde entier.

L'extrême diversité des minéraux récoltés sur le site (226 minéraux différents dont 40 spécifiques à cette mine) est responsable de l'engouement des collectionneurs pour ces pierres qui figurent dans les musées du monde entier.

Dioptase issue de la mine de de Tsumeb. © DR

Les minéraux colorés sont formés dans la zone d'oxydation du dépôt. Cette zone est située au contact de l'eau dont l'oxygène oxyde le dépôt et les minéraux dits « primaires », comme les sulfures, sont transformés en minéraux dits « secondaires », comme les oxydes et les carbonates.

Azurite et dioptase : des minéraux caractéristiques

Parallèlement à l'oxydation, certains minéraux sont dissous par l'eau environnante et relocalisés dans les parties profondes du gîte. Très profondément en dessous du niveau de l'eau, on trouve la zone dite « de cémentation », dans laquelle les composés sont de nouveau réduits et précipités. Par ce procédé, la zone de cémentation est enrichie en cuivre natif, argent natif et éventuellement or natif. 

Dioptase et calcite de Tsumeb. © DR

La zone primaire, elle, est localisée plus profondément encore ou dans un autre lieu, et, dans cette zone, les minéraux n'ont pas été modifiés.

Calcite sur malachite retrouvée dans la mine de Tsumeb. © DR
Azurite extraite de la mine de Tsumeb. © DR