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Azurite, cérussite et dioptase : 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 minier de la mine de Tsumeb, en Namibie, est constitué d'un tube sub-vertical 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.

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, (voir bibliographie) légèrement modifié.

Sur ce schéma les profondeurs indiquées en niveau d'exploitation sont les suivantes : niveau 10 env. 300 m , niveau 20 env. 600 m , niveau 30 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 brèche 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.

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

Dioptase issue de la minde de Tsumeb. © DR

Parallèlement à l'oxydation, certains minéraux sont dissous par l'eau environnante et relocalisés dans les parties profondes du gîte. Très profondément au-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