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Prospection
La recherche de nouvelles RESSOURCES MINIÈRES a commencé dès la première utilisation du métal (le CUIVRE et l'OR) il y a environ 7000 ans. En Amérique du Nord, avant l'arrivée des Européens, les peuples autochtones utilisaient le cuivre natif dans au moins deux régions : la péninsule Keweenaw, dans le Michigan, sur la rive Sud du lac Supérieur, et à l'embouchure de la RIVIÈRE COPPERMINE, dans les Territoires du Nord-Ouest.
La première exploration minéralogique organisée par les Européens, dans ce qui est aujourd'hui le Canada, a été menée par Martin FROBISHER au cours de ses trois expéditions à l'île de Baffin (1576, 1577 et 1578). Bien que sa première expédition visait surtout à trouver le PASSAGE DU NORD-OUEST vers l'Asie, celles de 1577 et de 1578, beaucoup plus importantes et financées par des intérêts privés, étaient motivées en grande partie par l'espoir de trouver de l'or. L'aventure s'est soldée par un échec et le minerai d'or qu'il a rapporté était, semble-t-il, du schiste ou du gneiss contenant du mica scintillant.
L'entreprise exploratrice connue qui a suivi, près de l'actuel port de St. John's (Terre-Neuve), a été suscitée par sir Humphrey GILBERT. En 1583, Gilbert amène avec lui un mineur saxon du nom de Daniel, qui fait la prospection des côtes et déclare avoir trouvé de l'ARGENT. Aucun gisement rentable de quel que minerai que soit n'a cependant été trouvé; Gilbert et Daniel meurent pendant le voyage de retour.
Aux premiers jours de la Nouvelle-France, le maître-mineur Simon, qui accompagne Samuel de CHAMPLAIN, signale la présence de minerai de FER et d'argent dans la baie Sainte-Marie, en Nouvelle-Écosse. En 1672, Nicolas DENYS, qui avait reçu une concession de Louis XIV en 1654 pour exploiter de l'or, de l'argent, du cuivre et d'autres minéraux, découvre du charbon dans l'île du Cap-Breton. On découvre du minerai de fer près de l'embouchure de la rivière Saint-Maurice (Québec), où il est fondu pour la première fois en 1737 pour produire du métal. En 1770, les Jésuites font des expériences sur du cuivre natif trouvé à Port Mamainse, sur la rive Nord du lac Supérieur.
Les employés de la Compagnie de la baie d'Hudson (CBH) semblent avoir fait peu de prospection, à l'exception de Samuel HEARNE. Employé par la CBH au fort du Prince-de-Galles près de l'actuel port de Churchill, au Manitoba, Hearne a entrepris une expédition à la grandeur du pays pour trouver la source du cuivre natif utilisé par une tribu autochtone du Nord. En 1771, après deux tentatives infructueuses, Hearne atteint la source de cuivre sur les berges du fleuve Coppermine près de l'océan Arctique. Mises à part ces expéditions, il s'est fait très peu de prospection organisée au Canada de 1600 à 1800, à l'exception des commerçants et des trappeurs toujours à l'affût de dépôts de minéraux pendant leurs voyages dans la nature sauvage, en particulier dans la région du BOUCLIER précambrien. Alexander MACKENZIE, marchand de fourrure et explorateur de la COMPAGNIE DU NORD-OUEST, découvre du charbon à la Grande rivière de l'Ours (Territoires du Nord-Ouest) en 1789, et David THOMPSON trouve du charbon sur le bord de la rivière Saskatchewan en 1800. On exploite du GYPSE en Nouvelle-Écosse dès 1779 et on découvre du charbon au Nouveau-Brunswick près du Grand Lac, où on en extrait pour la première fois en 1782.
On trouve du PLOMB près de la rivière des Outaouais et sur la rive Est du lac Témiscamingue en 1686, mais cette source sera oubliée jusqu'en 1870. La premier dépôt de cuivre exploité commercialement au Canada est celui découvert à Bruce Mines sur la rive Nord du lac Huron; la production commencera en 1848. On découvre de l'argent sur l'ÎLOT SILVER, sur la rive Nord du lac Supérieur, en 1868, et on en fait l'exploitation jusqu'en 1884. La présence de nickel-cuivre (voir NICKEL) près de ce qui est devenu la mine Murray à Sudbury est découverte par accident en 1883, lors de la construction du chemin de fer dans la région.
La fondation de la COMMISSION GÉOLOGIQUE DU CANADA (CGC) en 1842, des départements de géologie de l'Ontario Bureau of Mines (1891) et du ministère de la Colonisation et des Mines du Québec (1898) encouragent la prospection dans ces provinces. Le district de Porcupine, en Ontario, qui deviendra la région d'exploitation aurifère la plus importante du Canada, est pour la première fois reconnue comme favorable à la minéralisation de l'or par W.A. PARKS, dans son rapport au ministère des Mines de l'Ontario (vers 1900). Le district devient la scène d'une RUÉE VERS L'OR en 1909. Le « Golden Mile » au lac Kirland en Ontario, au sud-est de la région de Porcupine, est la deuxième plus importante région d'exploitation aurifère du Canada depuis sa découverte en 1911, bien que le gisement aurifère Hemlo, découvert en 1981 à l'est de Marathon (Ontario), rivalise avec le « Golden Mile » pour le deuxième rang. En 1903, on découvre de l'argent à Cobalt (Ontario) et, au cours des 20 années qui suivent, la région devient chef de file mondial pour la production d'argent.
Entre temps, la prospection s'est étendue de la côte Ouest aux vallées et aux montagnes de la Colombie-Britannique. Après la découverte, en 1859, du district aurifère de Cariboo au centre de la Colombie-Britannique, les placers aurifères attirent d'abord les prospecteurs au nord des premières ruées vers l'or de l'Ouest des États-Unis qui ont lieu au milieu du XIXe siècle. En 1896, la découverte de placers d'or au Yukon dans la rivière Klondike et ses affluents provoque la plus grande ruée vers l'or de l'histoire canadienne (voir RUÉE VERS L'OR DU KLONDIKE). En Colombie-Britannique, la prospection pour le plomb, l'argent et le cuivre a commencé dans les années 1880. Plusieurs mines de métaux communs étaient en activité dans cette province. La mine Sullivan près de la rivière Slocan, encore grande productrice de plomb et d'argent au milieu des années 90, a été découverte en 1893.
Durant cette période, la prospection, assistée par la CGC, s'est poursuivie dans les Cantons de l'Est au Québec, au sud du fleuve Saint-Laurent. Les placers d'or découverts plus tôt dans la rivière Chaudière n'avaient donné qu'une production limitée. À la fin du XIXe siècle, on commence à s'intéresser au cuivre et, un peu plus tard, à l'ASBESTOS. Dans le Nord du Québec, on remarque la présence de cuivre pour la première fois dans la région de Chibougamau en 1870, mais cette découverte ne déclenchera une prospection intensive que 25 ans plus tard. À partir des années 1860, une prospection énergique pour l'or dans l'Est de la Nouvelle-Écosse donne lieu à l'établissement de nombreuses petites exploitations aurifères, mais la production totale des mines de la Nouvelle-Écosse n'est pas très élevée. En 1920, la prospection se poursuivait déjà activement dans certaines parties de toutes les provinces (exception faite de l'Île-du-Prince-Édouard) et, depuis la fin de la Deuxième Guerre mondiale, la prospection, aujourd'hui appelée exploration minérale, représente une part importante des dépenses canadiennes au chapitre des RESSOURCES naturelles.
Aides à la prospection
Géologie
Jusqu'après la fin de la Deuxième Guerre mondiale, la prospection au Canada et ailleurs se fait essentiellement au moyen de la pique et de la pelle par des prospecteurs guidés par de vagues connaissances en GÉOLOGIE. Les prospecteurs choisissaient des zones d'exploration à l'aide des cartes géologiques dressées et distribuées par la CGC et par les bureaux d'études géologiques des différentes provinces. Presque tous les gîtes minéraux du Canada se trouvent dans trois principales régions géologiques : la ceinture montagneuse de la Colombie-Britannique et du Yukon créée par le plissement de la région de la Cordillière, il y a entre 230 et 50 millions d'années; le bouclier précambrien, qui s'étend vers l'ouest depuis la côte du Labrador jusque dans le Nord de la Saskatchewan et vers le nord jusqu'à la côte arctique, qui a des roches et des périodes de plissement et d'intrusion datant de 4 milliards d'années à 570 millions d'années; et le Sud du Québec, du Nouveau-Brunswick, de la Nouvelle-Écosse et de Terre-Neuve, des régions qui ont toutes été affectées par des périodes de plissement des Appalaches, il y a 470 à 320 millions d'années. Chaque région géologique possède ses propres caractéristiques et cibles de prospection.
Succès dans les explorations récentes
Au cours de la période de 40 ans allant du milieu des années 50 et au milieu des années 90, la découverte de nouveaux gîtes métallifères est devenue de plus en plus difficile et coûteuse au Canada, malgré le succès dans l'application de techniques d'exploration toujours plus sophistiquées et efficaces. De nombreux autres gîtes métallifères restent à découvrir, mais plusieurs seront très difficiles à trouver.
Le grand gîte à teneur élevée de nickel-cuivre COBALT de Voisey's Bay, la troisième plus importante découverte canadienne de nickel après celle des districts de Sudbury et de Thompson, a été trouvé en 1994 par des prospecteurs à la recherche de diamants qui avaient atterri leur hélicoptère pour examiner un affleurement minéralisé de couleur rouille qu'ils avaient observé du haut des airs. Cette importante découverte minière a été faite au moyen de méthodes à peine plus sophistiquées que celles utilisées lors de la découverte d'un affleurement semblable en 1883 qui a mené à la mise au jour des gîtes miniers de nickel-cuivre du district de Sudbury. Le fait que les gîtes minéralisés de Voisey's Bay et les autres gîtes plus récents aient été découverts par simple prospection plutôt que par des méthodes plus raffinées prouve nettement que l'époque des prospecteurs individuels n'est pas encore révolue.
Géophysique
Depuis 1946, l'exploration minière utilise de plus en plus des techniques géophysiques (voir PHYSIQUE). Cette tendance coïncide avec la proportion croissante de l'EXPLOITATION MINIÈRE menée par des compagnies de prospection indépendantes ou regroupées pour une entreprise commune, ce qui contraste avec les prospecteurs solitaires ou les petits groupes de prospecteurs. La première application de la géophysique a été la conception et l'utilisation d'aiguille d'inclinaison aimantée et de son successeur, le magnétomètre. Ce dernier, un instrument d'abord mis au point en Suède au cours de la seconde partie du XIXe siècle, sert à mesurer l'attraction magnétique relative des différentes parties de la surface de la terre (voir PÔLE GÉOMAGNÉTIQUE). La magnétite (oxyde magnétique de fer) donne la plus forte attraction magnétique que tout autre minéral, mais le minerai de sulfure de nickel contient la forme magnétique du minéral pyrrhotine, de sorte qu'il a une intensité magnétique supérieure à la moyenne et, sous le sol ou la roche, il est repérable par le magnétomètre.
Au Canada, c'est l'inventeur américain Thomas Edison qui a été le premier, officiellement, à utiliser le magnétomètre sur le nickel. Près de Sudbury (Ontario), peu après la Première Guerre mondiale, il a remarqué une forte anomalie magnétique entre deux gisements de cupronickel à la projection du même contact géologique, mais dans une zone recouverte d'une épaisse couche de gravier. Le puits foncé à l'endroit indiqué n'était pas assez profond et ce n'est que quelques années plus tard que des investigations plus profondes ont prouvé l'existence du corps minéralisé qu'avait décelé le magnétomètre. Cet instrument a aussi été utilisé avant la Première Guerre mondiale dans des régions connues pour leurs formations de minerai de FER, qui sont fortement magnétiques, en Ontario et au Québec. Son usage s'est répandu dans les années 30, pour l'indication directe de minerais magnétiques et pour repérer les contacts magnétiques sous la couverture de surface.
Au Canada, à la fin des années 20, la géophysique s'appliquait aussi à la prospection pour la mesure des voltages de la terre. On a découvert que de faibles courants électriques naturels passaient entre des formations rocheuses possédant une charge électrique différente. Ces courants électriques sont plus forts dans le voisinage de gisements de sulfures métalliques et produisent un voltage mesurable ou potentiel spontané. Ils constituent essentiellement une grosse pile, dont l'intensité de courant peut être détectée à travers les couvertures de sol peu profondes. Cette méthode de mesure du courant naturel électrique a mené à l'utilisation de courants artificiels, transmis à la terre au moyen d'une paire d'électrodes; les variations de voltage dans la terre étant mesurés par une seconde paire d'électrodes. Cette technique, appelée méthode de résistivité électrique, sert à mesurer le degré de résistance de la terre aux passages de courants électriques. Les minéraux métallifères présents dans la terre sont de bons conducteurs électriques et ont une faible résistance, alors que les roches stériles ont une haute résistance.
D'autres innovations ont amené l'énergisation indirecte du sol au moyen d'un courant alternatif primaire utilisant une puissante bobine émettrice. Autour des conducteurs naturels, comme les gîtes métallifères, un champ électrique secondaire est produit par le champ électrique primaire. Ces champs électromagnétiques secondaires peuvent être détectés au moyen d'une bobine réceptrice, un peu comme un appareil radio reçoit un signal de la station à partir d'un émetteur à distance. La variation dans la force du signal est liée aux différences de conductivité dans la composition du sous-sol rocheux. En utilisant la méthode électromagnétique, les concentrations de minerais métallifères conducteurs peuvent être détectées à travers une couverture rocheuse épaisse.
Ces innovations ont eu lieu avant la Deuxième Guerre mondiale, mais ce n'est que dans les années 50 que des progrès dans les domaines de l'électronique et de l'instrumentation ont fait de la méthode électromagnétique un des principaux outils efficaces pour la prospection de gîtes minéralisés cachés. À cette époque, on installait l'équipement magnétique et électromagnétique sur des avions à voilure fixe pour procéder à des levés aériens systématiques, ce qui augmentait la production et permettait de couvrir une plus grande surface. Grâce à la conception d'équipement électronique aéroporté plus petit et plus léger et à l'amélioration des systèmes de navigation, on a pu installer cet équipement dans des hélicoptères pour étudier des terrains accidentés, comme ceux de la Colombie-Britannique et du Yukon.
Les méthodes géophysiques aériennes ne peuvent indiquer l'emplacement d'un corps magnétique ou conducteur avec suffisamment de précision pour permettre un essai direct par forage. Habituellement, lorsqu'une anomalie est décelée par les techniques aériennes et sélectionnée pour une investigation, une équipe au sol est dépêchée pour prospecter dans la zone au moyen de méthodes conventionnelles et pour confirmer et repérer plus précisément par techniques géophysiques terrestres les indications reçues du haut des airs. Au Canada, la première découverte d'un gîte minéralisé au moyen de méthodes électromagnétiques aériennes date de 1952 et a donné naissance à la mine Heath-Steele au Nouveau-Brunswick. De 1950 à 1959, 19 des 59 découvertes canadiennes proviennent des premières indications recueillies par des levés géophysiques aériens. La plus importante de ces découvertes a eu lieu en 1963 et de là est née la mine Kidd Creek près de Timmins (Ontario),une des plus grandes et des plus riches mines de métaux communs au monde.
À la fin des années 50, en raison des progrès dans les techniques de mesure électronique, la technique de résistivité a été améliorée. Jusque là, les particules individuelles de minéraux métallifères qui dans le roc qui n'avaient pas de connexion électrique ne pouvaient pas être détectées au moyen des méthodes électriques ordinaires. Cependant, des expériences faites en laboratoire ont montré que les particules de minéraux métallifères disséminées dans une roche, si elles reçoivent une énergie électrique, deviennent des particules chargées pendant une courte période et , dans l'ensemble, agissent comme capaciteurs ou condensateurs pour emmagasiner l'électricité. Après un certain temps, ces charges se dissipent dans le sol. En mesurant le voltage du sol à deux faibles fréquences différentes, cet effet capacitif peut être calculé.
Cette méthode, appelée mesure de polarisation induite, peut aussi être faite en énergisant le sol et en coupant le courant très rapidement pour ensuite mesurer le temps de suppression du voltage. Certains types de gîtes de métaux communs et de métaux précieux, comme les gisements de minerais de cuivre et de molybdène porphyrique de la Colombie-Britannique, sont associés avec les minéraux métallifères disséminés. Ce genre de gîte minéralisé ne constitue pas un conducteur électrique. L'application de la méthode de polarisation induite a été une percée importante dans la détection des gîtes minéralisés cachés sous la terre ou la roche. Plus récemment, cette méthode a contribué à la découverte de gisements aurifères. Comme le minerai d'or ne contient que d'infimes quantités de ce métal, on ne peut le détecter directement au moyen de méthodes géophysiques, mais il est couramment associé aux minéraux métallifères disséminés qui eux peuvent être détectés.
En raison de l'intérêt grandissant pour l'URANIUM après la Deuxième Guerre mondiale, les instruments pour mesurer la radioactivité, comme le compteur Geiger et, plus tard, le scintillomètre, qui est beaucoup plus sensible, sont devenus d'importants outils d'aide à la prospection. De nombreuses découvertes, surtout dans le Nord de la Saskatchewan, résultent du repérage d'alignements de blocs erratiques radioactifs, qui ont été détachés de leur source par les GLACIERS à l'ÉPOQUE GLACIAIRE du pléistocène et alignés dans le sens approximatif du mouvement des glaces. La mesure de la radioactivité de l'eau des lacs recouvrant les dépôts radioactifs a permis de faire des découvertes. Les techniques pour mesurer la radioactivité sont de plus en plus sensibles et précises. L'utilisation des mesures radioactives à partir des avions est maintenant chose courante et la CGC , en collaboration avec quelques équipes géologiques provinciales, a mené ce type de levés de reconnaissance au-dessus d'une bonne partie du bouclier précambrien.
Le compteur Geiger et le scintillomètre permettent de distinguer la radioactivité émanant de l'uranium, du thorium, du potassium et d'autres éléments et isotopes radioactifs. Plus récemment, la mise au point d'un détecteur de radiation plus sophistiqué, le spectromètre de rayons gamma, a rendu possible la distinction entre divers degrés d'énergie de radiation émis par des éléments et isotopes radioactifs particuliers et de détecter ainsi les éléments particuliers à un dépôt, au lieu de simplement mesurer la radioactivité produite par des éléments non identifiés.
Prospection géochimique
Diverses méthodes géophysiques ont été mises au point depuis les années 50 et utilisées dans l'exploration pour les dépôts minéralisés. L'altération des dépôts libère des quantités de métaux et autres éléments qu'ils contiennent dans l'environnement avoisinant. Ces métaux peuvent être présents dans les eaux souterraines ou dans les sols et peuvent être précipités des eaux souterraines et ainsi enrichis dans le sol, selon l'environnement chimique, le potentiel de réduction-oxydation et l'acidité et l'alcalinité (pH) de ces sols. Ils peuvent aussi être récupérés et concentrés par les plantes qui utilisent les eaux souterraines contenant des métaux, concentrant ainsi ces métaux dans les tissus des plantes.
Des levés géochimiques se font parfois en collectant et en analysant chimiquement des échantillons de sols, de sédiments fluviatiles, d'eaux de lac et de sédiments lacustres. Des levés biochimiques se font par la collecte et l'analyse de différents échantillons d'espèces de plantes, comme les pointes de branches d'épinettes.
Les zones dont la teneur en métal est anormalement élevée (mesurée, dans le cas des sédiments, en parties par million) peuvent indiquer la présence de dépôts métallifères tout près ou en amont. Dans le cas des sédiments fluviatiles, les anomalies géochimiques peuvent se produire quand la réduction-oxydation locale et les conditions du pH dans un cours d'eau font en sorte de précipiter et de concentrer les infimes quantités de métaux présentes dans les eaux courantes quand elles passent devant. Ce genre d'anomalie n'indique pas nécessairement la présence d'un dépôt métallifère dans le voisinage, mais peut fournir des indices sur son emplacement. De plus, les anomalies géochimiques peuvent n'indiquer que la présence de vastes zones de types de roches ayant des niveaux naturels inhabituellement élevés des métaux recherchés, mais sans présence de gîtes intéressants.
Les méthodes de prospection géochimique sont utiles dans certaines circonstances, mais le signalement de fortes anomalies géochimiques ne mène pas nécessairement à la découverte de gîtes minéralisés rentables.
Prospection de minéraux lourds
Le Canada a subi l'effet des glaciations et les glaciers ont gratté sur leur passage la surface des dépôts minéralisés et ont transporté des particules d'or, de diamants et autres minéraux. La prise d'échantillons de graviers glaciaires déposés par la vaste nappe glaciaire du Pléistocène, au moyen de petits trous de prospection, de pelles ou de forage des dépôts meubles, et la préparation de concentrés de minéraux lourds à partir de ces échantillons, est une méthode de prospection utile. La fraction de minéraux lourds peut être examinée au microscope pour chercher les grains de minéraux lourds de valeur, comme l'or et les diamants, ou pour chercher des grains de type particulier des deux minéraux indicateurs de la présence de diamants, le pyroxène et le grenat. Ces variétés de pyroxène et de grenat existent seulement dans la kimberlite, le type de roche où on trouve des diamants, et non dans les autres types de roches ignées.
Lorsque des minéraux lourds intéressants sont repérés, des échantillons supplémentaires peuvent être pris en amont du sens de l'écoulement des glaces (la direction d'où sont venus les glaciers) comme l'indique les stries glaciaires sur les surfaces des affleurements rocheux. Là où les concentrations de minéraux lourds d'intérêt particulier ne se trouvent plus en amont de l'écoulement des glaces, le dépôt minéralisé d'où ils proviennent doivent être quelque part en aval de l'écoulement des glaces. Des méthodes d'exploration appropriées, comme des levés géophysiques ou des forages d'exploration, sont alors utilisées pour poursuivre les recherches afin de trouver des corps minéralisés quand de telles zones cibles ont été repérées.
La prospection de minéraux lourds a été couronnée de succès durant les années 80 et 90 par la découverte d'un certain nombre de gîtes aurifères et diamantifères.
