Géochimie et potentiel minier du Lithium dans les chotts Sud Algériens : Cuvette de Ouargla, Melghir et Merouane

Abstract

La transition énergétique est inéluctable car l’énergie fossile est épuisable. L’atome du lithium est le combustible de demain. Son métal en est le support de stockage léger. C’est pour ces raisons que son exploration a fait l’objet de cette thèse. Il se trouve dans les saumures des chotts Sud Algériens étudiés avec des concentrations de 29 ppm pour la cuvette de Ouargla, de 20 à 40 ppm dans les différents sites du chott Melghir et culmine à 66 ppm au niveau du site Hamraya du chott Merouane. La géochimie et la minéralogie de ces saumures sont contrôlées essentiellement par le processus d’evapo-concentration, les échanges avec les roches n’est pas exclu, surtout aux périphéries des chotts. La saturation de saumures vis-à-vis des minéraux évaporitiques augmentent dans les sens des chotts, Baghdad pour la cuvette de Ouargla et le pôle de Hamraya pour les chotts Merouane et Melghir. Le lithium reste dans les solutions jusqu’aux stades ultimes de l’évaporation solaire en raison de la grande solubilité des sels de lithium. Ce comportement lui confère le caractère de traceur géochimique pour l’étude des autres constituants des saumures, qu’on a utilisé avec beaucoup de succès. Il a mis en évidence la consommation de tous les ions majeurs de saumures, même pour le traceur traditionnellement utilisé qu’est le chlore. Pendant les évaporations isothermes réalisées au laboratoire et simulées par le logiciel Phreeqc, ses teneurs augmentent de manière vertigineuse. Pour le cas du chott Baghdad, ses concentrations sont passées de 29 ppm à 60 ppm entre les densités 1.22 à 1.30 seulement. Dans les applications industrielles, les densités arrivent à 1.36 et plus. Pour la saumure de Hamraya, ses teneurs sont passées de 66 ppm à 610 ppm, soit 10 fois, entre les densités 1.22 et 1.36. Ces résultats sont encourageants pour la continuité de l’exploration du lithium dans les saumures algériennes, même celles de l’Algérie du nord, à l’image des chotts Hodna et Echergui. Toutefois, ces concentrations sont en deçà de celles des grandes provinces du lithium, connues mondialement, sous le nom du triangle du Lithium, où les concentrations oscillent de 200 à 400 ppm en moyenne, avec des pics de 5 grammes. Les réserves n’ont pas été estimées en raison de l’absence de profils de salinités et de l’immensité des chotts étudiés qui nécessitent la mobilisation de gros moyens. Abstract The energy transition is inevitable because the fossil energy is exhaustible. The lithium atom’s is the fuel of the future. Its light metal is indicated for the energy storage and transport. For these reasons, the mining of lithium in the southern Algerian Chotts brines is the subject of this thesis where it is found with concentrations of 29 ppm for the Ouargla basin, 20 to 40 ppm in the different sites of chott Melghir and maximum of 66 ppm at the Hamraya site of chott Merouane. The geochemistry and mineralogy of these brines are controlled essentially by the process of evapo-concentration. The exchange with the rocks is not excluded, especially at the peripheries of the chotts. The saturation of brines with respect to evaporite minerals increases in the direction of the Chotts, Baghdad for the basin of Ouargla and the pole of Hamraya for the Chotts Merouane and Melghir. Due to its high solubility, lithium remains in solutions until the final stages of solar evaporation. This behavior gives it the character of geochemical tracer for the study of the other constituents of brines, which have been used with great success. It highlighted the consumption of all major ions brines, even for chlorine, the traditionally used tracer. During isothermal evaporations carried out in the laboratory and simulated with Phreeqc software, its contents increase vertiginously. In the case of Chott Baghdad, its concentrations increased from 29 ppm to 60 ppm between densities 1.22 to 1.30 only. In industrial applications, densities reach more than 1.36. For Hamraya brine, its contents increased from 66 ppm to 610 ppm, soten (10) times, between densities 1.22 and 1.36. These results are encouraging for the continuity of lithium exploration in Algerian brines, even those of northern Algeria, such as the Hodna and Echergui Chotts. However, these concentrations are below those great lithium provinces, known worldwide, as the Lithium triangle, where concentrations range from 200 to 400 ppm on average, with peaks of 5 grams. Reserves were not estimated due to the absence of vertical salinity profiles and the immensity of the studied Chotts that requires the mobilization of heavy resources.

إنانتقالالطاقةأمرلامفرمنهلأنالطاقةالأحفوريةقابلةللاستنفاد. ذرةالليثيومهيوقودالغد.معدنهوسيلةخفيفة لتخزينو نقل الطاقة. ولهذهالأسبابكاناستكشافه في المحاليل المائية لسبخات و شطوط الجنوب الجزائري موضوع هذه الأطروحة. الليثيوم يتواجد بتركيز 29 جزءفيالمليونفي شطوط حوضورقلة، 20 إلى 40جزءفيالمليونفيمواقعمختلفةمنشطمروان و بأكبر قيم فيموقع حمراية بشط ملغيغ حيث يصل تركيزه إلى 66 جزءفيالمليون. التحكماجيولكيميائيوالمعدنيلهذهالمحاليلالملحيةيتمأساسامنخلالعملية ازدياد التركيزبالتبخر مع عدماستبعاد التبدلات معالصخورو الرواسب خاصةفيالضواحي المحيطة للبحيراتالمالحة. يزداد تشبعالمحاليل المائية بالمعادن الملحية كلما اقتربنا إلى وسط الشطوط، بغداد لحوض ورقلة و حمراية لحوض ملغيغ. نظرالذوبانيتهالعالية،يبقىالليثيومفيحالة حلولحتىالمراحلالنهائيةمنالتبخرالشمسي. هذاالسلوكيعطيهطابعالتتبعالجيوكيماويلدراسةالمكوناتالأخرىمنالمحاليلالملحية،والتيتماستخدامهابنجاحكبير في هذه الدراسة. وسلطالضوءعلىاستهلاكجميعالأيوناتالرئيسية،حتىبالنسبةللكلور الذي كان يستعملتقليديا لتتبع التغيرات الكيماوية لمثل هذه المحاليل. خلالالتبخر للحرارة ثابتةالتيأجريتفيالمخبروالمحاكاةبالبرمجيات،لحظنا زيادة كبيرة لتركيز الليثيوم. فيحالةشطبغداد،زادتركيزهمن 29 جزءفيالمليونإلى 60 جزءفيالمليونبينالكثافات 1.22 إلى 1.30 فقط. فيالتطبيقاتالصناعية الكثافاتتصلإلى 1.36 ومافوق. بالنسبةلمحاليل شطحمراية،زادتمحتوياتهمن 66 جزءفيالمليونإلى 610 جزءفيالمليون،أي 10 مرات،بينالكثافة 1.22 و 1.36. هذهالنتائجمشجٌعةلاستمراراستكشافالليثيومفيالمحاليل المالحة للشطوطالجزائرية،لاسيما تلكالتيفيالشمال مثلالحضنة و الشرقي. معذلك،هذهالنسب من الليثيوم هيأقلمنتلكالتيفي بحيرات الليثيومالرئيسيةالمعروفةفيجميعأنحاءالعالممثلمثلثالليثيوم،حيثتتراوحتركيزاتهمن 200 إلى 400 جزءفيالمليونفيالمتوسط،مع 5 غرامات للتر كأقصى نسبة. لميتمتقديرالاحتياطياتبسببعدم معرفة تغيراتتركيزات الليثيوم مع التوغل في الأرض و كذألك نظرا لشاسعة الشطوطالمدروسةالتيتتطلبتعبئةمواردكبيرة الکلماتالدالة: جيوکیمیاءالليثيوم،تبخرلحرارةثابتة،التتبعالکیمیائي،الاستكشاف،الرسمالتخطيطيللمنحنى الرباعي وإسقاطيانيكي.

The energy transition is inevitable because the fossil energy is exhaustible. The lithium atom’s is the fuel of the future. Its light metal is indicated for the energy storage and transport. For these reasons, the mining of lithium in the southern Algerian Chotts brines is the subject of this thesis where it is found with concentrations of 29 ppm for the Ouargla basin, 20 to 40 ppm in the different sites of chott Melghir and maximum of 66 ppm at the Hamraya site of chott Merouane. The geochemistry and mineralogy of these brines are controlled essentially by the process of evapo-concentration. The exchange with the rocks is not excluded, especially at the peripheries of the chotts. The saturation of brines with respect to evaporite minerals increases in the direction of the Chotts, Baghdad for the basin of Ouargla and the pole of Hamraya for the Chotts Merouane and Melghir. Due to its high solubility, lithium remains in solutions until the final stages of solar evaporation. This behavior gives it the character of geochemical tracer for the study of the other constituents of brines, which have been used with great success. It highlighted the consumption of all major ions brines, even for chlorine, the traditionally used tracer. During isothermal evaporations carried out in the laboratory and simulated with Phreeqc software, its contents increase vertiginously. In the case of Chott Baghdad, its concentrations increased from 29 ppm to 60 ppm between densities 1.22 to 1.30 only. In industrial applications, densities reach more than 1.36. For Hamraya brine, its contents increased from 66 ppm to 610 ppm, so ten (10) times, between densities 1.22 and 1.36. These results are encouraging for the continuity of lithium exploration in Algerian brines, even those of northern Algeria, such as the Hodna and Echergui Chotts. However, these concentrations are below those great lithium provinces, known worldwide, as the Lithium triangle, where concentrations range from 200 to 400 ppm on average, with peaks of 5 grams. Reserves were not estimated due to the absence of vertical salinity profiles and the immensity of the studied Chotts that requires the mobilization of heavy resources.