Considérations géoenvironnementales associées aux stériles du gisement de carbonatite d’éléments de terres rares et à spath fluor d’Ashram, Nunavik, Québec, Canada

Sow, Mariama (2025). Considérations géoenvironnementales associées aux stériles du gisement de carbonatite d’éléments de terres rares et à spath fluor d’Ashram, Nunavik, Québec, Canada. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1737

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Résumé

RÉSUMÉ

Le drainage neutre contaminé (DNC) est l’un des problèmes environnementaux auquel fait face l’industrie minière. Le DNC se forme lorsque des métaux solubles contenus dans les minéraux sont entrainés dans les eaux souterraines ou de surface avec des pH proche de la neutralité et en contaminants dépassant les normes réglementaires. Certains gisements associés aux carbonatites, bien qu’étant souvent potentiellement non générateurs d’acide à cause de la présence suffisante de minéraux neutralisants, peuvent présenter des risques de génération de DNC. Pour la prédiction de ce dernier, on fait recours aux essais cinétiques en laboratoire, tels que les essais en colonne, bien que ces essais aient été développés à la base pour la prédiction du drainage minier acide.

L’objet principal de ce mémoire était d’évaluer les considérations géoenvironnementales associés aux futurs stériles qui seront issus de la fosse du gisement de carbonatite d’éléments de terres rares (ETR) d’Ashram. Pour ce faire, des analyses physiques, chimiques et minéralogiques ont étaient réalisées sur les quatre différentes lithologies des roches stériles (RS) (lamprophyre RS, carbonatite RS, fénite RS et brèche RS). Ces analyses étaient suivies par des essais cinétiques en colonnes de laboratoire sur une période de 12 mois afin d’étudier le potentiel de génération de DNC des stériles.

Les résultats obtenus indiquent que la chimie et la minéralogie des stériles sont conformes aux attentes. Les caractérisations montrent que les stériles ne sont pas potentiellement générateurs d’acide, contenant seulement des traces de sulfures et suffisamment de minéraux neutralisants. Les lixiviats montrent des concentrations de métaux dissous généralement faibles et qui diminuent progressivement dans les lixiviats tout au long des rinçages, sauf pour le baryum dans toutes les lithologies et le plomb dans le lamprophyre RS* (cette lithologie est un mélange de 43% de carbonatite RS et de 57% de lamprophyre RS). Le lamprophyre représente une faible proportion des lithologies stériles provenant de la fosse et donc sa contribution finale au budget total sera minime. Le pH des lixiviats est proche de la neutralité et se stabilise autour de 8,35, tandis que la conductivité électrique, le potentiel d’oxydoréduction (Eh) et l’alcalinité montrent une tendance baissière et se stabilisent à partir de 220 jours respectivement autour de 370 μS/cm, 415 mV et 125 mg CaCO3/L. Le cérium, le lanthane et le néodyme sont les ETR les plus communs dans les stériles et représentent majoritairement les ETR détectés dans les lixiviats des stériles. Certains éléments tels que le baryum et le plomb nécessitent une attention particulière (car pouvant atteindre des concentrations dépassant les normes réglementaires) et le risque de génération de contaminants devrait être mieux précisé par des essais réalisés sur le terrain avec des grandes quantités de matériau.

ABSTRACT

Contaminated neutral drainage (CND) is one of the environmental problems facing the mining industry. CND forms when soluble metals contained in minerals are carried into groundwater or surface water with pH values close to neutral and concentrations exceeding regulatory standards. Some deposits associated with carbonatites, although often potentially non-acid-generating due to the presence of sufficient neutralizing minerals, may present risks of CND generation. Laboratory kinetic tests, such as column tests, are used to predict CND, although they were originally developed for the prediction of acid mine drainage.

The main objective of this thesis was to evaluate the geoenvironmental considerations associated with future waste rock from the Ashram Rare Earth Element (REE) Carbonatite Deposite. To this end, physical, chemical, and mineralogical analyses were conducted on the four different lithologies of the waste rock (WR) (lamprophyre WR, carbonatite WR, fenite WR, and breccia WR). These analyses were followed by kinetic tests in laboratory columns over a 12-month period to study the DNC generation potential of the waste rock. The results indicate that the chemistry and mineralogy of the waste rock are consistent with expectations. Characterizations show that the waste rock is not potentially acid-generating, containing only trace amounts of sulfides and sufficient neutralizing minerals. The leachates show generally low concentrations of dissolved metals that gradually decrease in the leachate throughout the rinses in a downward trend, except for barium in all lithologies and lead in the lamprophyre WR* (this lithology is a mixture of 43% carbonatite WR and 57% lamprophyre WR). The lamprophyre WR represents a low percentage of waste lithologies from the pit and therefore its final contribution to the total budget will be minimal. The pH of the leachates is close to neutrality and steady around 8.35 while the electrical conductivity, the oxidation-reduction potential (Eh) and the alkalinity show a downward trend and stabilize from 220 days respectively around 370 μS/cm, 415 mV and 125 mg CaCO3/L. Cerium, lanthanum and neodymium are the most common REE in the tailings and represent the majority of the REE detected in the waste rock and in the leachate. Some elements such as barium and lead require special attention (as they can reach concentrations exceeding regulatory standards) and the risk of contaminant generation should be better specified by field tests with large quantities of material.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Legault, Marc
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Plante, Benoit
Informations complémentaires:	Institution en extension : Polytechnique Montréal. // Ce mémoire contient un article soumis à une revue. L’article « Geoenvironmental considerations associated with waste rock from the ashram rare earth element (ree) and fluorspar carbonatite deposit, Nunavik, Quebec, Canada » a été soumis pour publication à la revue « Journal of Geochemical Exploration » de l’éditeur Elsevier en 2025.
Mots-clés libres:	Roche stérile, Carbonatite, ETR, DNC, Lixiviat, Gisement d'Ashram, waste rock, carbonatite, REE, CND, leaching, Ashram deposit
Divisions:	Mines et eaux souterraines > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	23 janv. 2026 14:12
Dernière modification:	23 janv. 2026 14:12
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1737

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