Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Cette étude est réalisée sur les eaux souterraines de la mine Niobec (St-Honoré, Québec), située dans un complexe carbonatitique de la province structurale de Grenville, partie intégrante du Bouclier Canadien. Elle consiste en une modélisation géochimique par l'analyse de correspondance.

Le modèle géochimique, établi à l'aide des programmes PHREEQE et PHRQPITZ, suggère deux types principaux d'eaux souterraines dans le contexte de la mine. Le premier représente les eaux à faible concentration (TSD <10 g/L) correspondant aux eaux saumâtres. Il reflète en grande partie la géologie de la mine. La force ionique n'y dépasse pas 0,2. Ces eaux sont sous-saturées aussi bien en calcite qu'en dolomite favorisant leur enrichissement en calcium, bicarbonate et en magnésium. Ce dernier ne montre pas une distribution régulière à cause de l'effet des minéraux secondaires présents dans les fractures, tels que le chlorite. Le sulfate est aussi abondant dans ces eaux. Il est le résultat de l'oxydation des sulfures présents dans la carbonatite (pyrite et pyrrhotite) dans un environnement physico-chimique superficiel. Le strontium précipite avec le sulfate en célestite, rendant ces eaux sursaturées en ce minéral, ce qui explique sa faible concentration. Le sodium, après le chlore, est l'ion majeur le plus abondant.

Le deuxième type d'eau correspond aux eaux salines et saumures (TSD > 10 g/L). Les forces ioniques sont de 0,2 à 2,6 et de 2,6 à 5,2 respectivement. Ce type d'eau est caractérisé par une augmentation de la concentration de Na, Cl, Ca, Sr et K avec la profondeur. Le bicarbonate est moins présent à cause des eaux acides, témoignant de l'important phénomène de dégazage. Le magnésium est moins abondant à cause des conditions plus élevées de la température ne facilitant pas la dissolution de la dolomite. Par contre, ces conditions sont favorables pour la libération du K, provenant des micas et des feldspaths. Le sulfate disparaît sous l'effet du changement du comportement de son coefficient d'activité aux conditions des eaux salines. H précipite en minéraux secondaires, tels que le gypse. L'utilisation de l'analyse de correspondance, en parallèle avec les observations des résultats hydrogéochimiques préliminaires, a permis de confirmer le résultat du modèle géochimique. Trois groupes d'eaux souterraines ont été signalés, à savoir les eaux saumâtres diluées (TSD < 5 g/L) correspondant aux circulations d'eaux superficielles, les eaux saumâtres à salines (TSD = 5-13 g/L) représentant la zone saturée et enfin les eaux plus salines et les saumures profondes (TSD>13 g/L). La surface du cône de rabattement est localisée à des profondeurs de 300 mètres au voisinage du puits et monte jusqu'à 140 mètres de profondeur à l'ouest de ce dernier.

Par contre, l'interface d'eau saline est abaissée au voisinage du puits sous l'effet du drainage minier, alors qu'elle prend sa forme normale à l'ouest en passant par des profondeurs de 300 mètres.

Enfin, la saumure originelle profonde à la mine semble avoir des concentrations plus élevées que 172 g/L enregistrées à 430 mètres de profondeur. La saumure à la mine est une solution sur salée en Ca-Na-Cl. Elle est aussi riche en ions K et Sr. L'hypothèse d'une origine autochtone de la saumure est favorisée, notamment si on considère les interactions intenses qui ont eu lieu avec l'encaissant.