Karamö, le prof virtuelLeçon 15 sur 19
L'or
Je sais décrire les propriétés de l'or, expliquer la formation de ses gisements primaires et secondaires, décrire l'orpaillage et l'exploitation industrielle en Guinée, et calculer une pureté en carats ou une quantité d'or.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Citer les propriétés physiques et chimiques de l'or et le reconnaître
- Expliquer la formation des gisements primaires (filons hydrothermaux) et secondaires (éluvions, alluvions)
- Décrire l'orpaillage traditionnel et l'exploitation industrielle en Haute-Guinée, avec leurs risques
- Calculer une teneur, une masse d'or ou une pureté en carats
Avant de commencer : Les leçons « Éléments de pétrographie générale » (densité, dureté), « Les roches métamorphiques » et « Formation et exploitation des ressources géologiques » (gisement, teneur, placers).
1Je découvre
En saison sèche, dans la région de Siguiri, Lansana accompagne son grand frère sur un site d'orpaillage. Des dizaines de puits étroits sont creusés dans la latérite ; des hommes remontent des seaux de terre, et des femmes lavent cette terre dans de grandes calebasses au bord d'un marigot, en la faisant tourner jusqu'à ce qu'il ne reste au fond que quelques grains noirs… et parfois une minuscule paillette jaune qui brille.
Plus loin, derrière une clôture, une société minière exploite une immense fosse avec des camions géants. Lansana entend dire qu'elle traite des millions de tonnes de roche pour quelques tonnes d'or par an.
Il se demande : pourquoi l'or se trouve-t-il ici, en Haute-Guinée ? Pourquoi reste-t-il au fond de la calebasse quand le reste part avec l'eau ? Et comment l'or, si rare, peut-il valoir la peine de remuer autant de terre ?
Quelles sont les propriétés de l'or, comment ses gisements se forment-ils, et comment l'exploite-t-on en Guinée ?
2Je comprends
1. Les propriétés de l'or
L'or est un élément chimique métallique, de symbole Au (du latin aurum) et de numéro atomique 79. Dans la nature, on le trouve surtout à l'état natif, c'est-à-dire sous forme de métal, souvent allié à un peu d'argent.
| Propriété | Valeur ou description | Conséquence |
|---|---|---|
| Couleur, éclat | jaune, éclat métallique | reconnaissable, recherché en bijouterie |
| Masse volumique | 19,3 g/cm³ (densité 19,3) | très lourd : il se concentre au fond des rivières et de la calebasse |
| Dureté | 2,5 à 3 | tendre, se raye au couteau |
| Malléabilité, ductilité | très fortes | se martèle en feuilles très fines, s'étire en fils |
| Inaltérabilité | ne rouille pas, ne s'oxyde pas à l'air ni dans l'eau | garde son éclat pendant des siècles |
| Point de fusion | environ 1 064 °C | fondu en lingots |
| Conductivité | excellente conductrice de l'électricité | utilisé dans l'électronique |
Ne pas confondre l'or avec la pyrite (« or des fous »), sulfure de fer jaune doré : la pyrite est dure (elle raye le verre), cassante, laisse un trait noir verdâtre et a une densité d'environ 5, alors que l'or est tendre, malléable, laisse un trait jaune et a une densité de 19,3.
La pureté en carats. La pureté d'un or est exprimée en carats : l'or pur vaut 24 carats. Un bijou de 18 carats contient 1824 = 75 \% d'or ; le reste est un autre métal (cuivre, argent) qui le rend plus dur. (Attention : le carat des bijoux n'a rien à voir avec le carat des diamants, qui est une unité de masse.)
Exemple
Une chaîne en or de 18 carats pèse 12 g. Quelle masse d'or pur contient-elle ?
Pureté : 18 ÷ 24 = 0,75.
Masse d'or pur : 12 × 0,75 = 9 g.
Le reste, 12 − 9 = 3 g, est un autre métal (cuivre ou argent).
2. La formation des gisements d'or
L'or est un élément très rare dans l'écorce terrestre (quelques milligrammes par tonne en moyenne). Pour qu'il soit exploitable, il faut des processus qui le concentrent des milliers de fois.
Les gisements primaires : les filons hydrothermaux. En profondeur, lors du métamorphisme ou autour de massifs de granite, des eaux très chaudes (plusieurs centaines de degrés) circulent dans les roches. Elles dissolvent des traces d'or disséminées dans un grand volume de roches, puis remontent dans les fractures et les failles. En refroidissant, elles déposent du quartz et, avec lui, de l'or, souvent accompagné de sulfures (pyrite, arsénopyrite). Il se forme des filons de quartz aurifère. En Haute-Guinée, ces filons traversent des schistes et roches volcaniques anciennes métamorphisées, dites birimiennes, âgées d'environ deux milliards d'années.
Les gisements secondaires : éluvions et alluvions. Lorsque ces roches affleurent, l'altération tropicale les décompose. L'or, inaltérable, est libéré et reste :
- sur place ou tout près, dans les altérites et les latérites : ce sont les gîtes éluvionnaires (la « terre » que creusent les orpailleurs dans leurs puits) ;
- ou il est transporté par le ruissellement et les rivières ; très lourd, il se dépose dès que le courant ralentit, au fond des lits, dans les graviers des méandres, contre les obstacles : ce sont les placers ou gîtes alluvionnaires.
- 1Eaux chaudes profondes : dissolution de traces d'or dans un grand volume de roches
- 2Remontée dans les failles et dépôt de quartz et d'or : filon primaire
- 3Mise à l'affleurement par l'érosion, puis altération tropicale : l'or, inaltérable, est libéré
- 4Or resté sur place dans les altérites et la latérite : gîte éluvionnaire
- 5Or transporté puis déposé au fond des rivières, car très dense : placer alluvionnaire
Exemple
Pourquoi l'or reste-t-il au fond de la calebasse alors que le sable part avec l'eau ? Compare les masses d'un grain d'or et d'un grain de quartz de même volume, 0,001 cm³ (densités 19,3 et 2,65).
Masse du grain d'or : 19,3 × 0,001 = 0,019 3 g.
Masse du grain de quartz : 2,65 × 0,001 = 0,002 65 g.
Rapport : 0,019 3 ÷ 0,002 65 ≈ 7,3.
Le grain d'or est environ 7 fois plus lourd que le grain de quartz de même taille : l'eau en mouvement emporte le quartz mais pas l'or, qui tombe au fond. C'est le principe de la battée et des placers.
3. L'or en Guinée
Les principales régions aurifères de la Guinée se trouvent en Haute-Guinée, notamment dans les préfectures de Siguiri, Mandiana, Kouroussa et Dinguiraye. L'or y est exploité depuis des siècles : les gisements de la région du Bouré, près de Siguiri, faisaient partie des sources d'or de l'empire du Mali, dont la richesse en or était célèbre bien au-delà de l'Afrique.
Aujourd'hui, deux modes d'exploitation coexistent.
L'orpaillage traditionnel (artisanal). Pratiqué surtout en saison sèche, il mobilise un grand nombre de personnes.
- On creuse des puits étroits, parfois de plus de dix mètres, pour atteindre la couche riche (graviers ou altérites aurifères).
- La terre remontée est lavée à la calebasse ou à la battée, ou sur des rampes de lavage : par mouvements circulaires, l'eau emporte les grains légers et l'or, très dense, reste au fond.
- L'or fin est parfois récupéré avec du mercure, qui forme avec lui un amalgame ; on chauffe ensuite l'amalgame pour évaporer le mercure. Cette pratique est très dangereuse : les vapeurs de mercure sont toxiques pour le système nerveux, et le mercure pollue durablement les cours d'eau et les poissons.
L'exploitation industrielle. Des sociétés minières exploitent de grands gisements à ciel ouvert. La roche est abattue à l'explosif, concassée et broyée, puis l'or est extrait chimiquement, le plus souvent par cyanuration : une solution diluée de cyanure dissout l'or, qu'on récupère ensuite (sur du charbon actif, par exemple) avant de le fondre en lingots. Le cyanure est très toxique : ses bassins doivent être parfaitement étanches et surveillés.
- Puits manuels, calebasse, battée
- Surtout l'or des éluvions et alluvions riches
- Faible investissement, très nombreux emplois
- Risques : éboulements, mercure, travail des enfants
- Revenus dispersés, peu contrôlés
- Fosses à ciel ouvert, engins, explosifs
- Aussi des minerais pauvres (quelques g/t)
- Gros investissements, emplois qualifiés
- Risques : cyanure, gros volumes de déchets
- Redevances et impôts pour l'État
Méthode
Pour les calculs sur l'or :
- Masse d'or dans un minerai = masse de minerai (t) × teneur (g/t) ; résultat en grammes.
- Masse d'or récupérée = masse contenue × taux de récupération.
- Masse d'or pur dans un alliage = masse de l'alliage × (carats ÷ 24).
- Masse volumique = masse ÷ volume ; comparer avec 19,3 g/cm³ pour l'or pur.
- Conversions : 1 kg = 1 000 g ; 1 t = 1 000 000 g.
4. Les usages et la valeur de l'or
L'or sert à la bijouterie, aux réserves des banques centrales (lingots), à l'électronique (contacts de téléphones et d'ordinateurs, car il ne s'oxyde pas), à la dentisterie et à certaines applications spatiales. Sa rareté, sa beauté et son inaltérabilité expliquent sa grande valeur : c'est une valeur refuge.
Pour la Guinée, l'or représente une part importante des exportations et fait vivre de nombreuses familles. Mais son exploitation pose des problèmes environnementaux et sociaux importants, étudiés dans la leçon suivante.
3Je retiens
Je retiens
L'or (Au, Z = 79) est un métal natif jaune, très dense (19,3 g/cm³), tendre, très malléable, inaltérable ; fusion vers 1 064 °C.
Or pur = 24 carats ; un or de n carats contient n ÷ 24 d'or (18 carats = 75 %).
Gisements primaires : filons de quartz aurifère déposés par des eaux chaudes (hydrothermaux), dans les schistes birimiens de Haute-Guinée.
Gisements secondaires : éluvionnaires (or libéré sur place par l'altération) et alluvionnaires (placers : or déposé au fond des rivières grâce à sa forte densité).
Principales régions : Siguiri, Mandiana, Kouroussa, Dinguiraye ; le Bouré fournissait l'or de l'empire du Mali.
Orpaillage (puits, calebasse, battée ; danger du mercure) et exploitation industrielle (ciel ouvert, broyage, cyanuration).
Masse d'or = tonnage × teneur (g/t) × taux de récupération.
4Erreurs fréquentes
- Confondre l'or et la pyrite : la pyrite est dure, cassante, à trait noir verdâtre et de densité 5 environ.
- Confondre le carat des bijoux (pureté sur 24) et le carat des diamants (unité de masse).
- Croire que l'or des rivières s'est formé dans la rivière : il vient de l'érosion de filons ou d'altérites situés en amont.
- Oublier que la teneur en g/t donne un résultat en grammes : 2 000 t à 1,5 g/t donnent 3 000 g, soit 3 kg.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Cite cinq propriétés de l'or.
b) Explique la différence entre un gisement primaire et un gisement secondaire d'or.
c) Pourquoi l'utilisation du mercure par les orpailleurs est-elle dangereuse ?
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a) Couleur jaune et éclat métallique ; masse volumique très élevée (19,3 g/cm³) ; faible dureté (2,5 à 3) ; très grande malléabilité et ductilité ; inaltérabilité (ne rouille pas) ; bonne conductivité électrique ; fusion vers 1 064 °C.
b) Un gisement primaire est le lieu où l'or s'est déposé à l'origine, en général dans des filons de quartz formés par des eaux chaudes. Un gisement secondaire résulte de l'altération et de l'érosion d'un gisement primaire : l'or libéré reste sur place (éluvions) ou est transporté et déposé dans les rivières (alluvions, placers).
c) Le mercure, chauffé pour être séparé de l'or, produit des vapeurs très toxiques pour le système nerveux, les reins et le fœtus ; rejeté dans l'eau, il contamine durablement les rivières, les poissons et donc les personnes qui les consomment.
2Exercice 2
Un orpailleur trouve une pépite de 15,44 g. Plongée dans une éprouvette, elle fait monter le niveau de l'eau de 20,0 mL à 20,8 mL.
a) Calcule sa masse volumique.
b) S'agit-il d'or ? de pyrite ? Justifie.
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a) V = 20,8 − 20,0 = 0,8 cm³ ; ρ = 15,44 ÷ 0,8 = 19,3 g/cm³.
b) La masse volumique est celle de l'or (19,3 g/cm³) ; la pyrite n'a qu'une densité voisine de 5. C'est de l'or.
3Exercice 3
a) Quelle est la pureté (en %) d'un bijou de 22 carats ? (Arrondis au dixième.)
b) Quelle masse d'or pur contient une bague de 18 carats pesant 6 g ?
c) Un bijoutier veut fabriquer 40 g d'or 18 carats à partir d'or pur. Quelles masses d'or pur et de cuivre doit-il mélanger ?
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a) 22 ÷ 24 ≈ 0,916 7, soit 91,7 % d'or.
b) 6 × 18 ÷ 24 = 6 × 0,75 = 4,5 g d'or pur.
c) Or pur : 40 × 0,75 = 30 g ; cuivre : 40 − 30 = 10 g.
4Exercice 4
Une mine industrielle traite 8 millions de tonnes de minerai par an à une teneur moyenne de 0,9 g/t, avec un taux de récupération de 85 %.
a) Calcule la masse d'or contenue, puis récupérée, en tonnes.
b) Combien de tonnes de roche faut-il traiter pour obtenir 1 kg d'or ? (Arrondis à la tonne.)
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a) Or contenu : 8 000 000 × 0,9 = 7 200 000 g = 7,2 t. Or récupéré : 7,2 × 0,85 = 6,12 t.
b) Chaque tonne de minerai donne 0,9 × 0,85 = 0,765 g d'or récupéré. Pour 1 kg = 1 000 g : 1 000 ÷ 0,765 ≈ 1 307 t de roche.
5Exercice 5
(Type composition) Rédige un texte organisé d'une douzaine de lignes expliquant pourquoi on trouve de l'or à la fois dans des filons de quartz en profondeur, dans la latérite où creusent les orpailleurs et dans le lit des rivières de Haute-Guinée. Utilise : eaux chaudes, filon, altération, inaltérable, densité, placer.
Voir le corrigéCacher le corrigé
Exemple de réponse : À l'origine, l'or était disséminé en traces dans les roches anciennes de Haute-Guinée. En profondeur, des eaux chaudes ont circulé dans ces roches, dissous l'or puis l'ont déposé avec du quartz en remontant dans les fractures : ce sont les filons de quartz aurifère, gisements primaires. Mis à l'affleurement par l'érosion, ces filons et leurs roches voisines ont subi l'altération tropicale, qui a décomposé les minéraux et formé altérites et latérites. L'or, inaltérable, n'a pas été détruit : une partie est restée sur place, dans la latérite où creusent aujourd'hui les orpailleurs. Une autre partie a été entraînée par le ruissellement vers les rivières. À cause de sa très forte densité, l'or se dépose dès que le courant faiblit, au fond des lits et dans les graviers des méandres, où il se concentre : ce sont les placers, que les orpailleurs exploitent en lavant les graviers.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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