Impact des termites sur les cycles biogéochimiques du cuivre et du cobalt dans le Katanga (RDC) - Application à la prospection minière

Impact of termites on copper and cobalt biogeochemical cycles in Katanga (DRC) - Application to mining prospection

• Auteur / Autrice : Serge Ilunga Ngoy
• Direction : Françoise Watteau, Apolline Auclerc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire sols et environnement (Vandoeuvre-les-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Cortet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Watteau, Apolline Auclerc, Isabelle Cousin, Christophe Cloquet, Basile Mujinya Bazirake
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Cortet, Isabelle Cousin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prospection

Cobalt -- Minerais

Cuivre -- Minerais

Cycles biogéochimiques

Milieux granulaires

Katanga (Congo, République démocratique)

Congo (République démocratique)

Termitières

Mots clés libres

Termitières

Agrégats

Phases porteuses

Métaux d'intérêt économique

Ceinture cuprifère

Supergroupe du Katanga

Termites mounds

Aggregates

Carrier phases

Metals of economic interest

Copperbelt

Katanga supergroup

Résumé

La compréhension de l'apport du rôle des termites sur le transport des métaux d'intérêt économique au sein de l'ensemble lithosphère - pédosphère - termitières, se révèle d'un grand intérêt pour une caractérisation géochimique et géologique d'anomalies en prospection minière. En effet, les termites jouent un rôle fonctionnel remarquable dans la structuration des sols, entrainant des enrichissements chimiques liés au transport vertical de minéraux, échangés entre les horizons situés en profondeur et les termitières érigées en surface. Cette thèse a pour objectif de mettre en lumière l'impact des termites sur les cycles biogéochimiques du Cu et du Co dans une région potentiellement riche en ressources minérales (Katanga, RDC), dans un objectif d'utilisation optimisée des termitières en prospection minière. Cette objectif requiert une caractérisation des phases minérales et organiques à diverses échelles. Pour y parvenir, il a été question en premier lieu, de faire une cartographie géochimique des termitières de deux genres dominants de la région, Macrotermes et Cubitermes, à l'échelle paysagère sur une zone ayant fait l'objet d'une cartographie géologique et géochimique sur sols et roches. Cette cartographie a permis de mettre en évidence à l'échelle régionale des faciès lithogéochimiques traduisant la géologie des formations sous-jacentes et ce en fonction des habitudes alimentaires de chaque genre de termite. La distribution spatiale des termitières a également permis de suivre l'évolution des teneurs en Cu et Co au sein des termitières en fonction de la géologie de la zone d'étude. La combinaison des données acquises sur la constitution minéralogique et géochimique des matériaux constituant les termitières de Macrotermes falciger et la caractérisation morphologique et chimique de leurs principaux constituants à l'échelle microscopique a permis l'identification des phases porteuses des métaux d'intérêts dans les matériaux de ces termitières. De même la comparaison de la signature géochimique des termitières de M. falciger et de leurs matériels parentaux a permis d'établir un lien lithogéochimique, identifiant ainsi la source d'approvisionnement en profondeur utilisée par les individus de M. falciger. Enfin, la conjugaison de résultats d'une part sur la caractérisation géochimique de quatre fractions granulométriques (0-20 µm ; 20-63 µm ; 63-200 µm ; 200-2000 µm) des termitières et d'autre part sur l'évaluation de l'impact des termites sur la constitution d'agrégats dans les termitières et/ou sols, a permis de préciser les fractions granulométriques les plus informatives sur la présence et la minéralisation des phases porteuses des métaux d'intérêt du Katanga dans les matériaux de termitières. L'application de toutes ces méthodes et tous les éléments recueillis ont permis de proposer un schéma des cycles biogéochimiques de Cu et Co dans ce système soulignant l'utilisation des termitières en prospection minière efficace et efficiente.

Knowledge of the influence of termites on transport of metals of economic interest within the complex of lithosphere, pedosphere and termite mounds is of great interest for geochemical and geological characterization of anomalies in mining prospection. Termites have an important functional role in the structuring of soils, causing chemical enrichment through the vertical transport of minerals exchanged between the deeper horizons and the termite mounds built at the surface. Our objective in this thesis is to evaluate the influence of termites on Cu and Co biogeochemical cycles in a mineral-rich region (Katanga, DRC), with the aim to optimize the utilization of termite mounds in mining prospection. This objective requires a characterization of mineral and organic phases at various scales. To achieve this, firstly, a geochemical mapping of termite mounds of two dominant genera of the region, Macrotermes and Cubitermes, was carried out at the landscape scale in an area that received a geological and soil and rock geochemical mapping. The utilization of termite mounds allowed the identification of lithogeochemical facies reflecting the subjacent geology on a regional scale according to the feeding habits of each termite genus. The spatial distribution of termite mounds also allowed us to follow Cu and Co content evolution according to study area geology. The combination of mineralogical and geochemical data acquired on Macrotermes falciger termite mounds and morphological and chemical characterization of their main constituents at microscopic scale allowed to identify carrier phases of interest metals in termite mounds materials. Similarly, the comparison of geochemical signatures of M. falciger termite mounds and their parent materials allowed to establish a lithogeochemical relationship, identifying the source of provisioning at depth by M. falciger. Finally, the association of geochemical characterization results of termite mounds for four granulometric fractions (0-20 µm; 20-63 µm; 63-200 µm; 200-2000 µm) and results on evaluation of the impact of termites on the constitution of aggregates in termite mounds and/or soils, allowed to specify the most informative granulometric fractions on the presence and mineralization of carrier phases of interest metals in Katanga in termite mound materials. The application of all these methods and all elements collected allowed us to propose a Cu and Co biogeochemical cycle scheme in this system, underlying the use of termite mounds in effective and efficient mining prospection.