Étude de faisabilité sur L'apport de la télédétection pour la gestion des stériles de la mine Canadian Malartic

La télédétection est un ensemble de techniques qui consiste à obtenir de l'information d'un objet à distance pour en produire des images. Ses applications sont nombreuses et variées. Les premières applications de la télédétection furent d'abord dans le domaine militaire comme pour les avions espion américain U2. Les images prises étaient d'abord des images RGB (rouge, vert, bleu) puis le développement des capteurs spectraux et des satellites ont permis de multiplier les débouchés de la télédétection. Aujourd'hui elle est utilisée dans de nombreux domaines comme l'agriculture, la météo, le climat, l'urbanisme, la géologie, etc. Le but de cette étude est de déterminer la viabilité scientifique et technique d'une nouvelle méthode de gestion des stériles via l'apport de la télédétection pour la Mine Canadian Malartic. Ce projet est mené par une équipe pluridisciplinaire provenant de l'Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), l'Université de Sherbrooke (UdeS), l'Institut national de la recherche scientifique (INRS), Golder Associés et Mine Canadian-Malartic. Le projet est placé sous la direction conjointe de Kalifa Goïta pour l'Université de Sherbrooke, accompagné de Jérôme Théau et Mickaël Germain, et de Benoît Plante pour l'UQAT. Deux doctorants et une maîtrise participent au projet du côté de l'Université de Sherbrooke : Kévin Siebel, Etienne Clabaut et Javier Garcia sous la direction de Kalifa Goïta. Ce travail s`intègre au projet dans le cadre d'une maîtrise sous la direction de Benoît Plante. L'objectif du projet vise à étudier la faisabilité scientifique et technique d'une nouvelle méthode de gestion des stériles via l'apport de la télédétection pour la Mine Canadian Malartic. Ce mémoire tente d'apporter des réponses sur certaines des problématiques du projet comme l'effet de la granulométrie, l'importante des particules les plus fines (de l'ordre de la centaine à dizaine de microns), ou la teneur en eau, sur la signature spectrale. Cette étude s'inscrit donc dans un projet plus large. A l'occasion de ce projet, des images hyperspectrales ont été prises sur le site en parallèle avec des acquisitions spectrales de terrain et une prise d'échantillons en vue d'effectuer des travaux et analyses de laboratoire. Deux campagnes de terrains ont été effectuées pour échantillonner les roches dans la fosse ainsi que sur la halde à stériles. Les échantillons récupérés ont permis de caractériser les roches de la Mine Canadian Malartic et commencer à appréhender les facteurs pouvant influencer la signature spectrale (granulométrie, chimie, minéralogie, etc.). Dans un second temps, des spectres de réflectance ont été acquis au laboratoire sur des échantillons de greywacke, de porphyre et sur des mélanges de minéraux purs, dont le but est de recréer un modèle simplifié de la minéralogie de la Mine Canadian Malartic pour déterminer le potentiel théorique et idéal de la méthode. Les échantillons récupérés lors des deux campagnes ont été préparés au laboratoire de l'UQAT. Les résultats montrent qu'il est possible de différencier le porphyre du greywacke avec un spectromètre de terrain en utilisant la méthode du continuum removal. Il n'a pas été possible de différencier le stérile du minerai, dans la mesure où la concentration en pyrite (où se trouve l'or en partie) est trop faible et très disséminée (<1 %). Les tests avec les minéraux purs ont cependant montré qu'il existe une voie pour commencer à quantifier la concentration en pyrite dans les mélanges en utilisant les intégrales des pics du Fe2+ correspondants à la pyrite, pour différentes concentrations de cette dernière. En effet il existe une relation logarithmique entre l'intégrale du pic Fe2+ et la concentration en pyrite dans l'échantillon. De plus, il existe une relation linéaire entre l'intégrale du pic C-O et la concentration en calcite. Les essais de teneur en eau montrent aussi une relation linéaire entre l'intégrale des pics d'absorption de l'eau et la teneur en eau de l'échantillon. Les résultats semblent aussi montrer que les particules fines peuvent, dans certains cas, masquer totalement la signature d'une roche sous-jacente, et ainsi potentiellement induire des erreurs de classification. Ces différents résultats montrent les défit inhérents à la méthode de spectroscopie hyperspectrale en contexte minier et, plus particulièrement, dans le cas d'une fosse active. Cependant, les résultats montrent aussi que des pistes de caractérisation existent avec cette méthode et mériteraient d'être poursuivies pour tenter d'apporter des solutions plus opérationnelles à disposition de l'industrie minière.

Abstract

Remote sensing is a set of techniques that involves remotely obtaining information from an object to produce images. Its applications are wide and varied. The first applications of remote sensing was in the military field as for the american plane U2. The first's images were RGB (red, green, blue) and then the development of spectral sensors and satellites increased the opportunities for remote sensing. Today, those techniques are used in many fields such as agriculture, weather, climate, urbanism, geology, etc. The purpose of this study is to determine the scientific and technical viability of a new waste rock management method using remote sensing for the Canadian Malartic mine. A multidisciplinary team leads this project from the Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), the Université de Sherbrooke (UdeS), the National Institute for Scientific Research (INRS), Golder Associate and Mine Canadian Malartic. The project is under the joint direction of Kalifa Goïta for UdeS and Benoît Plante for UQAT. The students Kévin Siebel, Etienne Clabaut (both PhDs) and Javier Garcia (MSc) took part in the project under the direction of Kalifa Goïta. This work take part of the project as a master's degree under the direction of Benoît Plante. The objective of the project is to study the scientific and technical feasibility of a new method of waste rock management through remote sensing for the Canadian-Malartic mine. This study tries to resolve some potential issues related to this project such as the effect of grain size or the importance of fines particles (in the micron range). This study is therefore part of a larger project. In this project, some hyperspectral images were taken at the site in parallel with spectral field acquisitions and laboratory analysis. The rock sampling has been carried out during two field campaigns, into the pit and on the waste rock piles. The collected rocks were used for characterization and to start to apprehend the factors influencing the spectral signatures (grain size, chemistry, mineralogy, etc.). Then, spectral measurement of greywacke and porphyry rocks were acquired at laboratories with mixtures of pure minerals produced with the aim of creating a simplified model of the Malartic mineralogy to determine the theoretical and ideal potential of the method. The samples collected were prepared at the UQAT laboratory for analysis. The results show that it is possible to differentiate greywacke vs porphyry with a field spectrometer using the continuum removal method. It was not possible to differentiate the waste rock from the ore, as the concentration of pyrite (where the gold is partially enclosed) is too weak and highly disseminated (<1 %). Tests with pure minerals have shown that there is a way to start quantifying the pyrite concentration in the mixtures by studying different integrals of the peak corresponding to pyrite. Indeed, a logarithmic relation is shown between the peak integral of Fe2+ and the pyrite concentration in the sample. Furthermore, a linear relationship is shown between the peak integral of C-O and the calcite concentration. The moisture content tests also show a linear relationship between the integral of the water absorption peaks and the water content of the sample. The results also seem to show that fine particles can, in some cases, completely mask the signature of an underlying rock, and thus potentially induce misclassification. These different results show the inherent challenges of the hyperspectral spectroscopy method in the mining context and more particularly in the case of an active pit. However, the results also show that characterization tracks exist with this method and should be pursued to try to provide more operational solutions available to the mining industry.