La cartographie des pegmatites à lithium par imagerie hyperspectrale

L’émergence rapide des technologies liées au transport et aux énergies renouvelables est responsable de la forte augmentation des besoins en lithium. L’Agence Internationale de l’Énergie (AIE) estime que dans le cadre de la transition vers les énergies propres, le lithium est le minéral dont la demande augmente le plus rapidement. 

Ce projet de recherche vise à améliorer et accélérer la prise de décision dans l’exploitation du lithium grâce au développement de nouvelles méthodes rapides de cartographie par imagerie hyperspectrale des pegmatites à spodumène. Le développement d’outils d’identification minéralogique sur les sites miniers et basés sur des mesures de haute résolution caractérisant à l’échelle du mètre à décamètre les veines de pegmatite, conduira à améliorer l’efficacité du traitement de minerais de lithium. Les solutions novatrices développées dans le cadre de ce projet seront de: 1) Concevoir la méthodologie opérationnelle de l'imagerie hyperspectrale sur le site minier afin de caractériser le minerai et le stérile sur les bancs d'exploitation d'une mine et les produits de sautage; 2) Créer un outil de reconnaissance automatique des signatures spectrales minéralogiques par intelligence artificielle (IA). Cet outil numérique sera basé sur l’analyse d’images par IA. 

Ce projet de cartographie des pegmatites à lithium par imagerie hyperspectrale comblera l’échelle de caractérisation du minerai dans la gamme du décamètre située entre d’une part l’échelle microscopique (<1 mm) et macroscopique (<1-2 m) et d’autre part la cartographie régionale obtenues par la télédétection, les méthodes géophysiques et les programmes de cartographie de détail d’affleurements décapés. À la distance sécuritaire de ~10 m, il est impossible, même pour un géologue d’expérience, d’estimer visuellement la proportion de spodumène dans la face d’exploitation. Or, l’imagerie hyperspectrale permettra de s’affranchir de cette limite sans risque pour la sécurité des travailleurs. L’évaluation à l’échelle décamétrique de la minéralogie visera à fournir des proportions précises et une distribution spatiale du minerai. La solution à développer vise à ce que les cartes minéralogiques détaillées des bancs d’exploitation soit réalisable par le personnel technique lors de leur suivit journalier de la production minière. Il en résultera une meilleure compréhension de la distribution locale de la minéralisation de chaque site minier étudié et notamment par la cartographie en 2 et 3 dimensions des 3 familles de veines de pegmatite à spodumène. Cette information sera cruciale à la planification des phases de développement de l’exploitation et de la stabilité temporelle dans la composition de la minéralisation qui alimente le concentrateur. 

L'analyse du minerai sera réalisée directement par l'étudiant(e) dans les laboratoires de l'Université Laval par des mesures minéralogiques et chimiques. Des caractérisations physico-chimiques à l'aide de la microscopie optique à lumière polarisante, la microsonde électronique, l'analyseur micro-XRF, l'analyseur XRF portatif, et la XRD quantitative seront réalisées au laboratoire universitaire et viendront appuyer le développement de cette méthode novatrice. 

La complexité de la programmation en recherche est significative car le sujet touche des disciplines des géosciences, de l’optique, de la minéralurgie et de la programmation informatique lesquelles s’arriment parfaitement avec celles du centre de recherche E4m sur la géologie et l'ingénierie des ressources minérales dont les étudiant(e)s seront membres. Le Centre E4m est un centre d’expertise et d’excellence en recherche et un milieu de formation académique dans le domaine de la géologie et de l’ingénierie des ressources minérales. La recherche sera réalisée principalement à l'Université Laval mais certains travaux pourront être réaliser en région. 

Nous recherchons 2 candidat(e)s pour 2 sujets de thèse à réaliser en partenariat avec des partenaires industriels et publics: Nemaska Lithium, Sayona, Telops. Les profils recherchés seront complémentaires parmi les domaines suivants:

- Géologie

- Génie géologique

- Génie physique

- Génie chimique

- Chimie

- Physique

- Génie des mines, de la métallurgie et des matériaux