Résumé

Les minéraux sulfurés de fer les plus abondants dans les roches ignées, métamorphiques et certaines roches sédimentaires sont FeS₂ (pyrite/marcassite) et Fe_1-xS (pyrrhotite). L'oxydation de la pyrite et de la pyrrhotite dans les granulats du substratum rocheux et les résidus miniers est indésirable pour les infrastructures et l'environnement, car de telles réactions chimiques sont liées à la détérioration du béton et au drainage minier acide, respectivement. Le taux d'oxydation de la pyrrhotite est jusqu'à cent fois supérieur à celui de la pyrite; l'oxydation de la pyrrhotite est donc particulièrement préoccupante pour la société. Les granulats à béton contenant de la pyrrhotite peuvent entraîner une fissuration par expansion rapide et la défaillance d'infrastructures critiques en béton, notamment des ponts, des bâtiments et des maisons, posant un problème de sécurité important. De plus, la désintégration prématurée du béton nécessite son remplacement, ce qui entraîne une extraction excessive des ressources en granulats et une augmentation associée des émissions de CO₂. Compte tenu de l’étendue des infrastructures en béton au Canada, la répartition de la pyrrhotite dans le substratum rocheux utilisé comme granulat a une importance fondamentale pour la sécurité à court et à long terme des Canadiens à l’échelle nationale, régionale et locale.
  Cette étude pilote détaille les étapes initiales prises pour générer des modèles géospatiaux à l’échelle nationale de la présence de pyrrhotite dans le substratum rocheux à travers le Canada et présente les documents cartographiques associés. Au total, 12 577 occurrences de pyrrhotite connues ont été identifiées à partir de données sur les occurrences minérales provinciales et territoriales accessibles au public. La stratégie de modélisation générale consistait à normaliser le nombre d’occurrences de pyrrhotite par rapport à la surface totale des principaux types de substratum rocheux et à caractériser trois classes différentes de densité de présence de pyrrhotite (< 1, 1–4 et 4–10 occurrences/1000 km²). Les cartes montrent que la densité de présence de pyrrhotite est la plus élevée dans les roches volcaniques et les roches sédimentaires et volcaniques non différenciées, modérée dans les roches intrusives et inconnues, et plus faible dans les roches sédimentaires et métamorphiques. Les roches sédimentaires sans occurrence de pyrrhotite s'étendent sur de grandes superficies à travers le centre-ouest du Canada, ce qui se traduit par une faible densité de présence de pyrrhotite (< 1 occurrence/1000 km²) pour ce type de roche, malgré le fait que de nombreuses occurrences de pyrrhotite soient identifiées dans les roches sédimentaires et puissent être abondantes localement ou régionalement. Des roches volcaniques, sédimentaires et volcaniques non différenciées, intrusives et inconnues se trouvent dans tout le Bouclier canadien du centre et du nord du Canada, dans la Cordillère de l'ouest du Canada et dans les Appalaches de l'est du Canada, mais le type de substrat rocheux et la densité de présence associée sont très variables dans ces domaines géologiques.
  La comparaison des cartes de densité de présence de pyrrhotite au Canada avec les cartes de géologie favorable à la pyrrhotite aux États-Unis d'Amérique montre que les roches à forte densité de présence de pyrrhotite au Canada (roches volcaniques et roches sédimentaires et volcaniques non différenciées) sont généralement contiguës aux zones à potentiel de pyrrhotite aux États-Unis. Les incohérences de part et d'autre de la frontière internationale reflètent les différences de méthodologies et d'hypothèses consistant en une approche statistique pour le Canada et une approche qualitative pour les États-Unis. Dans la Cordillère et les Appalaches, de telles discontinuités de part et d'autre de la frontière internationale peuvent refléter la sous-estimation des occurrences de pyrrhotite dans les roches sédimentaires du Canada en raison de l'impact des grandes superficies sur les calculs de densité de présence de pyrrhotite.
  Les cartes présentées ici constituent une première étape dans l'illustration de la répartition du substrat rocheux contenant de la pyrrhotite au Canada et dans l’ensemble de l’Amérique du Nord. Ces documents cartographiques à l’échelle nationale constituent des références de premier ordre utiles pour sélectionner les régions où seront menées des études de suivi sur les occurrences de pyrrhotite dans le substratum rocheux. L’analyse géospatiale régionale et locale combinée à des travaux de validation sur le terrain seront des aspects importants de futures recherches, en particulier à proximité des centres de population où le substratum rocheux est utilisé comme granulats à béton. Des études régionales et locales détaillées des occurrences de pyrrhotite dans le substratum rocheux aideront à guider l’extraction de granulats à béton sûrs et contribueront à la durabilité à long terme des ressources du substratum rocheux, à la sécurité des infrastructures et à un climat habitable.