Ressources minérales : de quoi parle-t-on ?

L’histoire de l’humanité est intimement liée à l’usage des ressources du sous-sol de notre planète, issues d’une longue et complexe succession d’événements et processus géologiques. Tout a débuté lorsque nos lointains ancêtres se sont munis de pierres récoltées dans leur environnement pour les transformer en outils du quotidien, il y a plus de trois millions d’années [1].

L’exploitation de notre sous-sol : de la cueillette à l’industrialisation

Pierres taillées puis polies constituent ainsi très souvent les uniques témoins de leurs activités du quotidien. Dépendant tout d’abord des ressources locales, les roches utilisées étaient de natures variées : silex, obsidienne, chailles, quartz, voire basalte… Assez rapidement, les roches d’une meilleure qualité ont pu faire l’objet de commerce, voire déjà à cette période être à l’origine de conflits pour en maîtriser la ressource. Au cours du Paléolithique, une autre ressource minérale commence à être exploitée : la terre, constituée principalement d’argile, qui peut facilement être modelée puis indurée par un processus de cuisson. Ainsi, entre 20 000 et 30 000 ans avant notre ère, l’humanité maîtrise pour la première fois, avec la céramique, la valorisation d’une ressource du sous-sol par un traitement au feu.

L’intérêt vers les métaux commence à se développer vraisemblablement au cours du Néolithique, aux alentours du VIII^e millénaire avant notre ère, tout d’abord pour le cuivre, l’or et l’argent, avec un travail du métal natif à froid ou faible température. L’avènement de la métallurgie, avec la fonte de minerai de cuivre, se réalise aux alentours du Ve millénaire. La découverte du bronze en Anatolie, vers 3 000 ans avant notre ère, marque peut-être une première révolution industrielle, cet alliage de cuivre et d’étain remplaçant progressivement la pierre dans l’outillage. L’amélioration des fours, notamment par la conception des bas fourneaux, permet ensuite rapidement de réduire directement le minerai de fer, ce qui permettra progressivement la supplantation du bronze pour l’outillage et la confection d’armes. L’avantage du fer a vraisemblablement résidé dans une plus grande disponibilité des ressources, les gisements de cuivre et d’étain n’étant pas très répandus, ainsi que dans l’obtention plus facile d’objets forgés de grande taille comme les faucilles et les épées [2].

L’évolution des ressources minérales utilisées par l’humanité dans son quotidien est d’ailleurs le critère privilégié pour définir les grandes périodes de la préhistoire : l’âge de pierre, l’âge du cuivre, l’âge du bronze puis l’âge du fer.

Dans l’Antiquité, seulement sept métaux étaient connus et exploités : l’or, l’argent, le cuivre, le plomb, l’étain, le fer et le mercure, pour des armes et outils, mais aussi pour la monnaie, des objets de culte ou des symboles de pouvoir ainsi que des pigments. D’autres métaux sont utilisés en alliage, comme le zinc, notamment mélangé au cuivre pour former du laiton dès le Moyen Âge, ou le nickel par la suite. Le platine est découvert bien plus tard, vers 1 500, avec un usage initial dans des pièces de monnaie avec l’or.

L’accélération de la découverte des métaux et autres éléments chimiques puis de leurs usages s’opère à partir du XVIII^e siècle, pour conduire maintenant à l’utilisation d’une grande partie des éléments du tableau périodique, l’ingéniosité humaine conduisant à la conception de produits de plus en plus complexes [3]. Les technologies envisagées dans le cadre de la transition énergétique ainsi que le secteur du numérique sont maintenant à l’origine d’une nouvelle explosion des besoins [4, 5].

L’édification des bâtiments a aussi rapidement reposé sur l’usage des ressources minérales, soit brutes, soit transformées. À partir du calcaire, la chaux produite a très tôt permis la fabrication de mortier indispensable pour le jointement des pierres de construction. Les Romains produisaient ainsi celle-ci à partir de l’exploitation de calcaires très purs comme les marbres. L’ajout de pouzzolane permit ensuite une nette amélioration de la qualité de la construction. Cet usage resta stable jusqu’au XVIII^e siècle où l’usage de calcaires plus argileux va s’étendre jusqu’à déboucher sur la découverte du ciment Portland (liant hydraulique populaire dans la construction, du fait de la disponibilité des ressources minérales nécessaires à sa fabrication : calcaire et argile cuits à haute température pour produire du clinker, puis broyés avec du sulfate de calcium). Autres exemples, l’ardoise ou les tuiles en terre cuite sont utilisées pour les toitures, alors que le sable est devenu indispensable dans le bâtiment pour la fabrication du verre. Les qualités ornementales de certaines roches comme le marbre en firent un objet de commerce et d’art dès l’Antiquité.

L’apparition des premières mines

Si les ressources ont sans aucun doute fait l’objet aux origines surtout d’un ramassage en surface, les premières exploitations systématiques sont aussi relativement anciennes : l’un des plus vieux sites miniers au monde a ainsi été daté à au moins 44 000 ans avant notre ère à Ngwenya, au Swaziland [6, 7]. Un gisement de fer constitué par de l’hématite rouge y était exploité pour un probable usage en cosmétique dans des petites carrières, constituant la première mine à ciel ouvert documentée ¹. Les premières mines souterraines connues sont plus récentes, aux alentours de 3 000 ans avant notre ère. Localisées en Europe, elles permettaient l’extraction de silex au sein de la craie. La première véritable phase d’industrialisation minière est cependant intervenue à l’époque romaine pour l’extraction d’or, d’argent, d’étain, de plomb, de cuivre, de fer et de mercure. De nouvelles technologies furent développées de manière à accroître drastiquement les rendements, notamment l’utilisation de systèmes hydrauliques pour décaper les affleurements de roches métallifères, mais aussi à extraire l’eau pour éviter l’ennoiement des mines souterraines.

Cette activité minière romaine est aussi à l’origine des premiers impacts environnementaux de grande ampleur liés à l’industrie extractive, avec des enregistrements de pollution dans les sédiments et l’air à une échelle hémisphérique [8]. La période médiévale bénéficia d’avancées techniques qui permirent notamment d’accroître les profondeurs d’exploitation grâce à l’invention de systèmes de pompage de plus en plus efficaces. Le Moyen Âge fut aussi marqué par l’instauration des premiers codes miniers. Ils permirent de régir la propriété des ressources, les droits d’exploitation et les taxes afférentes, ainsi que les relations avec les propriétaires voisins, jusqu’à intégrer de nos jours la protection des travailleurs et de l’environnement ainsi que les parties concernées par le projet. La révolution industrielle du XIX^e siècle fut aussi minière, avec le passage vers une industrie extractive s’organisant peu à peu à l’échelle planétaire et une explosion des sites d’extractions pour alimenter les industries toujours plus demandeuses.

Cette évolution vers une exploitation d’un très grand nombre de ressources a conduit à distinguer quatre grandes catégories : (1) les ressources énergétiques (hydrocarbures, houille et lignite, uranium…), (2) les ressources métalliques, (3) les roches et minéraux industriels (par exemple talc, kaolins, diatomite, argiles, andalousite, feldspaths, silice, carbonates, etc.), enfin (4) les matériaux de construction (granulats, calcaires cimentiers, gypse, etc.) et les roches ornementales. Le cadre réglementaire qui s’applique pour régir leur exploitation peut être très différent.

Le cadre normé du cycle minier

Le secteur minier est une industrie très normée, notamment au niveau de la terminologie utilisée.

Un indice correspond à l’indication de l’existence d’une occurrence minéralisée sans prévaloir d’un quelconque intérêt économique. On peut espérer qu’un indice devienne un « gîte minéral » à l’issue de travaux d’exploration préliminaires.

Un gîte minéral est une minéralisation substantielle, là encore sans notion économique.

Un gisement est un gîte qui s’avère techniquement, économiquement et socialement exploitable.

Une mine est un gisement en exploitation.

Le vocabulaire minier distingue réserves et ressources.

Les réserves désignent les gîtes minéraux identifiés et suffisamment quantifiés pour être jugés économiquement exploitables avec les technologies disponibles. En fonction du degré de confiance en l’évaluation, on parlera de « réserves prouvées » ou de « réserves probables ».

Les ressources désignent les gîtes minéraux identifiés et quantifiés considérés comme potentiellement exploitables mais avec un degré de connaissance moindre que pour les réserves. De même, en fonction de la confiance dans l’évaluation, on parlera de « ressources mesurées », « mesures indiquées » et « ressources supposées ».

Par exemple, la compagnie Alataya Mining donne, pour la mine de cuivre de Cerro Colorado, des réserves probables et prouvées de 132 millions de tonnes (Mt) à 0,37 % de cuivre, des ressources mesurées et indiquées de 156,6 Mt à 0,37 % de cuivre, 0,15 % de zinc et 0,03 % de plomb, et des ressources supposées de 4,4 Mt à 0,40 % de cuivre, 0,15 % de zinc et 0,04 % de plomb, soit des ressources totales de 160,8 Mt [9].

Cette classification stricte – on dit normée – garantit que les informations communiquées sont précises, fondées sur des données géologiques robustes et évaluées de manière appropriée à chacune des étapes rattachées à la définition du gîte puis du gisement. Cette connaissance est indispensable à la bonne gestion de l’exploitation, mais aussi à la levée de financements auprès de bailleurs. En effet, les compagnies minières, généralement cotées en bourse, doivent ainsi publier des rapports conformes aux normes de déclaration des ressources et réserves pour éviter toute exagération ou fraude dans leur évaluation. Cela protège les investisseurs contre des informations trompeuses ou infondées. Un rapport non conforme pourrait empêcher l’obtention de fonds ou d’autorisations. Ces déclarations peuvent par ailleurs être comparées d’un pays à l’autre, facilitant les décisions d’investissement et le financement de projets miniers à l’échelle mondiale, ou encore servir de support aux études prospectives sur le devenir des ressources. Y aura-t-il suffisamment de lithium pour produire les batteries des véhicules électriques qui doivent accompagner notre transition énergétique ?

Ainsi le cycle minier débute par une phase amont d’exploration, tout d’abord sur un secteur où le contexte géologique laisserait présager un potentiel existant. La sélection des zones et des méthodes mises en œuvre se base sur la connaissance des processus géologiques à l’origine de la formation des gisements et de leurs marqueurs identifiables au cours de l’exploration, science appelée métallogénie. Les tout premiers stades d’exploration peuvent aussi être pris en charge par les États dans le cadre d’inventaires, travaux réalisés à grande échelle avec des programmes d’acquisition de données géologiques, géophysiques (permettant d’imager le sous-sol en fonction des propriétés physiques des roches) et géochimiques (recherche de la signature chimique liée à la formation du gisement). La Commission européenne a ainsi récemment obligé les États membres à mener des actions d’exploration d’échelles nationales par la promulgation du Critical raw materials act (2024). La France a lancé un nouvel inventaire en 2024 sur son territoire hexagonal ainsi que sur une partie de la Guyane [10].

Les enjeux actuels : souveraineté et responsabilité

Depuis le milieu des années 2000, les marchés des métaux ont connu des évolutions importantes. En premier lieu, une financiarisation de plus en plus marquée a conduit notamment à une flambée des prix en lien avec l’arrivée de la Chine sur le marché mondial des métaux [11]. La mise en place de restrictions d’exportation par certains pays producteurs en situation de monopole, et plus particulièrement la Chine avec les terres rares, a aussi eu un impact d’un côté sur les prix, mais également avec l’émergence de difficultés d’approvisionnement. Ce contexte a ravivé la notion de métaux critiques oubliée depuis la Seconde Guerre mondiale. Les métaux critiques correspondent à des métaux considérés comme très importants pour l’économie (stratégiques) mais avec de potentielles difficultés d’approvisionnement. Il s’agit d’une notion variable dans le temps et suivant l’espace considéré (la France, l’Europe, etc.). Les métaux qui sont particulièrement critiques correspondent généralement à des productions principalement en coproduits (c’est-à-dire faisant partie de la production principale de la mine ou de l’usine métallurgique) ou en sousproduits (résultant d’une production n’étant pas celle du métal principalement exploité) de métaux de base. Par exemple le cobalt est souvent un coproduit du nickel et le germanium est un sous-produit issu de minerai de zinc. Ils sont utilisés en faibles quantités pour des usages très spécialisés, avec de faibles possibilités de substitution [12].

En parallèle, le terme « métal stratégique » est aussi fréquemment utilisé et correspond à un métal indispensable pour un secteur industriel spécifique. La notion de métal rare est aussi fréquemment utilisée, notamment d’un point de vue journalistique pour désigner les métaux critiques et stratégiques. Ce terme peut amener de la confusion vis-à-vis du groupe d’éléments des terres rares, ainsi que par rapport à une vision géochimique correspondant à des métaux peu abondants ou peu mobilisables dans la croûte terrestre.

La pandémie de Covid-19, ainsi que la crise géopolitique actuelle liée à la guerre menée par la Russie contre l’Ukraine, dans un contexte d’accroissement très fort des besoins en certains métaux très utilisés dans les technologies associées à l’énergie décarbonée ou du numérique, ont augmenté la prise de conscience de la dépendance européenne pour son approvisionnement en ressources minérales. Une nouvelle volonté politique semble ainsi émerger pour la relocalisation d’une partie de la production de ressources minérales, notamment sur le groupe des ressources qualifiées de critiques. Ce regain d’intérêt affronte cependant une opinion publique défavorable à l’industrie minière dans la plupart des pays européens, qui génère un rejet de certains projets [13]. Cela appelle à une remise en cause de certaines pratiques, notamment une meilleure prise en compte de toutes les parties concernées et une évolution des techniques mises en œuvre afin de minimiser les impacts.

Ce contexte entraîne un intérêt depuis quelques années vers de nouvelles ressources, comme celles localisées dans les fonds marins profonds des océans, ouvrant de nouveaux enjeux géopolitiques et environnementaux [14]. Cela concerne aussi la France, qui est le deuxième espace maritime mondial (la zone économique exclusive, ZEE), mais dont le potentiel en ressources métalliques reste à évaluer [15]. Des minéralisations hydrothermales sont connues à proximité des îles de Wallis-et-Futuna, de Saint-Paul et Amsterdam, des îlots de Hunter et Matthews, des Antilles, ou encore distribuées le long de la dorsale médio-atlantique. De potentiels encroûtements enrichis en cobalt ou platine et des sédiments enrichis en phosphates sont connus à proximité de volcans anciens et atolls immergés. Cela concerne la ZEE française de la Polynésie française, des îles Kerguelen, de Mayotte et des îles Éparses. Les plaines abyssales, qui correspondent à des environnements très profonds (supérieur à 5 000 m) sont le lieu de formation de nodules polymétalliques (cobalt, nickel, cuivre), principalement à l’ouest de la Polynésie, autour des îles Éparses et au nord de l’île de Clipperton pour la ZEE française.

La valorisation de ces ressources océaniques soulève des enjeux sociaux et environnementaux majeurs, notamment en raison des impacts potentiels encore très mal connus sur la biodiversité marine et les écosystèmes. Elle suscite également des préoccupations quant au partage des bénéfices et à la gouvernance internationale de ces ressources lorsqu’elles sont localisées dans des eaux internationales, posant la question de leur exploitation équitable et durable.

Plus proches de nous, de nouvelles ressources associées aux systèmes géothermaux sont en cours d’estimation. Constituées par des fluides de compositions variables, celles-ci pourraient permettre la mise en place de filières locales d’approvisionnement, concernant notamment le lithium, pour lequel le degré de maturité semble le plus avancé [16]. Ainsi, des projets étudient actuellement la valorisation de lithium à partir de ressources géothermales localisées dans le fossé rhénan, à la frontière entre la France et l’Allemagne [17].

Enfin, la valorisation des ressources secondaires par le recyclage est aussi heureusement de plus en plus considérée. Si pour certains métaux une grande part du stock peut être réutilisée grâce à l’existence de filières et de procédés de recyclage efficaces (par exemple, l’aluminium, le fer, l’or, le plomb sont recyclés à plus de 40 %), ce n’est pas le cas pour un grand nombre de métaux à usages très dispersifs, en particulier dans l’électronique ou dans le cas de certaines technologies très récentes [18]. Les résidus des anciennes exploitations minières peuvent eux aussi représenter de nouvelles sources de matières premières.