Ilménite

Description et propriétés

L'ilménite est un oxyde de fer ferreux et de titane de formule idéale FeTiO₃. Elle cristallise dans le système trigonal et appartient au groupe structural de l'hématite, avec laquelle elle forme à haute température une solution solide. Lors du refroidissement lent de la roche, cette solution solide se sépare et donne des lamelles d'exsolution d'hématite dans l'ilménite, ou l'inverse : on parle alors d'hémo-ilménite.

Ses principales propriétés d'identification sont les suivantes :

• couleur noir de fer, éclat métallique à submétallique ;
• trait noir à brun foncé ;
• dureté de 5 à 6 sur l'échelle de Mohs ;
• densité d'environ 4,7 ;
• magnétisme faible, nettement inférieur à celui de la magnétite ;
• cassure conchoïdale à irrégulière, sans clivage net.

Le minéral tire son nom des monts Ilmen, dans l'Oural, en Russie, où il a été décrit au XIXe siècle. L'ilménite est un minéral accessoire répandu dans les roches ignées mafiques (gabbros, norites, anorthosites) et dans certaines roches métamorphiques. Sa résistance à l'altération explique aussi sa concentration dans des sables de plage et des placers, une autre source mondiale de titane.

Contexte géologique au Québec

Au Québec, les concentrations économiques d'ilménite sont surtout liées aux anorthosites de type massif de la province géologique de Grenville, la plus jeune des grandes provinces du Bouclier canadien dans le sud du Québec. Ces vastes intrusions, mises en place au Protérozoïque, sont formées en grande partie de plagioclase. Elles renferment localement des lentilles, des dykes et des amas d'oxydes de fer et de titane, ainsi que de l'ilménite disséminée.

Le ministère des Ressources naturelles et des Forêts présente l'ilménite parmi les substances minérales industrielles exploitées au Québec et souligne le rôle des gisements associés aux anorthosites dans la place qu'occupe la province parmi les producteurs de ce minéral.

Les principaux secteurs connus sont :

• la Côte-Nord, avec l'anorthosite du lac Allard, qui renferme le gisement du lac Tio, au nord de Havre-Saint-Pierre ;
• la région de Charlevoix, où l'anorthosite de Saint-Urbain contient de l'ilménite disséminée et, localement, des amas massifs, documentés par des rapports géologiques gouvernementaux.

D'autres indices d'oxydes de fer et de titane sont répertoriés ailleurs dans la province de Grenville. Ils sont décrits dans les fiches de minéralisations du Système d'information géominière du Québec (SIGÉOM).

Gisement du lac Tio

Le gisement du lac Tio se trouve dans l'anorthosite du lac Allard, au nord de Havre-Saint-Pierre, dans la municipalité régionale de comté de Minganie (région administrative de la Côte-Nord). Il est considéré comme l'un des plus importants gisements d'ilménite massive au monde.

La mine est exploitée à ciel ouvert depuis 1950. Le minerai est une hémo-ilménite massive, dans laquelle l'hématite et l'ilménite sont intimement associées sous forme de lamelles d'exsolution. Les stériles extraits comprennent notamment de l'anorthosite encaissante.

Le minerai est acheminé par chemin de fer jusqu'aux installations portuaires de Havre-Saint-Pierre, puis transporté par navire vers l'usine métallurgique de Sorel-Tracy, en Montérégie. Les installations portuaires de Havre-Saint-Pierre ont fait l'objet d'un examen du Bureau d'audiences publiques sur l'environnement (BAPE), dont la documentation décrit le contexte de l'exploitation et de l'expédition du minerai.

L'exploitation est aujourd'hui assurée par Rio Tinto Fer et Titane, héritière de la Quebec Iron and Titanium Corporation (QIT), constituée pour mettre en valeur ce gisement. La mine constitue un employeur structurant pour la Minganie et l'un des piliers de l'économie de Havre-Saint-Pierre.

Charlevoix et autres gîtes

L'ilménite québécoise ne se limite pas à la Côte-Nord. Dans Charlevoix, le secteur de Saint-Urbain est connu depuis longtemps pour ses oxydes de fer et de titane. Les rapports du ministère y décrivent des anorthosites renfermant de l'ilménite disséminée et, localement, des amas massifs d'ilménite. Le secteur est aussi reconnu pour la présence de rutile, un autre oxyde de titane.

Les archives géologiques du ministère, consultables par l'entremise d'Examine, conservent plusieurs rapports d'exploration consacrés à des gisements ou indices d'ilménite, dont un rapport anglophone portant sur un indice situé au sud-ouest du lac des Sources. Ces documents témoignent de l'intérêt soutenu pour cette ressource depuis le milieu du XXe siècle.

De façon générale, les gîtes d'oxydes de fer et de titane associés aux anorthosites et aux suites gabbroïques du Grenville peuvent aussi contenir du vanadium et, dans certains cas, de l'apatite, ce qui en fait des cibles d'exploration pour plusieurs substances à la fois. Leur évaluation repose sur la teneur en dioxyde de titane (TiO₂), le rapport entre le fer et le titane, la présence d'impuretés comme le chrome ou le magnésium, et la proximité des infrastructures de transport.

Transformation et filière industrielle

L'hémo-ilménite du lac Tio, riche en fer, ne peut être utilisée directement par la plupart des procédés de fabrication de pigments. Elle est donc traitée au complexe métallurgique de Sorel-Tracy, où un procédé de fusion au four électrique sépare le fer du titane.

Cette opération produit principalement :

• une scorie titanifère enrichie en dioxyde de titane, vendue aux producteurs de pigments et de titane métallique ;
• une scorie valorisée, traitée pour en augmenter encore la teneur en TiO₂ ;
• de la fonte et des produits d'acier, issus du fer contenu dans le minerai ;
• des poudres métalliques et divers coproduits.

Cette chaîne, qui va de l'extraction en Minganie à la métallurgie dans la vallée du Saint-Laurent, constitue l'une des filières minérales les plus intégrées du Québec. Le titane figure parmi les substances retenues par le gouvernement du Québec dans sa démarche de valorisation des minéraux critiques et stratégiques, ce qui accroît l'intérêt porté aux gisements d'ilménite et aux procédés de transformation.

Usages

L'ilménite est surtout recherchée pour son titane. La très grande majorité des concentrés de titane extraits dans le monde sert à fabriquer du dioxyde de titane (TiO₂), un pigment blanc opaque employé dans :

• les peintures et revêtements ;
• les plastiques ;
• le papier ;
• les encres ;
• divers produits de consommation.

Une part plus restreinte sert à produire du titane métallique, apprécié pour sa légèreté, sa résistance mécanique et sa résistance à la corrosion. Ce métal entre dans la fabrication de pièces aéronautiques, d'implants médicaux et d'équipements industriels.

L'ilménite et ses dérivés sont aussi utilisés dans les enrobages d'électrodes de soudage. Grâce à leur densité élevée, certains concentrés servent d'agrégats lourds ou de matériaux de lestage.

En minéralogie, l'ilménite est un minéral indicateur utile. Sa composition, notamment sa teneur en magnésium, est étudiée dans l'exploration des kimberlites. Ses relations avec la magnétite et l'hématite renseignent sur les conditions de température et d'oxydation lors de la cristallisation des magmas.

Données géoscientifiques

L'information publique sur l'ilménite au Québec est diffusée par le ministère des Ressources naturelles et des Forêts. Le Système d'information géominière (SIGÉOM) donne accès aux fiches de minéralisations, aux cartes géologiques, aux données géochimiques et géophysiques ainsi qu'à l'information sur les mines actives et les projets miniers. Le service Examine conserve les rapports d'exploration déposés par les sociétés minières et les rapports géologiques gouvernementaux, dont plusieurs portent sur des gisements d'ilménite.

Le ministère publie aussi des synthèses sur le potentiel minéral de la province. Celles-ci situent les gisements de fer et de titane associés aux anorthosites parmi les atouts géologiques du Québec. Les universités québécoises, dont l'Université du Québec à Chicoutimi et l'École Polytechnique de Montréal, contribuent à l'étude de ces minéralisations et à la formation en minéralogie.