vignette|300x300px|Un aperçu de l'un des gisements d'éléments de terres rares des régolithes (un type de mine d'éléments de terres rares) dans le sud de la Chine Les gisements de terres rares en proche sous-sol, ou gisements d'adsorption d'ions, ou encore gisements de terres rares des régolithes, sont des minerais d'éléments de terres rares (ETR) dans des roches décomposées, formées par l'altération intense des roches-mères riches en ETR comme, le granite, le tuf dans les régions subtropicales. Dans ces zones, les roches sont intensément broyées et décomposées. Ensuite, les ETR s'infiltrent vers le bas avec l'eau de pluie et se concentrent le long d'une couche altérée plus profonde sous la surface du sol.
La technologie d'extraction des gisements a évolué au cours des 50 dernières années. Auparavant, les ETR principalement étaient des sous-produits en petites quantités dans les mines d'autres métaux ou de sables granitiques sur la plage. Cependant, au cours des dernières décennies, le développement des industries de haute technologie comme l'ingénierie aérospatiale ou les télécommunications a entraîné une forte demande d'ETR. Par conséquent, les gisements d'éléments de terres rares dans les régolithes ont été découverts et les technologies d'extraction se sont rapidement développées depuis les années 1980.
Actuellement, la Chine domine plus de 95 % de la production mondiale d'ETR. Les gisements d'éléments de terres rares dans les régolithes, qui contribuent à 35 % de la production chinoise d'ETR, se trouvent principalement dans le sud de la Chine.
Répartition mondiale droite|vignette|600x600px|Répartition mondiale des gisements d'ÉTR dans des régolithes Les régolithes sont des dépôts non consolidés de roches fragmentées et décomposées dont la composition habituelle inclut de la poussière, de la terre, de la roche brisée et d'autres matériaux connexes. Ils sont la source de minéraux et de matériaux de construction et s'ils contiennent une part importante de matière organique, on parle plutôt de sols. La plupart des gisements de minéraux de terres rares dans les régolithes se trouvent dans le sud de la Chine, qui en domine actuellement la production mondiale avec plus de 95 % du marché. Il existe deux grands types de gisements, à savoir les terres rares « légères » ( LREE) à savoir La, Ce, Pr et Nd et les terres rares « moyennes et lourdes » ( HREE), à savoir Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb et Lu.
Les deux types de gisements se trouvent principalement dans les provinces du Jiangxi, du Hunan, du Guangdong et du Fujian. Le gisement de Zudong dans le Jiangxi, les gisements de Datian et de Xiawentian produisent principalement les terres rares moyennes et lourdes du sud de la Chine. Alors que les terres rares légères sont puisées principalement dans les gisements de Heling et de Dingnan dans la province du Jiangxi.
Toutefois, l'exploration minière des terres rares se déroule activement à travers le monde. Actuellement, certains gisements potentiels ont été découverts aux États-Unis, en Asie du Sud-Est, au Malawi, au Brésil et à Madagascar.
Aperçu géologique Des gisements d'éléments de terres rares hébergés par des régolithes se trouvent le long des crêtes des collines granitiques basses du sud de la Chine, résumé traduit du chinois dans Earth and Planetary Science Letters, , . . Le gisement de minerai peut être établi en quatre couches en fonction de son degré d'altération dont la plus inférieure du sol dégradé contient les corps minéralisés..
Géomorphologie vignette|252x252px|Paysage habituel dans le sud de la Chine : zones basses avec des collines basses à végétation dense Les caractéristiques des gisements du sud de la Chine (sud du Jiangxi, sud-ouest du Fujian, nord du Guangdong et nord-ouest du Guangxi notamment) sont déterminées par des facteurs à la fois régionaux et locaux.
Au niveau régional, les gisements sont généralement dans des zones à faible topographie, des collines basses à moins de 500 m d'altitude. De plus, la zone subtropicale du sud de la Chine a un climat chaud et humide, ce qui fait que les dépôts sont souvent densément végétalisés.
Localement, les dépôts semblent se former plus le long des crêtes que dans vallées. Une croûte d'altération plus épaisse avec un corps minéralisé associé apparaissent le long des crêtes tandis que son épaisseur diminue vers la vallée ou dans la pente..
Profil minéralisé L'ensemble de la croûte d'altération peut varier de d'épaisseur, en fonction de ses conditions structurelles, géomorphologiques et hydrogéologiques locales. Le dépôt est généralement divisé en 4 couches selon l'intensité d'altération. Une croûte d'altération de d'épaisseur peut montrer un profil d'altération comme ci-dessous : vignette|378x378px|Profil d'altération des gisements d'ETR dans le régollithe. (A) Couche humique. (B) Couche complètement altérée. (C) Couche fortement altérée.
(D) Front d'altération. (E) Roche non altérée. +Profil d'altération du granite riche en ETR Couche distinctive Épaisseur (m) Lithologie Contenu ETR(A) Couche humique0–2– Marron foncé – Matière organique et agrégation des grains du solAppauvri(B) Couche complètement altérée5–10 (parfois jusqu'à 40 m d'épaisseur)– Blanc jaunâtre tacheté et rouge orangé – 80 % de minéraux argileux (c'est-à-dire kaolinite, halloysite, etc.)
– 20 % de minéraux non altérés (c'est-à-dire quartz, micas, etc.)
– Aucune texture granitique relique préservéeÉpuisé en haut ; Enrichi en bas(C) Couche fortement altérée2–3 (parfois jusqu'à 20 m d'épaisseur)– Blanc tacheté, brun rosé – ≤ 30% de minéraux argileux (c'est-à-dire kaolinite, séricite, etc.)
– Minéraux non altérés formant des roches (c'est-à-dire feldspath, biotite, quartz, etc.)
– Texture granitique relique préservéeÉpuisé en bas ; Enrichi en haut(D) Façade d'altération5–10– Zone de transition avec socle rocheux non altéré – Noyaux abondants entourés de régolitheAppauvri(E) Roche non altérée/– Socle rocheuxN/A L'enrichissement en terres rares se produit généralement dans une zone de 5 à d'épaisseur entre une couche complètement altérée et une couche fortement altérée et il est ciblé pour l'exploitation minière commerciale. Comparés à d'autres gisements d'ETR, les gisements d'éléments de terres rares hébergés dans des régolithes sont de très faible teneur (0,05 à 0,3 % en poids d'ETR extractibles). Néanmoins, en raison de sa méthode d'extraction facile, de ses faibles coûts de traitement et de sa grande abondance, les gisements sont rentables.
Genèse du corps minéralisé vignette|300x300px|Roche-mère semi-altérée de gisement d'éléments de terres rares du régolithe - Granitoïde enrichi en ETR. Voici quelques aspects clés des idées dans la genèse des gisements d'éléments de terres rares dans les régolithes. Le magma formant des dépôts provient de magma granitique enrichi en ETR légers ou lourds et il n'est pas nécessairement lié à des paramètres tectoniques ou à des périodes géologiques particulières. Ensuite, les ETR légers ou lourds subissent un premier enrichissement par leur propre mécanisme lorsque le magma se solidifie.. Une fois le granit ramené à la surface du sol, il subit une dénudation et un déterrage intenses dans les zones subtropicales.. À ce stade, les ETR sont encore enrichis, ce qui rend la facilité économique de l'exploitation minière. Ces processus sont décrits en détail ci-dessous :
Origines magmatiques En termes de paramètres tectoniques, aucune tendance évidente dans ce cadre favorisant la formation de dépôts d'éléments de terres rares hébergés dans des régolithes n'est observée. Les géologues croyaient depuis longtemps que parmi les différentes sources de magma, ceux d'origine des environnements anorogéniques (configuration non montagneuse) et anhydres (par exemple, aux limites de plaques divergentes), qui forment par conséquent des granites de type A, sont enrichis en ETR. En effet, un degré de fusion partielle plus bas dans ce cadre tectonique favorise l'enrichissement des éléments de terres rares, qui sont incompatibles et ont tendance à fondre en premier. Cependant, d'après les observations sur le terrain, le granite de type A n'est pas spécialement enrichi en ETR (en pourcentage), il est similaire aux granites de type I (provenant du magma de roches ignées partiellement fondues) et des granites de type S (provenant du magma de roches sédimentaires partiellement fondues), originaires de milieux orogéniques (montagnes en formation) qui se trouvent par exemple au bord de plaques convergentes.
Par rapport aux temps géologiques, ces granites enrichis en terres rares se sont formés uniformément sur une large période géologique (c'est-à-dire de l'Ordovicien au Crétacé)., dans tous les environnements et donc sans liens avec des événements géologiques majeurs.
Processus magmatiques-hydrothermaux En général, les roches à l'origine des gisements d'éléments de terres rares dans le régolithe sont des roches ignées felsiques (comme le granite, le rhyolite, le tuf rhyolitique), associées au magmatisme granitique et au volcanisme dans le phénomène de subduction. Lors de la cristallisation du magma, les éléments légers et lourds des terres rares sont enrichis majoritairement en granitoïdes par deux mécanismes distincts.
vignette|281x281px|Diagramme évolutif montrant la première étape du processus d'enrichissement en terres rares légères par différenciation du magma. Les granitoïdes enrichis en éléments légers des terres rares sont formés par la différenciation du magma, qui fractionne progressivement la composition du magma en couches chimiquement distinctes au cours de son processus de refroidissement. Comme les ETR sont des éléments incompatibles (moins enclin à être incorporés dans la structure des cristaux de solidification), ils restent sous forme fondue dans la chambre magmatique jusqu'à la dernière étape de refroidissement. Par conséquent, la dernière et la plus haute fraction de granitoïde est fortement enrichie en ETR.
vignette|280x280px|Schéma évolutif montrant la première étape du processus d'enrichissement en HREE par auto-métasomatisme.
Les granitoïdes enrichis en éléments de terres rares lourds se forment par auto-métasomatose. Il s'agit d'un processus d'altérations chimiques du magma felsique récemment cristallisé par le fluide hydrothermal restant (par exemple l'eau, le ) au stade ultérieur de la cristallisation du magma. Au cours de l'altération chimique, par diverses réactions chimiques avec les fluides hydrothermaux, les éléments de terres rares lourds sont ensuite introduits dans les minéraux secondaires le long des veinules.
Processus secondaires Le processus secondaire (c'est-à-dire l'altération) est essentiel à l'enrichissement ultérieur des granitoïdes riches en éléments de terres rares légers et lourds. Il transforme le granitoïde en un corps minéralisé rentable à extraire. Par conséquent, le climat chaud et humide, associé à un sol légèrement acide dans les zones subtropicales, favorise la formation de gisements. Une combinaison d'altérations chimiques, physiques et microbiologiques intenses permet l'élimination des ETR dans la couche supérieure, plus acide, complètement altérée, puis la migration vers le bas avec l'eau de pluie et, éventuellement, le dépôt (et la concentration) dans la couche inférieure, moins acide et modérément altérée .
De plus, une altération intense dans les zones subtropicales (donc de Chine méridionale) lessive en continu un volume important de matériaux sus-jacents du système d'altération in situ, processus appelé dénudation. En réponse à l'enlèvement de masse, l'exhumation (un processus de soulèvement isostatique par lequel la roche profonde est amenée à la surface du sol) se produit et, par conséquent, reconstitue les matériaux pour la dénudation en cours. Ainsi, le système d'équilibre dynamique entre la dénudation et l'exhumation incite au développement d'un profil d'altération plus épais ainsi que l'accumulation d'ETR.