Mobilization of lead-zinc rich particles from mine tailings in northern Tunisia by aeolian and run-off processes

• Autores: Salma Boussen, Abdelaziz Sebei, Marilyne Soubrand-Colin, Hubert Bril, Fredj Chaabani, Saadi Abdeljaouad
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 181, Nº. 5, 2010, págs. 459-471
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Mobilisation par ruissellement et érosion éolienne, de particules solides riches en plomb et zinc à partir de haldes minières dans le nord de la Tunisie
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• Resumen
  • English

    Dispersion of metal rich particles from mine tailings is an important hazard for the environment. Specially, in Mediterranean context, this is potentially more risky because of the violence of climatic events. Northern Tunisia includes about 50 mining districts with an ore mineralogy consisting mainly of galena, iron sulphides and subordinate sphalerite embedded in a calcitic and baritic gangue. A century of mining exploitation left waste rich in potentially toxic elements (PTE) with values up to 46900 mg/kg for Pb and 49501 mg/kg for Zn, stored in uncontrolled and untreated deposits. The PTE contents observed in the surrounding soils generally devoted to agricultural activities are as high as 12488 mg/kg for Pb, 3485 mg/kg for Zn and 15 mg/kg for Cd. The contents in sediments downstream are also high, in the range of 47800 mg/kg for Pb, 5767 mg/kg for Zn and 36 mg/kg for Cd. PTE-bearing phases are mainly sulphides, carbonates and iron oxyhydroxydes. Because of the lack of vegetation and the presence of fine particles in the mining wastes, PTE were dispersed to nearby areas, resulting in the contamination of agricultural soils and river sediments.

    Under the Mediterranean climate which includes a long dry summer with windy episodes and heavy rainfall in the winter, mine tailings are exposed to two types of erosion: hydraulic erosion with transport during heavy rainfall events and aeolian erosion inducing fine particle dispersion. Dispersion of the PTE from mine tailings in northern Tunisia presents a risk of environmental contamination and of toxicity by inhalation for the habitants near the former mining districts. Furthermore these PTE can be transferred from agricultural soils surrounding the tailings to the cultivated plants (mainly cereals).

  • français

    La dispersion de particules riches en métaux lourds des rejets miniers présente un risque important pour l'en-vironnement. Ce phénomène est renforcé en contexte méditerranéen, du fait de l'intensité de certains événements climatiques. Le nord de la Tunisie constitue une province métallogénique importante qui compte environ 600 gîtes et indices dont une cinquantaine ont été exploités. Les paragenèses de ces minéralisations sont principalement composées de pyrite, galène et sphalérite dans une gangue argilo-carbonatée et/ou barytique. Un siècle d'activité minière a engendré à proximité des sites la production de quantités importantes de haldes riches en éléments potentiellement toxiques (PTE) qui peuvent contenir jusqu'à 46 900 mg/kg pour Pb et 49 501 mg/kg pour Zn. Ces rejets fins non consolidés exposés à l'air libre sans aucun aménagement sont le siège d'une érosion hydrique et/ou éolienne importante contaminant ainsi les sols et les sédiments environnants. Dans ces sols, les concentrations en Pb, Zn et Cd sont élevées atteignant 12 488 mg/kg en Pb, 3 485 mg/kg en Zn et 15 mg/kg en Cd et elles sont de l'ordre de 47 800 mg/kg en Pb, 5 767 mg/kg en Zn et 36 mg/kg en Cd dans les sédiments. La caractérisation minéralogique des rejets miniers a révélé que les phases porteuses du plomb et du zinc sont généralement de taille de l¿ordre de 20 µm, le plomb étant essentiellement associé aux sulfures, aux carbonates et à la barytine, alors que le Zn est associé aux sulfures et aux oxyhydroxydes de fer. En contexte carbonaté et sous un climat méditerranéen, les risques environnementaux liés à l'activité minière sont essen-tiellement liés à la dispersion des fines particules des rejets sous l'action du vent et à un moindre degré à l'érosion des haldes et au transport hydrique par les cours d'eau durant les périodes hivernales fortement pluvieuses.

    L'érosion éolienne et le transport des particules par le vent entraînent un risque d'inhalation de particules riches en PTE pour les habitants de la région. Les concentrations élevées en éléments traces dans les sols souvent agricoles à proximité des anciens secteurs miniers présentent de surcroît un risque de transfert des éléments toxiques vers les cultures, essentiellement céréalières.