La découverte de nouveaux gisements devient de plus en plus complexe. Heureusement, les géoscientifiques aiment se lancer des défis. En quête de nouvelles approches pour découvrir les mines de demain, le secteur de l’exploration minière exploite les technologies innovantes et adopte une manière de penser différente.

Le taux de découverte de nouveaux gisements minéraux a fortement décliné à l’échelle mondiale. Une étude de Richard Schodde de MinEx Consulting en Australie montre qu’il y a dix ans encore, il n’était pas rare de faire entre 70 et 80 découvertes de taille moyenne chaque année. À l’heure actuelle, l’industrie a du mal à découvrir plus de quelques douzaines de gisements chaque année, et elle oriente maintenant ses recherches sur les gisements enfouis sous les morts-terrains, constitués de roches et de sédiments stériles.

Cette pénurie de découvertes se traduit par un épuisement rapide de la réserve mondiale de métaux importants. « Si l’on envisage les 10 à 20 prochaines années, le taux de découvertes prévues ne suffira pas à maintenir l’équilibre du marché », déclarait M. Schodde dans un courriel accompagnant son plus récent rapport consacré à l’exploration minière, publié en novembre dernier. D’après ses recherches, le nickel et le zinc en particulier pourraient connaître des pénuries, alors que le plomb et l’or devraient pour l’instant se maintenir. « Il semblerait que la situation reste stable pour le cuivre, bien que l’on se fonde sur des prévisions assez conservatrices de la production future de métaux, prévisions qui ne tiennent pas compte de la hausse importante de la demande pour les véhicules électriques, qu’il faut envisager. »

Ainsi, la question la plus pressante pour l’industrie est de déterminer les mesures à prendre face à cette crise dans le domaine des découvertes. L’accès au financement de l’exploration et les modifications au niveau des politiques jouent certes un rôle, mais la réponse semble reposer sur un ensemble d’initiatives, à savoir une meilleure utilisation des technologies émergentes, l’amélioration de l’intégration des données et de la collaboration, une plus grande attention accordée aux travaux d’exploration préliminaire, ainsi qu’un bassin de main-d’œuvre renfloué. 

De nos jours, la plupart des débats sur les taux de découverte se tournent vers la puissance de calcul, qui n’existait pas il y a 10 ans et qui pourrait transformer le marché de l’exploration de gisements enfouis sous les morts-terrains. L’intelligence artificielle (IA) est, par exemple, un outil prometteur permettant de trouver des modèles parmi les montagnes de données que produit l’industrie ; le nuage informatique, quant à lui, permet aux géoscientifiques de s’éloigner de leurs ordinateurs pour collaborer en temps réel partout dans le monde.

Si certaines de ces technologies de pointe restent hors de portée pour les petites sociétés minières, qui sont à l’origine de la plupart des découvertes dans le monde, la technologie a tout de même un rôle à jouer en vue de rendre l’exploration plus efficace pour ces dernières, déclarait Mo Srivastava, géostatisticien et vice-président de TriStar Gold, lors du discours d’inauguration du Progressive Mine Forum qui s’est tenu à Toronto au mois d’octobre dernier. TriStar évite par exemple les dépenses liées au sondage au diamant dans son projet d’extraction d’or Castelo de Sonhos au Brésil en utilisant un imageur optique, une technologie relativement nouvelle, pour obtenir des images à haute résolution de trous forés à l’aide d’appareils à circulation inverse qui aident à guider l’exploration sur le site. En outre, la technologie portative d’analyse par fluorescence à rayons X (XRF, de l’anglais X-Ray fluorescence) est devenue relativement courante dans les campements au cours de la dernière décennie, permettant aux géoscientifiques de restreindre les objectifs de l’exploration tout en évitant les longs délais d’attente nécessaires pour obtenir les résultats du laboratoire. La méthode Drones to Drills développée par GroundTruth Exploration associe ces technologies, et d’autres, au forage rotatif à air comprimé télécommandé pour fournir des solutions à moindre coût et plus efficaces pour l’exploration. Les données obtenues sont téléchargées dans le nuage afin que les géoscientifiques de GroundTruth et leurs clients puissent y travailler, où qu’ils se trouvent.

IA et l’apprentissage machine

Un essai est actuellement mené le long de la ceinture aurifère de Red Lake, au nord de l’Ontario, pour déterminer si les ordinateurs « informés » pourront prédire la prochaine grande découverte. Goldcorp transfère 60 années de données historiques vers la plateforme Watson d’IBM, notamment des levés géophysiques et géologiques, divers ensembles de données portant sur les trous de forage, des rapports, des ouvrages universitaires et des actes de conférences afin de renseigner Watson quant à la géologie de la région et aux techniques d’exploration qui engendrent les meilleurs résultats.

Les chercheurs espèrent que Watson sera en mesure d’ingérer cette grande quantité d’informations, de reconnaître les modèles et de générer une analyse potentielle que la société pourra utiliser pour mener de futures explorations. « Une fois les données intégrées, nous pouvons mettre en pratique des technologies vraiment ingénieuses, notamment l’informatique cognitive, l’apprentissage machine et la reconnaissance des formes », expliquait Robin Fell, directeur des solutions technologiques stratégiques de Goldcorp, au public lors du Progressive Mine Forum. « Si le système comprend ce langage et dispose des informations nécessaires quant à la géologie et aux gisements de minerais, ceci équivaut à donner à un seul géologue le pouvoir de 10 000 de ses homologues. »

Comme c’est souvent le cas, l’industrie pétrolière est en avance de quelques années par rapport à l’industrie minière quant à l’adoption de la technologie de l’intelligence artificielle. Comme le montre une recherche effectuée par l’IBM Institute for Business Value, la société Woodside Energy à Perth, en Australie, a par exemple déjà réduit de 80 % à 20 % le temps que consacrent ses géoscientifiques à la lecture et la recherche de données en mettant à leur disposition des outils d’informatique cognitive leur permettant d’associer 30 années d’expertise à une quantité considérable de données techniques non structurées.

Quoi qu’il en soit, les machines restent de simples outils puissants qui peuvent améliorer, et non remplacer les connaissances et l’intuition des géoscientifiques, indiquait M. Srivastava de Tristar. « Les ordinateurs jouent certes un rôle important dans l’organisation et le tri de divers ensemble de données, mais nous devons nous assurer que la raison humaine y trouve également sa place. »

Une image graphique en 3D prise au projet Castelo de Sonhos de TriStar à l'aide d'un imageur optique. Avec l’aimable autorisation de TriStar

L’intégration, le partage et l’échange collaboratif de données

La capacité à intégrer des données provenant des trois principales disciplines des sciences de la Terre (géologie, géochimie et géophysique) évolue rapidement alors que les progrès en modélisation tridimensionnelle (3D) associés à la puissance du nuage informatique produisent des modèles robustes de la sous-surface que les géoscientifiques peuvent partager en temps réel. Les efforts récemment déployés pour augmenter les taux de découverte en exploitant ces nouveaux outils afin de pouvoir mener des activités d’exploration de gisements enfouis sous les morts-terrains commencent à porter leurs fruits.

Barrick Gold, par exemple, a découvert le gisement Alturas semi-dissimulé sur la ceinture aurifère mature El Indio dans le nord du Chili en associant la cartographie géologique, la télédétection, les levés magnétiques et les ensembles de données géochronologiques afin de générer des cibles le long de cette ceinture de 150 kilomètres (km). Une exploration plus approfondie dans un périmètre d’environ 10 km2 autour de la cible épithermale la mieux classée a relevé de légères anomalies qui, lorsqu’on les intègre dans un modèle géologique, suggèrent une cible cachée. Une intégration plus poussée des données, et notamment des résultats du balayage des carottes de forage et de la technologie portative d’analyse par fluorescence à rayons X, a mené à la découverte et la délimitation de 6,8 millions d’onces de ressources présumées d’or à Alturas.

« L’un des aspects les plus importants de la découverte a été la collaboration d’un groupe diversifié de géoscientifiques, dont des géologues de terrain appuyés par des spécialistes techniques hautement qualifiés », indiquait Simon Griffiths, géologue en chef de la section Amérique du Sud chez Barrick, à son public lors de la conférence Exploration 17. Cette conférence, qui a eu lieu au mois d’octobre dernier, était la sixième d’une série de réunions organisées à Toronto tous les 10 ans depuis 1967 mettant en lumière les dernières avancées en matière de technologie de l’exploration minière.

Les grandes sociétés minières excellent généralement en matière d’intégration de données car elles possèdent d’une part, les ressources financières et humaines nécessaires pour relever ce défi et d’autre part, des quantités massives de leurs propres données historiques sur lesquelles elles peuvent s’appuyer. Cependant, quelques petites sociétés minières connaissent également un grand succès avec cette approche.

Des casiers de carottes de sondage au projet Red Lake de Goldcorp. Avec l’aimable autorisation de Goldcorp

La Prospectors and Developers Association of Canada (PDAC, l’association canadienne des prospecteurs et entrepreneurs) a décerné le prix Bill Dennis 2018 à NexGen Energy pour ses accomplissements dans le domaine de l’exploration et du développement. Cette société a utilisé des techniques d’exploration multidisciplinaires dans le bassin d’Athabasca en Saskatchewan pour découvrir Arrow, l’un des plus gros gisements d’uranium non exploités au monde. L’équipe d’exploration a associé des données historiques mises à la disposition du public par la province à des résultats provenant de la cartographie géologique, de l’échantillonnage géochimique et des levées géophysiques, puis a attribué une pondération différente à chaque couche de données afin de prioriser les cibles. Par exemple, les trous de forage historiques affichant une géologie, une altération, une structure et une radioactivité satisfaisantes ont reçu une pondération prioritaire, alors que les anomalies géochimiques provenant de l’échantillonnage des sols ont reçu des notations inférieures du fait que la région est fortement englacée. Cette approche méthodique a permis à NexGen de se démarquer tout en étant confiante dès la découverte à l’aveugle initiale, car l’équipe a acquis une bonne compréhension des contrôles de la minéralisation.

En 2015, Integra Gold a placé le partage des données au cœur des médias en organisant un concours offrant un million de dollars à l’équipe qui proposerait à la société la meilleure initiative pour découvrir davantage de minerai dans le cadre du projet aurifère Lamaque près de Val-d’Or au Québec, en utilisant des données existantes. Cette petite société a donné l’accès à la base de données de Lamaque à des géoscientifiques, des concepteurs de jeu et des chercheurs du domaine médical du monde entier ; elle a reçu 1 000 propositions de 65 pays. C’est la société québécoise SGS Geostat qui a remporté le prix ; elle avait associé l’intelligence artificielle, l’analytique de données et la réalité virtuelle dans un espace interactif en 3D pour identifier de nouvelles cibles. Au second semestre 2017, Eldorado Gold achetait Integra Gold pour la somme de 590 millions de dollars en s’appuyant sur la base de ressources et le potentiel d’exploration en pleine expansion de Lamaque.

À plus grande échelle, la PDAC espère augmenter la quantité de partage de données géoscientifiques au Canada grâce à l’introduction de lignes directrices dédiées à l’évaluation de l’exploration, connues sous le nom de proposition de données d’évaluation de l’exploration dans un format numérique (DEEFN), qui constitueront une norme nationale pour l’enregistrement d’informations portant sur l’exploration dans divers territoires. « Les fichiers d’évaluation sont de plus en plus conséquents chaque année, mais les données sont encore consignées sur papier ou au format PDF. La compilation de ces informations est un procédé très coûteux et qui requiert beaucoup de temps », indiquait Charles Beaudry, président du comité des sciences de la Terre de la PDAC, qui a présenté les lignes directrices DEEFN lors de la conférence Exploration 17. « C’est la raison pour laquelle la PDAC milite pour que les territoires du Canada exigent des explorateurs qu’ils soumettent leurs données d’évaluation dans un format numérique cohérent. » L’Australie dispose de lignes directrices similaires depuis des années.

À DÉCOUVRIR : Le pouvoir de l’innovation planifiée

À mesure que la technologie d’exploration, et en particulier les techniques géophysiques, se spécialisent, l’un des risques est que les géoscientifiques se replient encore davantage plutôt que de partager et de collaborer, indiquait Ken Witherly, président de Condor Consulting, durant la table ronde dédiée à l’intégration des sciences de la Terre lors de la conférence Exploration 17. « Une fois ce repli créé, il est difficile d’inciter les personnes à partager leurs informations. Les géoscientifiques auront plutôt tendance à transmettre leurs contributions au compte-gouttes et principalement à leurs homologues, mais les sciences de la Terre ne fonctionnent pas ainsi. » M. Witherly est membre du NSERC-CMIC Industrial Research Network (le réseau de recherche industrielle du CRSNG-CCIM), un consortium qui cherche à utiliser les sciences de la Terre intégrées pour découvrir de nouveaux systèmes minéralisés en renforçant leur capacité à détecter les limites extérieures des carottes prélevées dans une minéralisation à haute teneur, même s’ils sont très durs à trouver. L’objectif final du réseau est de développer de nouvelles technologies et méthodes qui peuvent être utilisées pour découvrir des gisements difficiles à détecter à l’aide des méthodes traditionnelles.

Les consortiums regroupant les mondes industriel, gouvernemental et universitaire tels que le programme NSERC-CMIC Footprints sont un moyen efficace de s’adapter à une nouvelle technologie car ils mettent l’accent sur le financement par l’industrie et le gouvernement de la recherche universitaire. L’initiative Metal Earth est un autre exemple. Ce consortium mené par l’université Laurentienne à Sudbury cherche à comprendre la répartition des gisements de minerai dans les roches précambriennes et la raison pour laquelle certaines régions possèdent de riches ressources minières alors que d’autres en sont dépourvues. Ce projet de recherche d’une valeur de 104 millions de dollars vise à révéler de nouvelles richesses minières dans le Grand Nord canadien, lequel reste à ce jour sous-exploré par rapport au terrain précambrien situé au sud de la latitude 60° N où se trouvent près de la moitié des mines de métaux communs et d’or du Canada.

L’exploration primaire des gisements enfouis sous les morts-terrains

La hausse des dépenses consacrées à l’exploration entre 2006 et 2011, avant que le marasme économique n’affecte ce secteur, a été caractérisée par des dépenses sur des gisements existants. On espérait que la hausse des prix des matières premières résultant de la forte croissance en Chine permettrait de convertir des gisements marginaux en des gisements présentant un intérêt économique et aiderait le secteur à esquiver les risques liés à l’exploration préliminaire. D’après une étude de SNL Metals & Mining, le partage des dépenses consacrées à l’exploration primaire (ou exploration préliminaire) à l’échelle mondiale est passé de 48 % en 2003 à 28 % en 2016. Il n’est pas surprenant que le taux de découverte de nouveaux gisements ait chuté simultanément.

Les découvertes de premier niveau telles que le gisement de diamants Ekati dans les Territoires du Nord-Ouest (T.N.-O) et le gisement de nickel de la baie de Voisey au Labrador, tous deux découverts dans les années 1990, ne résultent pas d’une étude attentive des anciens ensembles de données sur les trous de forage, mais plutôt d’une exploration méthodique dans des régions isolées du Canada qui n’avaient pas fait l’objet d’explorations approfondies par le passé. Si les régions présentant un potentiel minier intéressant et des affleurements se font rares, la possibilité de découvrir de nouveaux systèmes de minéraux dissimulés sous les morts-terrains reste importante. Les principaux obstacles à ces découvertes sont les dépenses et le taux d’échec élevé de l’exploration à l’aveugle.

Le Deep Exploration Technologies Cooperative Research Centre (DET-CRC, le centre de recherche coopérative dans le domaine des technologies d’exploration profonde) situé à Adélaïde en Australie, est une autre collaboration entre les mondes industriel, gouvernemental et universitaire. L’objectif du centre est de surmonter ces obstacles en introduisant un forage de prospection qui peut explorer rapidement et à faible coût les systèmes de minéraux recouverts. La foreuse RoXplorer, le fruit de sept années de recherche, repose sur la technologie de forage à tubes spiralés et non sur les traditionnelles tiges de forage ; ceci permet de réduire les coûts, ainsi que d’augmenter la sécurité et la rapidité car il n’est plus nécessaire de changer les tiges de forage. Les capteurs installés sur le train de tiges transmettent en temps réel les informations relatives aux propriétés des roches sous-jacentes, permettant aux directeurs de l’exploration d’adapter leur programme de forage au fur et à mesure. Le DET-CRC devrait proposer à ses partenaires industriels l’homologation de RoXplorer après les essais fructueux effectués sur le terrain en début d’année.

Un bassin de main-d’œuvre plus important et plus qualifié

Quelles que soient les dépenses engagées et les technologies utilisées par l’industrie pour l’exploration minière, les découvertes ne se font pas sans expertise. Une enquête récente dédiée au secteur de l’exploration menée par le conseil des ressources humaines de l’industrie minière (RHiM) montre le manque cruel de géoscientifiques en milieu de carrière (âgés de 35 à 54 ans) qui met en péril le secteur ; sans eux, personne ne peut encadrer et transmettre l’expertise nécessaire aux nouveaux diplômés. La majorité des 397 personnes interrogées dans le cadre de l’enquête du RHiM étaient âgées de 15 à 34 ans ou de 55 ans et plus ; les personnes appartenant au groupe d’âge moyen étaient nettement sous-représentées en comparaison du reste de la main-d’œuvre de l’industrie minière et des travailleurs canadiens en général.

Le cas des géochimistes est particulièrement désastreux. Comme l’expliquait Peter Winterburn, président de la recherche industrielle au sein du département des sciences de la Terre, de la mer et de l’atmosphère de l’université de la Colombie-Britannique (UBC), lors de la conférence Exploration 17, une grande partie des cadres intermédiaires de  l’Association of Applied Geochemists (AEG, l’association des géochimistes appliqués) s’est désistée. Environ 50 % des géochimistes sont âgés de plus de 60 ans, et seulement 13 % d’entre eux sont âgés de moins de 40 ans. La plupart étant entrepreneurs, ils laissent l’intégration des données de côté. « Même en période de crise, les conseillers refusent du travail car ils ne peuvent pas l’assumer ; ceci montre bien la pénurie importante de géochimistes dans l’industrie. »

Quelques initiatives ont été mises en place afin d’encourager les étudiants à poursuivre des carrières dans le domaine de l’exploration minière tout en adoptant une approche multidisciplinaire. Par exemple, le prix Frank Arnott présenté lors de la conférence Exploration 17 a été attribué à la catégorie des « apprentis » à des équipes de diplômés de premier cycle qui étaient en mesure de démontrer l’innovation en matière de visualisation et d’intégration de données en utilisant l’un des cinq ensembles de données régionales. L’équipe On the Rocks de l’université d’Adélaïde a décroché la première place pour ses projections en 3D et la présentation des données géoscientifiques de Gawlor Craton, une région riche en minéraux du centre-sud de l’Australie. 

Toutefois, s’ils doivent continuer de former la prochaine génération d’explorateurs, les universités et les établissements d’enseignement supérieur ont besoin d’un financement constant pour la formation en sciences de la Terre, et notamment pour des stages de pratique sur le terrain. Les sociétés doivent en outre trouver un moyen de retenir ces recrues malgré les revirements inévitables au niveau des prix des matières premières, ou elles risqueraient de perdre l’expertise accumulée à l’étape cruciale du milieu de carrière.

Le taux décroissant des découvertes minières et les enjeux associés au déclin de l’expertise et à l’exploration de gisements enfouis sous les morts-terrains dressent un portrait sombre de l’avenir de l’industrie minière. Toutefois, le secteur de l’exploration minière est plein de ressources, et les grandes découvertes telles que le gisement Ekati ont la capacité de faire rebondir le secteur et d’encourager l’exploration en renforçant l’attrait de l’industrie pour les futurs géoscientifiques. Qu’il s’agisse de la plateforme Watson d’IBM, de la méthode de forage de prospection de DET-CRC ou d’une technique encore inconnue, si les nouvelles technologies aboutissent à une découverte de classe mondiale, les acteurs du secteur ne manqueront pas d’essayer de réitérer cet accomplissement. L’investissement qui en découlera pourrait annoncer une nouvelle ère de découvertes résultant de l’exploration de gisements enfouis sous les morts-terrains, laquelle mènera à son tour à la prochaine génération de mines.