Saumure ou roche dure : comprendre les deux principales sources de lithium
Selon l'IEA, la demande mondiale en lithium pourrait être multipliée par plus de 40 d'ici 2040, selon les scénarios de transition énergétique actuellement envisagés. [3] Un chiffre qui illustre à quel point ce métal est passé, en quelques décennies à peine, du statut de curiosité scientifique à celui d'intrant critique pour l'électrification mondiale. [6]
Toutefois, le lithium ne constitue pas une ressource homogène. Il se trouve principalement dans des gisements de saumure ou de roche dure, deux contextes géologiques aux caractéristiques techniques distinctes. Les ressources mondiales, évaluées à environ 115 millions de tonnes [2], sont distribuées entre ces différents types de gisements. Il convient donc d’examiner plus précisément l’origine de ce lithium et les méthodes utilisées pour son extraction.
Définition et origine géologique de la saumure
En géologie, une saumure est une eau souterraine fortement concentrée en sels dissous, notamment en chlorure de sodium et en chlorure de potassium. Dans certains contextes, sa salinité dépasse largement celle de l’eau de mer, en raison de processus naturels de concentration qui s’opèrent sur de longues périodes.
Ces solutions salines se forment généralement dans des bassins fermés ou des formations géologiques poreuses où l’eau circule lentement, interagit avec les roches environnantes et s’enrichit progressivement en éléments dissous. Lorsque l’évaporation dépasse les apports hydriques — comme dans les régions arides d’altitude — la concentration en sels augmente encore davantage.
Le lithium est présent dans ces saumures sous forme dissoute, à des concentrations variables selon les bassins. Dans les systèmes exploités, la saumure pompée contient typiquement entre 200 et 1 400 mg/L de lithium [11]. Ces teneurs peuvent paraître modestes comparées aux grades des gisements en roche dure, mais les volumes mobilisables sont très importants, ce qui rend leur exploitation économiquement viable.
Il existe plusieurs types de saumures selon leur contexte géologique :
Les saumures évaporitiques (salars) : il s'agit de bassins fermés situés en altitude, caractéristiques de la région andinne en Amérique du Sud. Le fameux « triangle du lithium » — qui regroupe l'Argentine, la Bolivie et le Chili — en est l'exemple le plus connu.
Les saumures de formations sédimentaires profondes : issues de couches géologiques poreuses enfouies, elles se retrouvent souvent en association avec des champs pétroliers ou gaziers.
Les saumures géothermales : ces dernières sont liées aux systèmes de chaleur naturelle de la Terre en profondeur, et présentent un intérêt particulier pour la valorisation croisée avec la géothermie.
Les deux grandes familles de gisements de lithium
Après avoir défini la notion de saumure, il est utile de présenter la manière dont les institutions géologiques classent les gisements de lithium. Cette classification repose sur le contexte géologique dans lequel le lithium est concentré. Ces différentes catégories coexistent et contribuent ensemble à l’approvisionnement mondial.
Une classification en trois types
Ressources naturelles Canada distingue trois grandes catégories de gisements de lithium [1] :
Les gisements de roche dure, principalement associés aux pegmatites contenant du spodumène
Les gisements de saumure, présents dans les salars, les formations sédimentaires profondes ou les systèmes géothermaux
Les gisements argileux
En pratique, la production mondiale actuelle provient surtout des deux premières catégories, soit les roches dures et les saumures [4]. Les gisements argileux représentent un potentiel reconnu, mais ils demeurent encore peu exploités à grande échelle.
Contexte géologique et formation
Les saumures et les roches dures résultent de processus géologiques fondamentalement distincts, qui influencent directement leur teneur en lithium, leur localisation géographique et leur mode d'exploitation.
Formation des gisements de roche dure : les pegmatites à spodumène
Dans les gisements de roche dure, le lithium est principalement concentré dans un minéral appelé le spodumène — un silicate appartenant à la famille des pyroxènes, reconnu pour ses teneurs en lithium parmi les plus élevées de tous les minéraux exploitables commercialement. Ce spodumène se forme au sein de roches que l'on appelle des pegmatites : des roches ignées à très gros cristaux, issues du refroidissement lent de magmas profonds riches en éléments dits lithophiles, c'est-à-dire ayant une affinité chimique naturelle pour le lithium.
Pour évaluer l'intérêt économique d'un gisement de roche dure, les géologues parlent de teneur (ou « grade ») — soit la concentration en lithium dans la roche, exprimée en pourcentage de Li₂O (oxyde de lithium). Plus cette valeur est élevée, plus le gisement est rentable à exploiter.
Les pegmatites exploitables affichent généralement des teneurs de 1% à 2 % Li₂O. [12] Pour le spodumène en particulier, la viabilité économique se situe entre 1 % et 2 % de Li₂O. La mine de Greenbushes en Australie, la plus grande mine de spodumène en production au monde, affiche une teneur de 1,47 % de Li₂O. [4] À l'échelle mondiale, les gisements de roche dure contiennent une estimation de 5,4 millions de tonnes d'oxyde de lithium, soit environ 2,5 millions de tonnes de lithium métal. [1]
Formation des gisements de saumure : accumulation et concentration naturelle
Les saumures lithiumifères, quant à elles, se forment par un tout autre processus. Des eaux chargées en sels et en lithium s'infiltrent progressivement dans des bassins fermés — les salars — dans des formations sédimentaires poreuses profondes, ou encore dans des systèmes géothermaux. Dans les salars andins, l'évaporation naturelle à haute altitude concentre le lithium sur des millénaires, produisant des bassins d'une richesse minérale remarquable.
Contrairement à la roche dure, la teneur des saumures est nettement plus faible, oscillant entre 0 et 0,3 %. [9] Ce qui compense cette faible concentration, c'est l'immensité des volumes de saumure disponibles. Ce contraste entre faible teneur et grands volumes constitue l'une des différences fondamentales entre les deux types de gisements, et explique en partie pourquoi leurs méthodes d'extraction divergent autant.
Méthodes d'extraction
La géologie d'un gisement détermine directement la façon dont on en extrait le lithium. Les méthodes diffèrent radicalement entre saumure et roche dure, avec des implications concrètes sur les délais de développement, les coûts, la consommation de ressources et les produits finaux obtenus.
Lithium en saumure
L’exploitation des saumures consiste à pomper une solution saline vers la surface afin d’en extraire le lithium. La méthode traditionnelle repose sur l’évaporation solaire dans de grands bassins, un procédé peu énergivore mais long, qui peut nécessiter plus d’une décennie de développement et plusieurs mois de concentration avant production [6][7]
Des technologies plus récentes, regroupées sous le terme extraction directe du lithium (DLE), permettent d’extraire le lithium par adsorption ou échange ionique. Ces procédés réduisent l’empreinte foncière et raccourcissent les délais de production.
Lithium en roche dure
Dans les gisements de roche dure, le lithium est extrait par exploitation minière à ciel ouvert. Le minerai est ensuite broyé, concentré par flottation, puis transformé chimiquement en carbonate ou en hydroxyde de lithium [4]
[10].
Cette filière est plus énergivore, mais elle permet une production continue une fois l’infrastructure en place et fournit fréquemment de l’hydroxyde de lithium, recherché pour certaines cathodes de batteries [8].
Tableau I : Comparaison des méthodes d'extraction du lithium selon le type de gisement
| Critère | Saumure | Roche dure |
|---|---|---|
| Forme du lithium | Dissous dans une solution saline | Contenu dans un minerai solide |
| Méthode principale | Évaporation solaire ou DLE | Mine à ciel ouvert + traitement chimique |
| Délais de développement | Longs (souvent > 10 ans) | Intermédiaires (5 à 10 ans) |
| Intensité énergétique | Faible à modérée | Élevée |
| Produit courant | Carbonate de lithium | Hydroxyde ou carbonate |
Conclusion
Le lithium n’est pas une ressource homogène. Il provient de contextes géologiques distincts qui déterminent les méthodes d’extraction, les délais de développement et les produits obtenus. Les projections de demande à l’horizon 2040 [3], et l’estimation actuelle des ressources mondiales, évaluées à environ 115 millions de tonnes [2] soulignent l’importance d’une compréhension fine de cette diversité.
Saumures et roches dures répondent à des logiques techniques différentes mais complémentaires. L’évolution des procédés, notamment dans le domaine de l’extraction directe, pourrait modifier progressivement l’équilibre entre ces filières. Dans tous les cas, la capacité à identifier, caractériser et développer de nouveaux gisements demeure un facteur central pour sécuriser l’approvisionnement à long terme.
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Références
[1] Ressources naturelles Canada. "Lithium Facts." Natural Resources Canada, gouvernement du Canada, https://natural-resources.canada.ca/minerals-mining/mining-data-statistics-analysis/minerals-metals-facts/lithium-facts.
[2] U.S. Geological Survey. "Lithium." Mineral Commodity Summaries 2025. USGS, 2025, https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2025/mcs2025-lithium.pdf.
[3] International Energy Agency. "The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions." IEA, 2021, https://iea.blob.core.windows.net/assets/ffd2a83b-8c30-4e9d-980a-52b6d9a86fdc/TheRoleofCriticalMineralsinCleanEnergyTransitions.pdf.
[4] Center on Global Energy Policy. "Fact Sheet: Lithium Supply in the Energy Transition." Columbia University SIPA, https://www.energypolicy.columbia.edu/publications/fact-sheet-lithium-supply-in-the-energy-transition/.
[6] Lithium Harvest. "The Lithium Mining Market." Lithium Harvest Knowledge, https://lithiumharvest.com/knowledge/lithium/the-lithium-mining-market/.
[7] Lithium Harvest. "Lithium Extraction Methods." Lithium Harvest Knowledge, https://lithiumharvest.com/knowledge/lithium-extraction/lithium-extraction-methods/.
[8] Kemeny Capital. "Lithium Mining: Key Considerations for Brine and Hard-Rock." Kemeny Capital, 17 nov. 2022, https://www.kemenycapital.com/2022/11/17/lithium-mining-key-considerations-for-brine-and-hard-rock/.
[9] ACF Equity Research. "Lithium Extraction – Mineral Deposits vs. Salt Brines." ACF Equity Research, https://acfequityresearch.com/lithium-extraction-mineral-deposits-vs-salt-brines/.
[10] EnergyX. "What Is the Difference Between Hard Rock vs. Brine Lithium Sources?" EnergyX Blog, https://energyx.com/blog/what-is-the-difference-between-hard-rock-vs-brine-lithium-sources/.
[11] https://pubs.usgs.gov/of/2013/1006/OF13-1006.pdf
[12] https://www.energypolicy.columbia.edu/wp-content/uploads/2023/12/Lithium-CGEP_FactSheet_121223-2.pdf
