DOSSIER : LES METEORIES, CES PIERRES QUI NOUS TOMBENT DU CIEL |
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par Florence STIERMANN et Jérôme SCHWAB Elèves de Premières du Lycée Lambert de Mulhouse (Haut-Rhin) |
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Les chutes de météorites ont marqué le sol terrestre, mais elles ont aussi laissé une empreinte dans les esprits et nourri l'imaginaire, suscité maintes hypothèses quant à la provenance de ces mystérieux cailloux venus du ciel. De par leur origine, les météorites sont riches en informations sur la structure interne et l'évolution des planètes. Elles pourraient être la cause d'extinctions massives d'espèces anciennes, la plus célèbre étant celle des dinosaures, expliquer la formation de la lune ou encore l'axe de rotation de la Terre... Quand et comment se sont formées les météorites ? |
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Comme tous les corps du système solaire, les météorites ont commencé à se former dans la nébuleuse primitive en même temps que le Soleil et les planètes, il y a 4,56 milliards d'années. Elles se sont agglomérées, formant des astéroïdes. Certains astéroïdes massifs ont connu une température suffisante pour fondre, ce qui a entraîné un processus de différenciation: le fer et le nickel, plus lourds, se sont rassemblés au cœur pour former le noyau, alors que les silicates se concentraient dans le manteau et la croûte de ces " petites planètes ". Leur faible masse ne retient pas les débris issus des chocs. De la matière est éjectée. Elle provient souvent des zones superficielles, mais des impacts violents ont pu casser l'astéroïde, mettre à nu le noyau ce qui allait devenir des météorites métalliques. Par ailleurs, certaines météorites ont la même composition que le sol lunaire ou martien ; et au début de l'année 1999, on avait recensé 13 météorites originaires de notre satellite et 13 probablement issues de la "Planète Rouge". |
Météorites entre Mars et Jupiter. |
La classification On distingue deux grands groupes de météorites:
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Les aérolites sont des météorites composées exclusivement ou en grande partie de silicates. Numériquement, c'est le groupe de météorites le plus important. On distingue deux classes: les chondrites et les achondrites. Elles sont formées de chondres (d'où leur nom de chondrites) et de grains métalliques. |
Chondrite H5 Gao(817g.) |
Une Achondrite |
Le reste des pierres ne contient pas de chondres et sont appelées pour cette raison achondrites. Elles sont pauvres en métal. Leurs formes sont variées et la roche est toujours recouverte d'une fine pellicule (< 1cm) de verre noir dû à l'échauffement pendant la traversée de l'atmosphère |
Les Sidérites Elles représentent 6% des chutes et sont constituées de fer et d'un pourcentage assez faible de nickel, accompagnés d'iridium, de chrome, de gallium, du carbone, de phosphore... Dans ce groupe, la classification est basée sur la teneur en nickel des minéraux. On distingue essentiellement:
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Sidérite Campo del Cielo (5,1 Kg |
Les Octaédrites Ce sont les sidérites les plus nombreuses. La structure des sidérites comprenant en moyenne plus de 6% de nickel est: l'octaèdre. Lorsqu'on attaque une tranche polie d'octaédrite à l'acide on fait apparaître quatre systèmes de bandes de kamacite dévellopées parallèlement aux faces de l'octaèdre et bordées par la taénite. Cette texture particulière des octaédrites, appelée figure de Widmanstatten, s'explique bien par l'étude du refroidissement du système fer-nickel. Les figures de Widmanstatten sont donc des bandes qui se croisent suivant deux, trois ou plusieurs directions. Les Sidérolites Météorites différenciées, les sidérolithes représentent 2% des chutes totales. Elles sont riche en métal (ferro-nickel) et silicates (olivine). |
Une pallasite d' Esquel (photo : R.HAAG) |
Pourquoi les météorites tombent-elles ? La vitesse maximale d'une météorite dans l'espace est de 42 km/s. Sa trajectoire est une parabole dont le sommet peut être sur l'orbite de la Terre ! Les météorites tombent car leur trajectoire au sein du système solaire les amène à proximité de la Terre dont elles subissent l'attraction. L'attraction terrestre agit sur la trajectoire du météoride, qui peut dès lors être seulement dévié ou encore traverser l'atmosphère terrestre si sa grosseur est suffisante (c'est alors qu'on l'appellera météorite); sinon elle brûlera (on l'appellera météore ou plus couramment " étoile filante "). |
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Chutes Environ 100 tonnes de matière extraterrestre frappent la Terre chaque jour au sommet de l'atmosphère. La plupart sont vaporisées entre 100 et 20 km d'altitude. Quelques tonnes atteignent tout de même le sol. Les deux tiers plongent dans les océans, le reste est le plus souvent perdu. Depuis le début des années 1980, on ramasse aussi les micrométéorites, des grains de moins d'un millimètre de diamètre, dont le nombre est évalué à 10 millions de milliards par an. |
Une météorite percutant la Terre |
Une voiture traversée par une météorite le 9 octobre 1992 à Peekskill (USA). |
Un toit transpercé par une météorite à Mihonoseki (Japon) le 10 décembre 1992. |
L'entrée dans l'atmosphère terrestre L'entrée dans l'atmosphère de la météorite provoque un échauffement considérable qui vaporise la partie externe de la météorite et la ralentie. Le fer présent sur la météorite se consume à plusieurs milliers de degrés et fait brûler sa surface. Il ne reste qu'environ 1/100 à 1/1000 de sa masse initiale. Les météorites d'une taille supérieure à une dizaine de mètres ne sont pratiquement pas ralenties et arrivent au sol avec une vitesse de plusieurs dizaines de kilomètres par seconde. La formation d'un cratère d'impact La météorite s'enfonce dans le sol, propageant devant elle une onde de choc d'une puissance considérable, et va comprimer et fondre les roches en formant une cavité circulaire. Des éjectas de roches sont projetées dans l'atmosphère et retombe sous forme vitrifiées, ce sont les TECTITES. Où recueille-t-on les météorites ? Lors de leur entrée atmosphérique, la surface en fusion des météorites se recouvre d'une fine couche sombre caractéristique. Les spécialistes parcourent en priorité les zones désertiques chaudes ou froides (Sahara, Australie, Etats-Unis, Antarctique, Groenland), là où elles se distinguent facilement des autres roches. On dénombre 64 météorites trouvées en France. La surveillance spatiale D'après les estimations actuelles, il y aurait près de 3000 astéroïdes et météorites entre 1 et 10 km de diamètre qui croisent systématiquement notre orbite. Avec environ 200 corps recensés, le taux de découverte n'est seulement que de 7 % ! L'Association SpaceGuard s'étend peu à peu à travers le monde. Sa mission est de coordonner au niveau international les travaux effectués sur la recherche d'astéroïdes et de météorites pouvant menacer notre civilisation. |
Schéma de la formation d'un cratère simple. |
Les probabilités d'impacts Bien que les probabilités annuelles que la Terre puisse être heurtée par un gros astéroïde ou une importante météorite soient extrêmement faibles, les conséquences d'une telle collision seraient si catastrophiques qu'il serait prudent de se préparer à l'analyse de la menace et à empêcher celle-ci. On estime que la fréquence d'impacts terrestres de la dimension de celle du K-T (l'extinction des dinosaures) est d'environ 1 chaque 50-100 millions d'années. Mais plus un corps est massif, plus il est rare, et plus sa probabilité de chute est faible. En moyenne, par siècle, tombe sur Terre un seul objet de 30 m de diamètre. C'est le cas de la météorite de fer (Cañon-Diablo) d'environ 100 000 tonnes qui a formé le Meteor Crater (ou cratère Barringer) en Arizona il y a 50 000 ans. |
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Les chutes remarquables La plus ancienne météorite recueillie pesait environ 127kg. Elle est tombée le 7 novembre 1492 près d'Ensisheim, en Alsace. Ces pierres célestes furent longtemps considérées comme des phénomènes météorologiques et appelées pierres de tonnerre, pierres météoritiques ou pierres de foudre. Au cours du XVème siècle, les savants s'y intéressèrent, mais les témoignages ne furent pas pris au sérieux, le phénomène étant considéré comme impossible. La plus grosse météorite retrouvée est celle de Hoba (Namibie,1920), dont la masse dépassait les 60 tonnes. Les deux plus grandes météorites jamais tombées sur la Terre se seraient écrasées en France dans le Limousin : Le cratère de Rochechouart et celui de Bizaneuille sont le résultat leur fantastique impact, il y a 200 millions d'années. Ces deux dernières et la météorite qui serait à l'origine de l'extinction des dinosaures font parties des cinq catastrophes à ampleur considérable, entraînant la disparition des familles et espèces. |
La météorite d'Ensisheim (Alsace) La plus ancienne météorite conservée en Europe. |
Une météorite géante a-t-elle fait disparaître les dinosaures ? L'hypothèse émise, est alors qu 'une série d 'importantes météorites ou astéroïdes se serait écrasée sur la Terre à l'époque du jurassique et aurait détruit en majeur parti les dinosaures. Il est difficile d 'imaginer aujourd'hui les conséquences cataclysmiques de cette chaîne de météorites. En quelques minutes, un nuage de poussières s'est soulevé dans l'atmosphère, pendant plusieurs mois. Les rayons du soleil ont été arrêtés, plongeant la Terre dans l'obscurité. L'air est devenu quasi irrespirable et la vie impossible pour un grand nombre d 'animaux. Ce sont les perturbations de l'écosystème qui a entraîné la disparition d 'une grande partie des dinosaures. Dans les météorites, la concentration d'iridium est d 'environ 50 000 fois plus forte que dans la croûte terrestre. D'où l'hypothèse: une de celles-ci aurait heurté la terre, il y a 65 millions d 'années. C'est la dernier grand cataclysme en date. L'extinction massive serait le résultat de l'impact d'une météorite de 10 kilomètres de diamètre situé dans la péninsule du Yucatàn au Mexique. Volatilisée dans les airs sous forme de poussière, en même temps qu 'une masse beaucoup plus importante de roches terrestres pulvérisées. Cette poussière aurait formé une sorte d'enveloppe autour de la Terre, avant de retomber pour donner la couche enrichie en iridium. La chute de cette météorite géante aurait provoqué une série de catastrophes écologiques sur la Terre entière. On en démontré une douzaine allant de gigantesques raz de marée et de vents atteignant 500 kilomètres/heure, à l'obscurcissement complet du ciel, en passant par un froid polaire généralisé, des pluies acides, la destructions de la couche d'ozone et la disparition quasi totale des forêts dans d'immenses incendies. L'évocation de cet enfer nous fait nous demander, non pas pourquoi tant d 'espèces ont disparu, mais comment certaines ont réussi a survivre ! |
Dessin d'imagination montrant la chute de la météorite qui aurait tué les dinosaures (dessin d'après J.-L. Puvillaud). |
A-t-elle été la cause de la mort des dinosaures ? Pour répondre à cette question, il faudrait d'abord répondre à celle-ci: la disparition des dinosaures s'est elle vraiment produite en moins de quelques années ou a-t-elle, au contraire, nécessité des milliers ou même des millions d'années, comme le soutient certains paléontologues ? Ces recherches plus poussées nous le diront peut-être un jour... | |
L' impactisme expliquerait-il l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre ou l'origine de la Lune ? Voici 4 milliards et demi d'années, les 9 planètes étaient déjà pour ainsi dire formées et parcouraient leur orbite respective, mais une grande quantité de "petites planètes vagabondes" ou "planétoïdes" voisinaient avec elles. Elles vont bombarder les planètes principales pour en accroître la masse, les échauffer, et parfois provoquer des phénomènes dont on retrouve encore la trace. Parmi ces phénomènes, on peut citer l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre qui pourrait être liée à l'impact d'un énorme astéroïde dont la masse a été estimée au millième de celle de notre planète. Aujourd'hui encore, l'origine de la Lune reste mystérieuse. Parmi les hypothèses avancées, l'une des plus classiques s'appuie sur la capture, par l'attraction terrestre , de l'un de ces astéroïdes qui errait à travers le système solaire. Une autre approche datant de 1975, a été formulée par W.Cameron : la Terre aurait été percutée par une planète de la taille de Mars, l'énergie créée étant considérable. L'impact aurait projeté une traînée gazeuse, mélange de matériaux terrestres et extraterrestres qui , en se condensant rapidement, aurait formé notre satellite. Météorites et autres planètes La Terre n'a pas l'exclusivité de ce phénomène d'impactisme. Mercure, Vénus, Mars, ainsi que la plupart des satellites du système solaire en gardent encore des cicatrices. Le nombre de cratères d'impact y diffère selon la présence ou non d'une atmosphère protectrice et d'un éventuel renouvellement de la surface planétaire. |
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Bibliographie
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Remerciements à Zélimir GABELICA et Alain CARION |
DOSSIER : OPALES, LES GISEMENTS D'ETHIOPIE | |
par François MAZZERO
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Merveilles de Yowah en Australie bois fossile opalisé (5 cm de long), Yowah nut et boulder noire. L'Australie et le Mexique sont les principaux pays producteurs d'opale précieuse. La découverte récente d'un important gisement en Ethiopie relance l'intérêt pour cette gemme aux feux colorés uniques. Elle éclaire également une énigme historique. L'opale, SiO2.nH2O, est un minéral très répandu sur la planète. Mais seule une partie infime accède au rang de gemme, par la présence d'un jeu de couleurs (opale noble) ou par la coloration de sa base (opale de feu). La découverte des gisements d'opale et leur exploitation sont très anciennes. Les textes historiques grecs et latins mentionnent cette gemme et le mot usité de nos jours viendrait du Sanscrit upala. En ces temps reculés la taille du diamant, sans doute inconnue, cédait en facilité au polissage de l'opale. En fait il aurait suffit de briser un nodule d'opale rhyolitique pour que les couleurs jaillissant des éclats éparpillés attirent l'œil qui voit et captent l'esprit qui cherche! Dans une caverne au Kenya, Louis Leakey, le célèbre anthropologue, découvrit les premiers artéfacts d'opale connus, datant de 6000 ans. De quel endroit venaient ces opales? Ce fait, relaté par Fred Ward (1) dans son ouvrage intitulé " Opals " est de plus en plus souvent cité dans les publications traitant de cette gemme... notamment sur internet . Voulant trouver la source de cette information en me servant du net justement, par une grande boucle arachnoïde, je suis revenu au mystère du départ : " As the opals in a cave ". " Comme les opales dans une caverne " : c'est une des métaphores de secret ( le concept émotionnel ) donnée par un enfant de 9 ans (2). Les opales découvertes dans cet habitat proto-historique en Afrique servaient-elles comme l'obsidienne à faire des outils tranchants ou bien constituaient-elles des éléments de parures, ou des objets rituels, et provenaient-elles d'Ethiopie ? Il faudra revenir aux publications originales de Louis Leakey (3). |
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Travail à la mine sur Yita Ridge, Menz Gishe district, Showa Province, Ethiopie. Gisement et propriétés gemmologiques Deux types de gisements recèlent la majorité de l'opale gemme : sédimentaires, c'est le cas de l'Australie ; et volcaniques, c'est le cas du Mexique de l'Oregon ou de l'Idaho. Le gisement d'Ethiopie est de type volcanique. Il se situe à environ 250 km au nord-est de Addis Ababa. A l'heure actuelle le nombre de mines en activité varie de 6 à 9. Les nodules d'opale se trouvent dans une couche de tuf d'environ 3 mètres d'épaisseur entre des couches de rhyolite . La séquence complète de roches volcaniques date du Miocène ( 8 à 27 millions d'années) et fait de 300 à 400 m d'épaisseur. Le diamètre des nodules varie de 1 cm à près de 20 cm, la taille moyenne est de 5 cm. La densité de l'opale varie de 1.35 à 2.08, les pierres de faible densité sont hydrophanes (elle collent à la langue de façon spectaculaire). L'indice de réfraction varie de 1.40 à 1.45 avec des cas de biréfringence. La composition principale est la silice, avec des traces de calcium, de fer, de strontium, de Zirconium, et d'autres plus rares comme le manganèse, l'yttrium, le titane... Les opales contiennent des inclusions visibles à un grossissement de 10x, c'est une caractéristique importante qu'il sera intéressant d'étudier. |
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Nodules rhyolitiques du gisement d'Ethiopie (5 cm de diamètre) : opale cristal, opale de feu, opale brune. Si quasiment tout les nodules contiennent de l'opale, les jeux de couleurs (diffraction) apparaissent dans 5% des cas environ et la partie taillable est largement inférieure à 1%. En fait c'est une proportion élevée comparée à d'autres gisements. Au Queensland par exemple, quand il y a de l'opale dans les boulders (dans ce cas c'est une mine peut-être exploitable) elle se cache dans un boulder sur 250 ou 500. Mais le plus extraordinaire c'est l'occurrence de tant de variétés : opale de feu du jaune clair à l'orange rouge, opale cristal, opale blanche, opale contraluz, opale hydrophane, opale brune variant de terre de Sienne à noir. Chacune pouvant présenter des diffractions. Et parfois dans un seul nodule on rencontre 3 types d'opale différents. La patience géologique a construit les micro-édifices de gel siliceux dans les vides de la rhyolite au long des changements climatiques, au jeux des ravinements, des variations géothermiques. La fille de ces processus subtils est la couleur : les opales éthiopiennes et surtout les brunes présentent des dessins extraordinaires. Formation en cellules-tubes (african harlequin !), forêts équatoriales, cieux étoilés, les compositions semblent sans limites. Pourtant s'il y a un point commun à toutes les variétés d'opales précieuses c'est bien la formation des couleurs par la diffraction de la lumière dans le réseau des micro-sphères de silice, l'éthiopienne se singularise par un fréquent rangement " parfait " des billes de silice sur des domaines de plusieurs millimètres. Ainsi dans l'expérience de diffraction d'un faisceau laser (photographie suivante) une opale peu dévier le rayon lumineux comme le fait un miroir interférentiel (un hologramme) ! |
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Tranche d'opale brune (grille de 5 mm). Diffraction d'un faisceau de lumière laser par une des " cellules parfaites ". Couleur Le mystère de l'opale est en premier lieu, les couleurs iridescentes qui semblent vivre en elle, comme un feu inextinguible, uniques dans le monde minéral. Ces couleurs fascinent, engendrent les passions, et les craintes également avec leur cortège de superstitions. Il convient de distinguer les couleurs de la base, l'aspect laiteux (opalescence) et le jeu de couleurs (iridescence). Les couleurs de la base sont déterminées par la présence d'impuretés sous forme de traces : fer, aluminium, cuivre, cobalt, argent, manganèse, nickel... L'opale prend alors la couleur de la silice et des impuretés. C'est par exemple le cas de l'opale de Biot (Alpes-Maritimes) de couleur soutenue verte à bleue due a 3% de cuivre dans sa composition. L'opale de Cervenica historiquement en Hongrie mais actuellement en Slovaquie de l'Est, connue des Romains présente comme d'autres opales blanches un effet d'opalescence. Ceci n'empêche pas l'iridescence de renchérir l'aspect de la gemme. Les pierres éthiopiennes montrent toutes les couleurs du spectre, mais là encore une particularité : Le secret de l'opale réside dans la structure particulière formée par le rangement de micro-sphères de silice. Les travaux d'un chercheur australien, J.V. Sanders, menèrent à la publication (3) en 1964 de l'explication de la formation des couleurs dans l'opale précieuse. Cela a été possible par l'utilisation du microscope électronique, et par les avancées de l'optique non linéaire à commencer par l'holographie. Les billes de silice qui engendrent les couleurs dans le spectre visible ont un diamètre compris entre 0,15 microns pour le bleu et 0. 30 microns pour le rouge. Les pierres éthiopiennes montrent toutes les couleurs du spectre, mais la encore une particularité : les bleus sont rares, les verts et les rouges sont fréquents et intenses. Cependant, pour les opales contraluz comme celle de la photographie suivante, nous ne disposons pas de modèle convaincant pour décrire l'effet de couleur observé quand la lumière éclaire la gemme par transmission. Gageons que les études à venir sur l'opale d'Ethiopie contribueront à parfaire notre connaissance. |
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Opale contraluz éclairée par le soleil (1) - Fred Ward, Opals, Gem Book Plubishers (2) - Deborah Fraser, Sin Hope and Optimism in Children's Metaphors AARE , Sydney Australia, December 2000 (3) - Dr. L.S.B. Leakey, Minerals yearbook, 1939, p. 10. Références : Dossier pour la Science, la couleur, avril 2000
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DOSSIER : CHERCHEUR D'OR EN FRANCE | |
par Pierre-Christian GUIOLLARD
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Cliquez sur les photos pour les agrandir Certaines idées reçues ont parfois la vie dure, dans le domaine de l'orpaillage comme ailleurs. Pour la majorité de nos concitoyens, parler de chercheurs d'or évoque aussitôt la Californie et la ruée vers l'or de 1846, Far-West, cow-boys, chemises à carreaux et revolvers. A les entendre, on pourrait penser que l'histoire de l'or débute au 19ème siècle dans les vastes contrées de l'Ouest américain. L'habillement, pour ne pas parler parfois de l'accoutrement de certains orpailleurs d'aujourd'hui rencontrés au hasard des championnats ou le long des rivières françaises ne peut que consolider cette image largement colportée par les articles de presse. Non l'histoire de l'orpaillage n'a pas débuté en 1846 mais semble bien remonter à la nuit des temps classant cette activité parmi les plus vieux métiers du monde. L'or en France C'est souvent sous forme de paillettes et plus rarement de pépites ou de grains que l'on peut rencontrer l'or dans le sable des rivières françaises. L'or est largement distribué dans les cours d'eau de notre pays mais il est possible de distinguer trois secteurs aurifères importants par leur étendue et leur richesse. Ce sont les Pyrénées, la bordure sud-est du Massif Central (Cévennes) et le Massif Armoricain. A ces grands districts, il faut ajouter le Limousin, quelques rivières du Puy-de-Dôme, du Cantal, la plaine du Rhin, la Savoie et le Rhône et quelques autres d'importance plus modeste. Dans notre pays, le lavage des sables des rivières semble remonter à l'Antiquité, il sera pratiqué au Moyen-Age et se poursuivra jusqu'à la fin du 18ème siècle. Depuis 1975, on assiste au renouveau de l'orpaillage comme activité de loisir essentiellement. Historique
L'activité d'orpaillage amateur peut être considéré comme une activité de recherche minière. Elle peut être pratiquée avec ou sans titre minier mais reste soumise aux disposition du code minier à savoir :
L'adhésion de la Fédération Française d'Orpaillage à GEOPOLIS (Confédération des Acteurs des Sciences de la Terre) a justement pour objectif de favoriser la recherche d'un accord entre le législateur et les orpailleurs afin que tous puissent continuer à exercer librement et raisonnablement ce loisir peu commun menacé au même titre que la collecte des minéraux et fossiles. Compétitions d'orpaillage Depuis vingt ans environs se déroulent à travers le monde des compétitions d'orpaillage sous forme de championnats nationaux et internationaux. Il s'agit en fait d'un concours de dextérité visant à récompenser le chercheur d'or le plus adroit et le plus rapide dans l'art du maniement de la batée ou du pan (outils du chercheur d'or). L'organisation des championnats et les règles sont définis par le Goldpanning World Association, instance mondiale dont le siège est à Tankavaara (Finlande). Ce sont les chercheurs d'or de ce pays qui organisèrent les premier ce genre de compétitions devenues depuis très populaires et qui se développent dans le monde entier, partout où l'orpaillage de loisir et l'orpaillage professionnel sont pratiqués. Conclusion L'orpaillage reste un loisir, au même titre que la collecte des minéraux, du reste beaucoup d'orpailleur sont aussi minéralogistes et les fonds de batées recèlent parfois d'autre richesses minérale que l'or, toute aussi intéressantes à étudier et à collecter (corindons, grenats, zircons,...). La perspective de " faire fortune " est à écartée, au moins sur le territoire métropolitain, c'est le meilleur moyen de ne jamais être déçu.. |