Ce rapport décrit les processus géochimiques qui surviennent dans les amas de roche
stérile producteurs d'acide et évalue la capacité de modèles géochimiques disponibles
pour simuler les processus géochimiques afin de prédire la qualité de l'eau de
drainage acide. Les processus géochimiques qui influencent le plus la qualité de l'eau
de drainage sont la précipitation et la dissolution, la diffusion chimique et les réactions
en surface. La précipitation et la dissolution contrôlent la neutralisation des solutions
acides et la fixation des métaux dans les solides. La diffusion chimique et les réactions
en surface déterminent les taux de précipitation et de dissolution. Une connaissance
des cinétiques de réaction est nécessaire pour prédire avec précision la qualité de
l'eau provenant des amas de roche stérile. Les cinétiques de réaction déterminent
quels minéraux secondaires se forment après que les espéces et complexes ioniques
dissous ont été libérés dans les solutions aqueuses en contact avec la roche stérile.

Les équations de taux de réaction doivent incorporer l'influence importante des
mécanismes modificateurs des taux de réaction, comme la catalyse bactérienne. Les
effets galvaniques devraient peut-être aussi être incorporés, bien que le manque de
données à ce sujet ne permet pas de faire une évaluation adéquate de leur
importance. Le séchage et le mouillage sont les processus physiques qui affectent le
plus la chimie de l'eau en concentrant les solutions aqueu s es j us qu' à ce que les
solides soient précipités , et ensuite en dis solvant et en éloignant ces solides de la
solution aqueuse. Tous les processus mentionnés plus haut ont également lieu au
cours de l'altération naturelle des formations de sulfures massifs.

Les données de terrain requises pour décrire les processus géochimiques dans la
roche stérile comprennent les résultats d'analyses détaillées de l'eau et de la
composition minéralogique, la superficie exposée, la température, I'apport d'oxygène
et les taux d'infiltration d'eau. Des données thermodynamiques sont requises pour
prédire les réactions de précipitation et de dissolution dans la roche stérile. Les
données thermodynamiques relatives aux importants minéraux secondaires dans l'eau
de drainage acide sont toutefois manquantes dans la documentation analysée. Les
équations du taux de réaction ét les constantes cinétiques requises pour effectuer les
calculs cinétiques sont également insuffisantes. Par contre, des données d'essais en
laboratoire et sur le terrain peuvent être utilisées pour compenser les insuffisances des
bases de données géochimiques disponibles présentement.

Les modèles géochimiques existants se répartissent en cinq catégories: les modèles
thermodynamiques à l'équilibre, les modèles de transfert de masse, les modèles de
transfert de masse-écoulement, les modèles de soutien, et les modèles empiriques et
d'ingérierie. Chaque catégorie de modèle s'adresse à des objectifs de prédiction
différents. Les modèles thermodynamiques à l'équilibre conviennent pour
l'identification des espèces de métaux solubles et mobiles auxquelles on peut
s'attendre dans l'eau de drainage acide. Les modèles de transfert de masse adressent
la détermination de concentrations maximales de métaux et leur évolution avec le
temps. Les modèles de transfert de masse-écoulement adressent la prédiction des
concentrations et des charges en fonction du temps. Enfin, les modèles d'ingénierie
géochimique conviennent le mieux pour examiner des options de désaffectation. Tous
ces types de modèles nécessitent toutefois davantage de développement avant que
chaque objectif de prévision puisse être réalisé adéquatement.

Il est recommandé de définir des constantes d'équilibre thermodynamique pour les
minéraux secondaires importants, et d'obtenir des données sur les taux cinétiques
pour la dissolution et la précipitation de minéraux importants. n est également suggéré
qu'un modèle de prévision de la qualité de l'eau provenant d'amas de roche stérile
comporte une composante géochimique qui tienne compte de la cinétique des
réactions. Dans l'immédiat, les efforts de développement de modèles devraient être
faits à partir d' applications et d' améliorations de certains modèles de transfert de
masse en utilisant des données provenant de cas de terrain et de laboratoire bien
documentés.