사광
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1. 개요
사광은 비중이 2.58 이상인 광물을 지칭하며, 밀도, 경도, 화학적 안정성과 같은 특징을 가진다. 사광 광상은 충적 사광, 해변 사광, 바람 사광, 잔류 사광, 고(古) 사광으로 분류되며, 다이아몬드, 금, 철, 백금족 금속, 희토류 원소, 루비, 사파이어, 토륨, 주석, 티타늄, 우라늄, 지르코늄 등 다양한 물질을 채굴한다. 이러한 광물은 킴벌라이트와 같은 모암에서 기원하며, 풍화 및 침식 과정을 거쳐 강이나 해류에 의해 운반되어 사광 광상을 형성한다.
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| 사광 | |
|---|---|
| 광상 정보 | |
| 유형 | 퇴적 광상 |
| 형성 과정 | 중력 분리 |
| 주요 성분 | 귀중한 광물 |
| 주요 광물 | 금 다이아몬드 주석 티탄철석 자철석 석류석 지르콘 모나자이트 기타 중광물 |
| 발견 장소 | 사막 해변 하천 바닥 |
| 채굴 방법 | 채취 선광 |
| 특징 | |
| 농집 과정 | 침식 운반 농집 |
| 농집 장소 | 흐름의 속도가 감소하는 장소 |
| 광물 조건 | 화학적으로 불활성이어야 함 |
2. 사광 광물의 특징
사광 광물을 구성하는 광물들은 몇 가지 중요한 물리적, 화학적 특징을 갖는다.
사광상에서 상업적으로 채굴되는 물질은 다음과 같다.
- 다이아몬드
- 금
- 가넷
- 철, 아이언샌드 고농도로 함유된 자철광
- 백금족 금속
- 광물 모나자이트에서 추출한 희토류 원소
- 루비
- 사파이어
- 광물 모나자이트에서 추출한 토륨
- 주석 광물의 주석석
- 티타늄, 일메나이트와 루틸 광물에서
- 선캄브리아 시대의 옛 사질 지층에서 채취한 우라늄
- 미네랄 지르콘에서 추출한 지르코늄
킴벌라이트는 다이아몬드의 주요 공급원이다. 킴벌라이트는 고온 고압 환경에서 다이아몬드가 형성되는 맨틀에서 분출된 용암의 긴 흐름이다. 그 후, 이 다이아몬드들은 기원지에서 풍화되어 충적 과정(물에 의해 운반됨)을 통해 기원지에서 운반되어 다이아몬드 퇴적물이 된다. 충적 다이아몬드 광상은 풍부한 다이아몬드 자갈층의 상부에서 표토를 제거한 후 채굴된다. 다이아몬드의 약 10%는 충적 다이아몬드 사광에서 채굴된다[9]。 아프리카의 비트바테르스란트 분지는 충적 다이아몬드 광상으로 인정받고 있다.
2. 1. 밀도
사광 광물은 비중이 2.58 이상인 것으로 정의된다.[1] 유가 광물을 가장 흔한 비경제적 광물인 석영으로부터 분리하는 것은 비중/밀도의 차이에 달려 있다. 풍화 과정은 사광 광물의 축적을 가능하게 하는 반면, 석영과 같이 밀도가 낮은 물질은 휩쓸려 간다.2. 2. 경도
경도는 사광 광물이 운반 과정에서 마모로 인한 기계적 손상과 질량 손실에 저항할 수 있게 한다.[1] 석영보다 높은 경도가 요구되지만, 금과 같은 물질은 일반적으로 기계적 스트레스를 받으면 변형되어 불규칙한 모양의 덩어리를 생성한다.[1]2. 3. 화학적 안정성
화학적 안정성은 사광 광물이 산화와 같은 화학적 분해에 저항하는 데 중요하다. 화학적 안정성이 부족한 광물은 화학적 분해를 겪을 때 바람직하지 않은 변질을 형성한다.[1]3. 사광 광상의 종류
사광 광상은 형성 환경에 따라 여러 종류로 나뉜다.
- 충적 사광 광상: 강이나 시내의 퇴적물로 형성된다. 주로 강이나 시내의 안쪽 굽이, 자연적인 움푹 들어간 곳, 강기슭의 절개지나 절벽, 폭포 등에 분포하며, 물의 속도가 느려져 무거운 광물이 침전되는 곳에 형성된다.
- 해변 사광 광상: 넓은 수역 가장자리에 퇴적된 모래와 자갈로 형성된다. 파도와 조류의 작용으로 무거운 광물이 해변에 쌓인다.
- 기타: 킴벌라이트에서 풍화된 다이아몬드가 충적 과정을 통해 운반되어 형성되는 충적 다이아몬드 광상(예: 아프리카 비트바테르스란트 분지[9])도 있다.
사광 광상을 형성하려면 맥석과 뚜렷한 밀도 차이를 보이는 광물이 있어야 하며, 이러한 광물이 경제적인 수준으로 농축될 때 사광 광상이 형성된다.
3. 1. 충적 사광 광상 (Alluvial placers)
충적 사광은 강이나 하천 퇴적물에서 형성된 사광으로, 하천 사광이라고도 불린다.[2] 전형적인 충적 금 사광 퇴적층은 강과 개울의 안쪽 굽이, 자연적인 움푹 들어간 곳, 하천의 경사 변화 지점, 절벽, 폭포 또는 기타 장벽의 기저부에 위치한다. 하천 사광은 가장 경제적이고 일반적인 유형의 사광이며 과거에 많은 부를 가져다주었다.
충적 사광은 물의 속도가 더 이상 운반할 필요가 없을 정도로 유지되는 지점에서 밀도가 높은 입자가 퇴적되어 형성된다. 사광 퇴적물을 형성하려면 원하는 입자가 맥석 물질과 뚜렷한 밀도 차이를 보여야 하며, 이는 트랩 위치에서 멀리 운반될 수 있어야 한다.[1] 이러한 방식으로 퇴적물이 선별되어야만 광물이 경제적인 수준으로 농축될 수 있다.
3. 2. 해변 사광 광상 (Beach placers)
해변 사광은 큰물이 있는 곳 가장자리에 쌓인 모래와 자갈로 만들어지며, 보통 개울이나 강이 큰물로 흘러들어 가는 곳에서 발견된다.[2] 물질은 계속되는 파도와 조류의 작용으로 해변 사광으로 모인다.[2] 해변 사광의 주요 예로는 오리건의 검은 모래, 알래스카 노움의 금 매장지, 브라질과 호주의 지르콘 모래, 그리고 남아프리카의 다이아몬드 해양 자갈 등이 있다.금 함유 해변 사광은 넓은 띠 모양의 검은 모래로 되어 있으며, 폭풍이나 간헐적인 파도 작용 때문에 끊임없이 변화한다.[4] 일반적으로 해변 사광에는 일메나이트와 자철광이 많지만, 금, 백금, 크롬철광도 여러 양으로 발견된다.[4] 가장 생산적인 해변 사광 중 일부는 현재 물에서 멀리 떨어진 내륙에 있는 오래된 해변으로 여겨지며, 이러한 사광은 더는 폭풍과 조수의 작용에 의해 이동하지 않고 바람과 강우량에 따라 이동한다.[2]
3. 3. 바람 사광 광상 (Aeolian placers)
바람 사광 광상은 오스트레일리아와 미국 서부에서 흔하게 발견되는데, 이 지역은 기후가 건조하고 지면이 비교적 평평하여 바람이 주요 침식 작용으로 작용하기 때문이다.[5] 바람은 모래와 흙을 날려 보내 퇴적물을 표면에 가깝게 남긴다.[6] 역사적으로 이러한 사광은 표면에 가깝고 농도가 낮기 때문에 광부들이 간단한 도구를 사용하여 손으로 채굴했다.[4]3. 4. 잔류 사광 광상 (Eluvial placers)
잔류 사광 광상은 모암(母巖)이 풍화되는 과정에서 제자리에 남아 형성된다. 비와 바람에 의해 가벼운 물질은 쓸려나가고 무거운 광물이 농축된다.[2][4]일반적으로 대규모 채광을 지원할 만큼 크지는 않지만, 네바다 라운드 마운틴에서 사광 퇴적물을 기반으로 한 대규모 금 채광 작업이 이루어진 사례가 있다.[4]
3. 5. 고(古) 사광 광상 (Paleo-placers)
고(古) 사광 퇴적지는 수백만 년 전에 발생한 모든 유형의 광물 퇴적물이다.[7] 이러한 퇴적물은 일반적으로 고대 강바닥, 해변 또는 경사면에 위치하며 지하 깊숙이 묻혀 있다.[7] 남아프리카 공화국의 비트바테르스란트 분지는 세계에서 가장 큰 금 퇴적지이며, 15억 온스 이상의 금을 생산한 고(古) 사광으로 간주된다.[7]4. 사광 광상에서 채굴되는 물질
사광 광상에서는 다음과 같은 광물들이 채굴된다.
| 광물 | 채굴되는 주요 성분 |
|---|---|
| 다이아몬드 | 다이아몬드 |
| 금 | 금 |
| 가넷 | 가넷 |
| 철사 | 철, 자철석 |
| 백금족 금속 | 백금족 금속 |
| 모나자이트 | 희토류 원소, 토륨 |
| 루비 | 루비 |
| 사파이어 | 사파이어 |
| 석석 | 주석 |
| 일메나이트, 금홍석 | 티타늄 |
| 선캄브리아기 고(古)사광 | 우라늄 |
| 저어콘 | 지르코늄 |
5. 모암 (Source rock)
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5. 1. 다이아몬드
킴벌라이트는 다이아몬드의 주요 공급원이다. 킴벌라이트는 맨틀 깊은 곳에서 높은 온도와 압력 조건에서 형성된 다이아몬드를 지표로 운반하는 화성암이다. 킴벌라이트에서 풍화, 침식된 다이아몬드는 강이나 해류에 의해 운반되어 충적 다이아몬드 매장지나 해변 사광 광상을 형성한다. 충적 다이아몬드 매장지는 다이아몬드가 풍부한 자갈층 상단에서 오버버든을 제거한 후 채굴된다. 다이아몬드의 약 10%는 충적 다이아몬드 사광 광산에서 채굴된다.[8] 아프리카의 비트바테르스란트 분지는 대표적인 충적 다이아몬드 매장지이다.참조
[1]
논문
Placer formation and placer minerals
https://www.scienced[...]
[2]
웹사이트
Placer deposit - geology
https://www.britanni[...]
2021-02-11
[3]
논문
Mineral, chemical and radiological investigation of a black sand at Touzla Cape, near Thessaloniki, Greece
https://link.springe[...]
1997
[4]
웹사이트
Types of Placers
https://westernminin[...]
2021-03-25
[5]
웹사이트
What is Eolian Placer Gold? - Gold Prospecting Mining Equipment Detectors Snake Protection
https://www.goldrush[...]
2021-03-25
[6]
웹사이트
Types of Placers
https://www.911metal[...]
2021-03-26
[7]
웹사이트
Where Does Placer Gold Come From? – Part 3 Placer
https://www.westcoas[...]
2021-04-06
[8]
웹사이트
Alluvial Diamond Mining Fact Sheet
http://www.diamondfa[...]
World Diamond Council
2019-08-04
[9]
웹사이트
Alluvial Diamond Mining Fact Sheet
http://www.diamondfa[...]
World Diamond Council
2019-08-04
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