섬아연석

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1. 개요

섬아연석은 화학식 (Zn,Fe)S를 갖는 황화 아연 광물로, 면심입방격자 구조를 가지며, 일반적으로 흑색 또는 적색을 띤다. 섬아연석 그룹에 속하며, 다이아몬드와 유사한 결정 구조를 갖는다. 아연 제련, 황동 및 청동 제조에 사용되며, 아연 외에 카드뮴, 갈륨, 인듐, 게르마늄 등의 부산물을 회수하는 데에도 활용된다. 주요 산지로는 미국, 멕시코, 독일 등이 있으며, 퇴적성 열수성 광상, 미시시피 밸리형 광상, 화산성 대규모 황화물 광상 등에서 산출된다.

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섬아연석
기본 정보
흑색 섬아연석 결정과 소량의 황동석 및 방해석
이름	섬아연석
분류	황화 광물
화학식	(Zn,Fe)S
화학 기호	Sp
결정계	등축정계
공간군	F4̄3m (No. 216)
단위 격자	a = 5.406 Å; Z = 4
색상	밝은 갈색에서 짙은 갈색, 적갈색, 노란색, 빨간색, 녹색, 밝은 파란색, 검은색 및 무색
결정형	자형 결정 – 양호한 외부 형태를 보이는 잘 형성된 결정으로 나타난다. 입상 – 일반적으로 모체 내에서 반자형 내지 불자형 결정으로 나타난다.
쪼개짐	[011]에서 완전한 십이면체
쌍정	단순 접촉 쌍정 또는 복잡한 층상 형태, 쌍정축 [111]
파단면	불균일 내지 조개껍데기 모양
모스 경도	3.5–4
광택	금강광택, 수지광택, 기름광택
굴절률	nα = 2.369
광학적 성질	등방성
조흔색	갈색을 띤 흰색, 옅은 노란색
비중	3.9–4.2
투명도	투명에서 반투명, 철이 풍부하면 불투명
기타	비방사성, 비자성, 형광 및 마찰 발광
SMILES	[SH+2]12[ZnH2-2][SH+2]3[ZnH2-2][SH+2]([ZnH-2]14)[ZnH-2]1[S+2]5([ZnH-2]38)[Zn-2]26[SH+2]2[ZnH-2]([S+2]4)[SH+2]1[ZnH2-2][SH+2]3[ZnH-2]2[S+2][ZnH-2]([SH+2]6[ZnH-2]([SH+2])[SH+2]68)[SH+2]([ZnH2-2]6)[ZnH-2]35
Jmol	[SH+2]12[ZnH2-2][SH+2]3[ZnH2-2][SH+2]([ZnH-2]14)[ZnH-2]1[S+2]5([ZnH-2]38)[Zn-2]26[SH+2]2[ZnH-2]([S+2]4)[SH+2]1[ZnH2-2][SH+2]3[ZnH-2]2[S+2][ZnH-2]([SH+2]6[ZnH-2]([SH+2])[SH+2]68)[SH+2]([ZnH2-2]6)[ZnH-2]35
참고 문헌	WebMineral Mindat Handbook of Mineralogy
일본어 이름	閃亜鉛鉱 (섬아연광)
일본어 분류	硫化鉱物 (황화광물)
일본어 색상	褐色 - 黒色, 鉄の乏しいものは琥珀色 (갈색 - 검은색, 철이 부족한 것은 호박색)
일본어 조성	(Zn,Fe)S
일본어 경도	3.5 - 4
일본어 비중	3.9 - 4.1
일본어 결정계	等軸晶系 (등축정계)
일본어 광택	金剛光沢 (금강광택)
일본어 조흔색	褐色 (갈색)
일본어 쪼개짐	四方向に完全 (사방향으로 완전)
일본어 형광	黄色、緑色など (노란색, 녹색 등)
한국어 이름	섬아연석
한국어 분류	황화광물
한국어 화학식	(Zn,Fe)S
한국어 색	엷은 갈색에서 짙은 갈색, 철이 적으면 호박색
한국어 경도	3.5 - 4
한국어 비중	3.9 - 4.1
한국어 결정계	등축정계
한국어 광택	금강 광택
한국어 조흔색	갈색
한국어 쪼개짐	사방향으로 완전
한국어 형광	노란색, 녹색 등

2. 결정 구조 및 형태

섬아연석은 면심입방격자를 가지는 입방결정계에 속하며, 광물의 이름을 따서 섬아연석 결정 구조라고 불린다.^[10] 황 이온과 아연, 철 이온은 모두 면심입방격자의 점을 차지하고, 서로 사면체형으로 배위된다.^[11] 이 구조는 다이아몬드의 구조와 유사하다.^[10] 섬아연석은 스피넬 법칙에 따른 쌍정을 가질 수 있으며, 이때 쌍정축은 [111]이다.

2. 1. 다형체

섬아연석은 면심입방격자 섬아연석 결정 구조로 결정화된다.^[10] 이 구조는 광물의 이름을 따서 명명되었으며, 육사면체 결정 클래스(공간군 ''F''3m)의 구성원이다. 결정 구조에서 황 이온과 아연 또는 철 이온은 모두 면심입방격자의 점을 차지하며, 두 격자는 서로 이동하여 아연과 철이 황 이온에 사면체적으로 배위되고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.^[11] 이 구조는 다이아몬드의 구조와 밀접하게 관련되어 있다.^[10] 섬아연석 결정 구조에서 황화아연의 격자 상수는 0.541nm이다.^[14] 섬아연석은 가형으로 발견되어 갈레나, 사면체석, 중정석, 방해석의 결정 구조를 취한다.^[13]^[15] 섬아연석은 스피넬 법칙 쌍정을 가질 수 있으며, 여기서 쌍정축은 [111]이다.

섬아연석과 유사한 광물로는 섬아연석, 콜로라도이트, 호울리석, 메타주사, 스틸라이트 및 티만나이트로 구성된 섬아연석 그룹의 광물이 있다.^[12] 섬아연석의 육방정계 다형체는 섬아연광이고, 삼방정계 다형체는 마트라이트이다.^[12] 섬아연광은 고온 다형체이며, 1020°C 이상의 온도에서 안정하다.^[13]

섬아연석(wurtzite)은 섬아연광과 조성이 같은 ZnS이지만 결정계가 다른 광물이다. 섬아연광이 등축정계인 반면 섬아연석은 육방정계이며, 섬유상 또는 그 집합체인 포도상으로 산출되는 경우가 많아 '''섬유아연석'''이라고도 불린다. 그러나 섬아연석도 형태만 섬아연석인 채로 섬아연광으로 변하는 경우가 많다.

2. 2. 불순물

섬아연석의 화학식은 (Zn,Fe)S이다. 철 함량은 일반적으로 생성 온도가 높아짐에 따라 증가하며 최대 40%에 이를 수 있다.^[6] 이 물질은 ZnS와 FeS 사이의 삼원 화합물로 간주될 수 있으며, 조성은 Zn_xFe_(1-x)S이고, 여기서 x는 1(순수 ZnS)에서 0.6까지이다.

모든 천연 섬아연석에는 다양한 불순물이 포함되어 있으며, 일반적으로 격자의 양이온 위치에서 아연을 대체한다. 가장 일반적인 양이온 불순물은 카드뮴, 수은 및 망간이지만, 갈륨, 게르마늄 및 인듐도 비교적 높은 농도(수백~수천 ppm)로 존재할 수 있다.^[16]^[17] 카드뮴은 아연의 최대 1%를 대체할 수 있으며, 망간은 일반적으로 철이 풍부한 섬아연석에서 발견된다.^[12] 음이온 위치의 황은 셀레늄 및 텔루륨으로 치환될 수 있다.^[12] 이러한 불순물의 풍부도는 섬아연석이 형성된 조건(생성 온도, 압력, 원소 가용성, 유체 조성)에 따라 결정된다.^[17]

섬아연석의 성분은 황화아연이며, 순수한 것은 백색에서 황색의 투명한 결정이지만, 천연에서 산출되는 섬아연석은 진한 적색에서 흑색의 불투명한 것이 많고, 투명한 것은 매우 드물다. 이는 불순물로 포함된 철 때문이며, 색깔이 백색→황색→주황색→적색→진한 적색→흑색으로 갈수록 철의 함유율이 높아진다. 철은 최대 26%까지 포함되며, 철 함유율이 높은 것은 '''철섬아연석'''이라고도 불린다. 또한 소량의 카드뮴을 포함하며, 카드뮴 함유율이 높아짐에 따라 적색이 강해진다(카드뮴 함유율은 최대 5%). 철이 부족한 갈색의 것은 거북이 등껍질과 같은 모양이기 때문에 "''거북이 등껍질 아연''"이라고 불리기도 한다.

3. 물리적/화학적 성질

섬아연석은 여섯 개의 쪼개짐면을 갖는 완벽한 십이면체 쪼개짐을 가진다.^[10]^[18] 순수한 형태에서는 반도체이지만, 철 함량이 증가함에 따라 도체로 전이된다.^[19] 모스 경도는 3.5~4이다.^[20]

섬아연석은 완벽한 쪼개짐, 독특한 수지 광택, 그리고 어두운 색의 품종에서 나타나는 적갈색의 조흔으로 유사한 광물과 구별할 수 있다. 황화아연이 주 성분이며, 순수한 것은 백색에서 황색의 투명한 결정이지만, 천연에서 산출되는 섬아연석은 진한 적색에서 흑색의 불투명한 것이 많고, 투명한 것은 매우 드물다. 이는 불순물로 포함된 철 때문이며, 백색→황색→주황색→적색→진한 적색→흑색으로 갈수록 철의 함유율이 높아진다. 철은 최대 26%까지 포함될 수 있으며, 철 함유율이 높은 것은 '''철섬아연석'''이라고도 불린다. 또한 소량의 카드뮴을 포함하며(최대 5%), 카드뮴 함유율이 높아짐에 따라 적색이 강해진다. 철이 부족한 갈색의 섬아연석은 거북이 등껍질과 같은 모양이기 때문에 "''거북이 등껍질 아연''"이라고 불리기도 한다.

섬아연석은 강한 수지 광택 또는 금강석 광택을 가지며, 굴절률은 2.37이다. 완벽한 벽개를 가지며, 신선한 결정면이나 쪼갠 벽개면에 빛이 닿으면 매우 잘 반사되어 보인다. 하지만 장기간 야외 등에 노출되면 광택은 사라진다. 결정구조는 섬아연석형 구조라고 불리는 것이며, 결정은 사면체, 팔면체, 십이면체 등을 이룬다.

3. 1. 광학적 성질

자외선 아래에서 형광을 내는 섬아연석 (스턴버그 자연사 박물관, 캔자스, 미국)

순수한 황화아연은 약 3.54 전자볼트의 띠 간격을 갖는 광대역 반도체로, 가시광선 영역에서 투명하다. 철 함량이 증가하면 불투명해지고, 다양한 불순물은 결정에 다양한 색상을 부여할 수 있다.^[20] 박편에서 섬아연석은 매우 높은 부조를 나타내며, 이색성이 없이 무색에서 밝은 노란색 또는 갈색으로 보인다.^[6]

섬아연석의 굴절률(나트륨 광, 평균 파장 589.3 nm에서 측정)은 순수한 ZnS일 때 2.37에서 철 함량이 40%일 때 2.50까지이다.^[6] 섬아연석은 교차 편광된 빛 아래에서 등방성이지만, 동질이상체인 섬아연석과 섞여 있으면 복굴절을 경험할 수 있다. 복굴절은 0(섬아연석 0%)에서 최대 0.022(섬아연석 100%)까지 증가한다.^[6]^[13]

불순물에 따라 섬아연석은 자외선 아래에서 형광을 나타내며, 마찰발광을 나타낼 수 있다.^[21] 노란색-주황색의 특징적인 마찰발광을 갖는다. 일반적으로 끝면을 잘라낸 표본은 이 특성을 보여주기에 이상적이다.

3. 2. 형광 및 발광

불순물에 따라 섬아연석은 자외선 아래에서 형광을 나타낸다.^[21] 섬아연석은 마찰발광을 나타낼 수 있으며,^[21] 노란색-주황색의 특징적인 마찰발광을 갖는다. 일반적으로 끝면을 잘라낸 표본은 이 특성을 보여주기에 이상적이다.

4. 종류

섬아연석에는 여러 종류가 있다. 프랭클린 제련소에서 발견되는 클레오파네(cleiophane)는 무색 또는 연한 녹색을 띠며 장파장 자외선 아래에서 주황색 및/또는 청색의 강한 형광을 나타낸다. 마르마타이트(marmatite) 또는 크리스토파이트(christophite)는 불투명한 검은색 변종으로, 최대 25%의 철을 함유하여 검은색을 띤다. 붉은색, 주황색, 갈색 계열의 붉은색 섬아연석은 루비 블렌드(ruby blende) 또는 루비 아연(ruby zinc)이라 불리고, 어두운 색의 섬아연석은 블랙잭(black-jack)이라고 불린다.^[22]

4. 1. 클레오파네 (Cleiophane)

뉴저지 주 프랭클린(프랭클린 제련소 참조) 산 무색 또는 연한 녹색의 섬아연석은 장파장 자외선 아래에서 주황색 및/또는 청색의 강한 형광을 나타내며, 거의 순수한 ZnS 변종인 클레오파네(cleiophane)로 알려져 있다.^[22] 클레오파네는 섬아연석 결정 구조에서 철의 함량이 0.1% 미만이다.^[12]

4. 2. 마르마타이트 (Marmatite) / 크리스토파이트 (Christophite)

프랭클린 제련소에서 발견되는 무색 또는 연한 녹색의 섬아연석은 장파장 자외선 아래에서 주황색 및/또는 청색의 강한 형광을 나타내며, 거의 순수한 ZnS 변종인 클레오파네(cleiophane)로 알려져 있다.^[22] 클레오파네는 섬아연석 결정 구조에서 철의 함량이 0.1% 미만이다.^[12] 마르마타이트(marmatite) 또는 크리스토파이트(christophite)는 불투명한 검은색 섬아연석 변종이며, 그 색깔은 최대 25%에 달할 수 있는 다량의 철 때문이다. 마르마타이트는 콜롬비아(Colombia)의 마르마토(Marmato, Caldas) 광산 지역의 이름을 따서 명명되었고, 크리스토파이트는 작센(Saxony) 브라이텐브룬(Breitenbrunn, Saxony)에 있는 성 크리스토프 광산의 이름을 따서 명명되었다.^[22] 마르마타이트와 클레오파네는 모두 국제광물학회(International Mineralogical Association, IMA)에서 인정하지 않는다.^[23]

4. 3. 루비 블렌드 (Ruby blende) / 루비 아연 (Ruby zinc)

붉은색, 주황색 또는 갈색을 띤 붉은색 섬아연석은 루비 블렌드(ruby blende) 또는 루비 아연(ruby zinc)이라고 한다.^[22]

4. 4. 블랙잭 (Black-jack)

어두운 색의 섬아연석은 블랙잭(black-jack)이라고 한다.^[22]

4. 5. 철섬아연석

마르마타이트(marmatite) 또는 크리스토파이트(christophite)는 불투명한 검은색 섬아연석 변종으로, 최대 25%에 달하는 다량의 철 때문에 그 색깔이 나타난다.^[22] 마르마타이트는 콜롬비아(Colombia)의 마르마토(Marmato, Caldas) 광산 지역의 이름을 따서 명명되었고, 크리스토파이트는 작센(Saxony) 브라이트른브룬(Breitenbrunn, Saxony)에 있는 성 크리스토프 광산의 이름을 따서 명명되었다.^[22] 마르마타이트와 클레오파네는 모두 국제광물학회(International Mineralogical Association, IMA)에서 인정하지 않는다.^[23] 철 함유율이 높은 것은 '''철섬아연석'''이라고도 불리며, 철은 최대 26%까지 포함될 수 있다.

4. 6. 거북이 등껍질 아연

황화아연을 성분으로 하며, 순수한 것은 백색에서 황색의 투명한 결정이다. 그러나 천연에서 산출되는 섬아연석은 진한 적색에서 흑색의 불투명한 것이 많고, 투명한 것은 매우 드물다. 이는 불순물로 포함된 철 때문이며, 색깔이 백색→황색→주황색→적색→진한 적색→흑색으로 갈수록 철의 함유율이 높아진다. 철은 최대 26%까지 포함되며, 철 함유율이 높은 것은 '''철섬아연석'''이라고도 불린다. 또한 소량의 카드뮴을 포함하며, 카드뮴 함유율이 높아짐에 따라 적색이 강해진다(카드뮴 함유율은 최대 5%). 철이 부족한 갈색의 것은 거북이 등껍질과 같은 모양이기 때문에 "''거북이 등껍질 아연''"이라고 불리기도 한다.

5. 산출 및 광상

섬아연석은 세계적으로 다양한 광상에서 발견되는 흔한 황화물 광물 중 하나이다.^[8] 스카른^[24], 열수 광상^[25], 퇴적층^[26], 화산성 대규모 황화물 광상(VMS)^[27], 미시시피 밸리형 광상(MVT)^[28]^[29], 화강암^[12] 및 석탄^[30] 등 여러 유형의 광상에서 나타난다.

섬아연석은 열수 광상, 스카른 광상, 흑광 광상 등에서 산출된다. 정동(광물 결정이 모여 있는 곳)에서는 결정 형태가 뚜렷한 경우도 있지만, 덩어리 모양으로 산출되는 경우가 많다. 방연석(갈레나), 황철석, 황동석과 함께 발견되는 경우가 많으며, 특히 방연석과 밀접하게 산출되어 납-아연 광상으로 불리기도 한다.

5. 1. 퇴적성 열수성 광상 (SEDEX)

섬아연석은 스카른^[24], 열수 광상^[25], 퇴적층^[26], 화산성 대규모 황화물 광상(VMS)^[27], 미시시피 밸리형 광상(MVT)^[28]^[29], 화강암^[12] 및 석탄^[30]에서 발견된다.

아연(섬아연석에서)과 납의 약 50%는 해저 열수 분출구에서 형성되는 층상 아연-납 황화물인 퇴적성 열수성 광상(SEDEX)에서 산출된다.^[31] 이 금속들은 열수에서 침전되어 후배호 분지(back-arc basin)와 실패한 대륙 열곡대(failed continental rifts)의 셰일, 탄산염 및 유기물이 풍부한 실트스톤에 매장된다.^[32] SEDEX 광상의 주요 광물은 섬아연석, 갈레나, 황철석, 자철석, 백철석이며, 사면동석-프라이베르가이트 및 볼랑제라이트와 같은 미량의 황화염이 포함되어 있다. 아연과 납의 등급은 일반적으로 10%~20%이다.^[32]

주요 SEDEX 광상은 다음과 같다.

광산명	위치
레드독 광산(Red Dog mine)	알래스카
설리반 광산(Sullivan Mine)	브리티시컬럼비아
마운트 아이사 광산(Mount Isa Mines)	오스트레일리아
브로큰 힐 광상(Broken Hill ore deposit)	오스트레일리아
메디아바드(Mehdiabad) 광산	이란

^[33]

5. 2. 미시시피 밸리형 광상 (MVT)

미국 미시시피 강^[36], 캐나다 북극의 폴라리스, 노스웨스트 준주 파인 포인트, 오스트레일리아(호주)의 애드미럴 베이^[36] 등지의 광산에서 발견되는 미시시피 밸리형(MVT) 광상은 섬아연석을 함유하는 납-아연 광상이다.^[34] MVT 광상은 돌로스톤과 석회암과 같은 탄산염 암석이 광물로 교대 작용을 하여 형성되며, 대륙붕과 전방 습곡대에 위치한다.^[32] 또한, 이들은 지층에 놓여 있으며, 일반적으로 팬로조익기 시대의 후생 광상(탄산염 암석의 굳어짐 이후에 형성됨)이다.^[35] 광석 광물은 SEDEX 광상과 같이 섬아연석, 갈레나, 황철석, 자철석, 마카사이트와 소량의 황화염이 있다.^[35]

MVT 광상은 아연과 납의 15~20%만을 차지하며, SEDEX 광상보다 톤수가 25% 작고 5~10%의 낮은 Pb + Zn 등급을 갖는다.^[32]

5. 3. 화산성 대규모 황화물 광상 (VMS)

화산성 대규모 황화물 광상(VMS)은 구리-아연이 풍부하거나 아연-납-구리가 풍부할 수 있으며, 섬아연석 매장량의 25%를 차지한다.^[32] VMS 광상은 광역적 환경과 암석 구성에 따라 다양한 유형이 있지만, 공통적으로 해저 화산암에 존재한다.^[31] 이러한 광상은 해양 지각의 화산암에서 구리와 아연 같은 금속을 침출하는 열수 유체(변성된 해수)에 의해 형성된다. 금속으로 포화된 유체는 균열과 단층을 통해 지표면으로 상승하여 냉각되고 금속을 VMS 광상으로 퇴적한다.^[37] 가장 풍부한 광석 광물은 황철석, 황동석, 섬아연석, 자철석이다.^[32] VMS 광상을 포함하는 광산으로는 온타리오 주의 키드 크릭(Kidd Creek) 광산, 우랄 산맥(러시아), 트로도스 산맥(키프로스), 베시(Besshi)(일본) 등이 있다.^[38]

5. 4. 스카른 광상

섬아연석은 스카른^[24] 광상에서 산출된다. 정동에는 결정 형태가 명확한 것도 적지 않지만, 덩어리 모양으로 산출되는 경우가 많다. 갈레나(方鉛鉱), 황철석(黄鉄鉱), 찰코피라이트(黄銅鉱)를 수반하는 경우가 많고, 특히 방연석과 밀접하게 산출된다. 따라서 납 광상, 아연 광상을 통틀어 납·아연 광상이라고 부르는 경우가 많다. 섬아연석은 열수 광상^[25], 퇴적층^[26], 화산성 대규모 황화물 광상(VMS)^[27], 미시시피 밸리형 광상(MVT)^[28]^[29], 화강암^[12] 및 석탄^[30]에서도 발견된다.

5. 5. 흑광 광상

섬아연석은 여러 유형의 광상에서 나타나기 때문에 광범위하게 분포한다.^[8] 스카른^[24], 열수 광상^[25], 퇴적층^[26], 화산성 대규모 황화물 광상(VMS)^[27], 미시시피 밸리형 광상(MVT)^[28]^[29], 화강암^[12] 및 석탄^[30]에서 발견된다. 흑광 광상에서도 산출된다. 정동에는 결정 형태가 명확한 것도 적지 않지만, 덩어리 모양으로 산출되는 경우가 많다. 갈레나, 황철석, 황동석을 수반하는 경우가 많고, 특히 갈레나와 밀접하게 산출된다. 따라서 납 광상, 아연 광상을 통틀어 납·아연 광상이라고 부르는 경우가 많다.

5. 6. 기타 광상

섬아연석은 가장 흔한 황화물 광물 중 하나이며, 전 세계적으로 다양한 광상에서 발견된다.^[8] 스카른^[24], 열수 광상^[25], 퇴적층^[26], 화산성 대규모 황화물 광상(VMS)^[27], 미시시피 밸리형 광상(MVT)^[28]^[29], 화강암^[12] 및 석탄^[30] 등 여러 유형의 광상에서 나타나기 때문에 광범위하게 분포한다.

열수 광상, 스카른 광상, 흑광 광상 등에서 산출된다. 정동에는 결정 형태가 명확한 것도 적지 않지만, 덩어리 모양으로 산출되는 경우가 많다. 방연석(갈레나), 황철석, 황동석(찰코피라이트)을 수반하는 경우가 많고, 특히 방연석과 밀접하게 산출된다. 따라서 납 광상, 아연 광상을 통틀어 납·아연 광상이라고 부르는 경우가 많다.

6. 주요 산지

아연광(섬아연석)의 주요 생산국은 미국, 러시아, 멕시코, 독일, 오스트레일리아, 캐나다, 중국, 아일랜드, 페루, 카자흐스탄, 영국이다.^[39]^[40]

고품질 섬아연석 결정의 주요 산지는 다음과 같다.

지역	국가
프라이베르크, 작센주, 노이도르프, 하르츠 산맥	독일
렌겐바흐 채석장, 빈탈, 발레주	스위스
호르니 슬라프코프 및 프리브람	체코
로드나	루마니아
마단, 로도피 산맥	불가리아
알리바 광산, 피코스 데 에우로파 산맥, 칸타브리아 [산탄데르] 주	스페인
알스턴 무어, 컴브리아	영국
달네고르스크, 프리모르스키 지방	러시아
왓슨 호수, 유콘 준주	캐나다
플린 플론, 매니토바주	캐나다
트라이스테이트 지구 (미국) 박스터 스프링스, 캔자스주 체로키군; 조플린, 미주리주 제이서퍼군 및 피처, 오클라호마주 오타와군 부근 매장량 포함	미국
엘름우드 광산, 카르타고 근처, 테네시주 스미스군	미국
이글 광산, 길먼 지역, 콜로라도주 이글군	미국
산타 에울라리아, 치와와주	멕시코
나이카, 치와와주	멕시코
카나네아, 소노라주	멕시코
우아론	페루
카사팔카	페루
우안카벨리카	페루
징크그루반	스웨덴

7. 용도

섬아연석은 현재 아연 광석으로 산출되는 광석광물의 대부분을 차지한다. 부성분으로는 철, 망간 외에 소량의 갈륨, 카드뮴, 인듐, 게르마늄, 은 등을 포함하며, 산지에 따라 니켈, 코발트를 포함하기도 한다. 특히 갈륨, 인듐, 카드뮴, 게르마늄은 주성분 광석이 없거나 경제성이 부족하여 섬아연석에서 부산물로 회수된다. 홋카이도의 토요하 광산은 2006년 폐광될 때까지 세계 제일의 인듐 생산량을 자랑했던 곳으로 유명하다.

일본 내에서는 가미오카 광산, 토요하 광산, 오사카 광산, 하나오카 광산 등에서 주요 광석으로 채굴되었으며, 전국 각지에 소규모 아연 광산이 있었다. 주요 해외 산지로는 오스트레일리아, 미국 등이 있다.

7. 1. 아연 제련

섬아연석은 중요한 아연 광석이며, 모든 일차 아연의 약 95%가 섬아연석 광석에서 추출된다.^[41] 그러나 다양한 미량 원소 함량으로 인해, 섬아연석은 카드뮴,^[42] 갈륨,^[43] 게르마늄,^[44] 인듐^[45]과 같이 아연을 대체하는 다른 여러 금속의 중요한 공급원이기도 하다.

현재, 일부 미시시피밸리형 광상(Mississippi Valley-type deposit)에서 산출되는 섬아연석 등을 제외하고는, 아연 광석으로 산출되는 광석광물의 대부분을 차지하고 있다. 또한 부성분으로 철, 망간 외에 소량의 갈륨, 카드뮴, 인듐, 게르마늄, 은 등을 항상 함유하고 있으며, 산지에 따라 니켈, 코발트를 포함하는 경우도 있다. 갈륨, 인듐, 카드뮴, 게르마늄은 이들을 주성분으로 하는 광석이 없거나, 있더라도 경제적·양적으로 수요를 충족할 수 없기 때문에, 이들은 부산물로서 섬아연석에서 회수된다. 홋카이도의 토요하 광산(豊羽鉱山)에서 산출되는 섬아연석은 인듐 함유량이 매우 높은 것으로 유명하며, 2006년에 폐광될 때까지 세계 제일의 인듐 생산량을 자랑했다.

일본 국내에서도 산출되는 광산이 매우 많으며, 가미오카 광산(神岡鉱山), 토요하 광산(豊羽鉱山), 오사카 광산(小坂鉱山), 하나오카 광산(花岡鉱山) 등의 납·아연 광산에서 주요 광석으로 채굴되었으며, 거의 전국 각지에 극소규모에서 소규모의 섬아연석을 채굴하는 아연 광산이 있었다. 해외 산지는 오스트레일리아, 미국 등이 주산지이다.

7. 2. 황동 및 청동 제조

섬아연석에 함유된 아연은 구리와 아연을 3~45% 비율로 합금하여 황동을 생산하는 데 사용된다.^[18] 황동 유물의 주요 원소 분석 결과는 이슬람권에서 7세기부터 16세기까지의 중세 시대에 섬아연석을 이용하여 황동을 생산했음을 보여준다. 12세기에서 13세기 사이의 중국 북부(금나라(金, 1115–1234) 시대)에서도 아연 도금 과정에 섬아연석이 사용되었을 가능성이 있다.^[47] 황동 외에도 섬아연석의 아연은 특정 종류의 청동을 생산하는 데 사용될 수 있는데, 청동은 주로 구리에 주석, 아연, 납, 니켈, 철, 비소와 같은 다른 금속을 합금한 것이다.^[48]

7. 3. 기타 용도

율 마블(Yule Marble) – 아연석은 링컨 기념관과 무명용사의 묘 건축 자재로 사용되는 율 마블에 포함되어 있다.^[49]

아연 도금 철강 – 아연석에서 추출한 아연은 송전탑, 못, 자동차 등에 부식 및 녹 방지를 위한 보호 코팅으로 사용된다.^[40]

배터리.^[50]

보석.^[51]^[52]

7. 4. 부성분 회수

섬아연석은 아연을 추출하는 중요한 광석이며, 아연 외에도 다른 금속들을 회수할 수 있는 중요한 공급원이기도 하다.^[42]^[43]^[44]^[45] 갈륨, 인듐, 카드뮴, 게르마늄과 같은 금속들은 주성분으로 하는 광석이 없거나 경제적, 양적으로 수요를 충족하기 어렵기 때문에 섬아연석에서 부산물로 회수된다.^[41] 홋카이도의 토요하 광산(豊羽鉱山)에서 산출되는 섬아연석은 인듐 함유량이 매우 높아 2006년 폐광 전까지 세계 최고의 인듐 생산량을 자랑했다.

8. 섬아연석 그룹

섬아연석 그룹은 섬아연석, 콜로라도이트, 호울리석, 메타주사, 스틸라이트, 티만나이트로 구성된다.^[12]

섬아연석 그룹의 광물^[12]
광물명	화학식
섬아연석	ZnS
호울리석	CdS
메타주사	HgS
스틸라이트	ZnSe
티만나이트	HgSe
콜로라도이트	HgTe

참조

_[1] 논문 IMA–CNMNC approved mineral symbols 2021
_[2] WebMineral http://webmineral.co[...] 2011-06-20
_[3] Mindat 2011-06-20
_[4] 웹사이트 Sphalerite http://www.handbooko[...] Mineral Data Publishing 2022-03-14
_[5] 논문 Colorado Sphalerite http://www.tandfonli[...] 1999
_[6] 서적 Introduction to optical mineralogy https://www.worldcat[...] Oxford University Press
_[7] 서적 Generum et specierum mineralium, secundum ordines naturales digestorum synopsis, omnium, quotquot adhuc reperta sunt mineralium nomina complectens. : Adjectis synonymis et veteribus et recentioribus ac novissimarum analysium chemicarum summis. Systematis mineralium naturalis prodromus. http://worldcat.org/[...]
_[8] 서적 A dictionary of chemistry https://www.worldcat[...] Oxford University Press
_[9] 논문 Natural marmatite with low discharge platform and excellent cyclicity as potential anode material for lithium-ion batteries https://linkinghub.e[...] 2019
_[10] 서적 Earth materials: introduction to mineralogy and petrology https://www.worldcat[...] 2017
_[11] 서적 Manual of mineralogy : (after James D. Dana) Wiley 1993
_[12] 논문 Connoisseur's Choice: Sphalerite, Eagle Mine, Gilman, Eagle County, Colorado http://www.tandfonli[...] 2003
_[13] 서적 An introduction to the rock-forming minerals https://www.worldcat[...] 2013
_[14] 간행물 ICCD reference 04-004-3804 http://www.icdd.com/
_[15] 서적 Photo atlas of mineral pseudomorphism https://www.worldcat[...] 2017
_[16] 논문 Trace and minor elements in sphalerite: A LA-ICPMS study https://linkinghub.e[...] 2009
_[17] 논문 Gallium, germanium, indium, and other trace and minor elements in sphalerite as a function of deposit type — A meta-analysis 2016-07
_[18] 서적 Earth materials : introduction to mineralogy and petrology https://www.worldcat[...] Cambridge University Press
_[19] 논문 Effect of iron concentration on the crystallization and electronic structure of sphalerite/marmatite: A DFT study 2019-06
_[20] 웹사이트 Sphalerite https://geology.com/[...] 2022-02-22
_[21] 웹사이트 Sphalerite https://www.handbook[...] 2005
_[22] 서적 Dictionary of gems and gemology https://www.worldcat[...] Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg
_[23] 웹사이트 International Mineralogical Association – Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification http://cnmnc.main.jp[...]
_[24] 논문 Trace and minor elements in sphalerite from base metal deposits in South China: A LA-ICPMS study https://linkinghub.e[...] 2011
_[25] 논문 Trace elements and textures of hydrothermal sphalerite and pyrite in Upper Permian (Zechstein) carbonates of the North German Basin https://linkinghub.e[...] 2020
_[26] 논문 Variations in Zn and S isotope chemistry of sedimentary sphalerite, Wusihe Zn-Pb deposit, Sichuan Province, China https://linkinghub.e[...] 2018
_[27] 논문 Petrography, mineral chemistry, fluid inclusion microthermometry and Re–Os geochronology of the Küre volcanogenic massive sulfide deposit (Central Pontides, Northern Turkey) https://linkinghub.e[...] 2016
_[28] 논문 Rb-Sr dating of sphalerites from Mississippi Valley-type (MVT) ore deposits https://linkinghub.e[...] 1993
_[29] 논문 Variations in minor and trace metals in sphalerite from mississippi valley-type deposits of the Ozark region; genetic implications http://pubs.geoscien[...] 1992
_[30] 논문 Sphalerite in coals from the Illinois Basin http://pubs.geoscien[...] 1976
_[31] 논문 Zinc-The key to preventing corrosion 2011
_[32] 서적 Metals and society : an introduction to economic geology https://www.worldcat[...] 2015
_[33] 논문 Sedimentary exhalative (SEDEX) zinc-lead-silver deposit model 2016
_[34] 서적 Mississippi Valley-Type (MVT) Zinc-Lead Deposits http://dx.doi.org/10[...] Springer Netherlands 2000
_[35] 서적 Mineral deposits: host rocks and genetic model http://dx.doi.org/10[...] Elsevier 2020
_[36] 저널 Mississippi valley-type lead-zinc 1995
_[37] 서적 Volcanogenic massive sulfide occurrence model http://worldcat.org/[...] U.S. Dept. of the Interior, U.S. Geological Survey 2012
_[38] 저널 Preliminary compilation of descriptive geoenvironmental mineral deposit models 1995
_[39] 저널 Colorado Sphalerite http://www.tandfonli[...] 1999
_[40] 서적 Agricultural and Mineral Commodities Year Book Routledge 2021-02-25
_[41] 웹사이트 Zinc Statistics and Information https://www.usgs.gov[...] 2021-02-25
_[42] 서적 Cadmium – In: USGS Mineral Commodity Summaries https://minerals.usg[...] United States Geological Survey
_[43] 저널 On the current and future availability of gallium March 2016
_[44] 저널 On the geological availability of germanium 2014-04-01
_[45] 저널 Quantifying the relative availability of high-tech by-product metals – The cases of gallium, germanium and indium June 2017
_[46] 서적 Brass in the medieval Islamic world; 2000 years of zinc and brass British Museum Publications Ltd.
_[47] 저널 Local cementation brass production during 12th–13th century CE, North China: Evidences from a royal summer palace of Jin Dynasty https://linkinghub.e[...] 2020
_[48] 서적 A history of metallurgy https://www.worldcat[...] Maney Pub., for the Institute of Materials 2002
_[49] 서적 Colorado Yule marble : building stone of the Lincoln Memorial : an investigation of differences in durability of the Colorado Yule marble, a widely used building stone http://worldcat.org/[...] U.S. Dept. of the Interior, U.S. Geological Survey 1999
_[50] 저널 Nanosized Zinc Sulfide/Reduced Graphene Oxide Composite Synthesized from Natural Bulk Sphalerite as Good Performance Anode for Lithium-Ion Batteries http://link.springer[...] 2020
_[51] 저널 Gemstones of Greece: Geology and Crystallizing Environments 2019-07-29
_[52] 저널 A Tour of Colorado Gemstone Localities http://www.tandfonli[...] 2002-08-01
_[53] 서적 ROCK and GEM 岩石と宝石の大図鑑誠文堂新光社
_[54] 저널 Colorado Sphalerite http://www.tandfonli[...] 1999
_[55] 서적 Introduction to optical mineralogy https://www.worldcat[...] Oxford University Press