광물학 9: 광상과 경제적 광물 9.3: 광상의 종류 3.1: 마그마 광석 광상
출처 덱스터 퍼킨스 노스다코타 대학교 소스: EK 이페어케이 플러스
9.3.1: 마그마 광석 광상
그림 9.75: 그린란드 남부의 날루나크 금광(Nalunaq Gold Mine)에 있는 금 함유 석영 광맥. 가늠자를 위한 미터 지팡이.
경제적 가치의 원소를 포함하는 광물은 일반적으로 모든 화성암에 존재하지만 원소는 채굴을 경제적으로 만들 만큼 충분히 농축되지 않을 수 있습니다.
비교적 드문 상황에서만 채굴이 수익성이 있을 정도로 충분히 풍부합니다.
광물이 호스트 암석 전체에 흩어져 있지만 수익성 있게 채굴하기에 충분한 양이 있는 경우 해당 광상을 전파 광상이라고 합니다.
널리 퍼져 있는 광상은 전 세계 다이아몬드, 구리, 몰리브덴의 대부분을 생산하며, 또한 많은 비율의 주석, 은, 수은을 생산한다. 종종, 퍼진 광석은 호스트 암석에 무작위로 흩어져있는 광물로 구성됩니다.
때때로 지질 학적 과정은 센티미터에서 미터 두께의 정맥으로 구성된 광맥 퇴적물에 광석 광물을 집중시킵니다.
광석이 많은 작은 광맥에 분포되어 있다면, 지질학자들은 그 광상을 광맥 퇴적물이라고 부릅니다.
광맥 매장지는 전 세계 금광과 은광의 대부분을 차지하며, 일부 구리 및 납-아연 광산도 차지합니다.
그림 9.75는 그린란드 남부의 날루나크 금광(Nalunaq Gold Mine)에서 발견되는 1미터 너비의 석영 광맥을 보여준다. 또 다른 종류의 화성 퇴적물에서는 광석 광물이 층으로 농축됩니다. 아래에서는 가장 중요한 종류의 화성 침전물을 살펴 보겠습니다.
9.3.1.1 마그마 황화물과 축적물
마픽 및 초마픽 마그마는 모든 일반적인 마그마와 마찬가지로 산소, 규소, 알루미늄, 철, 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 마그네슘을 주요 원소로 포함합니다.
그러나 일반적으로 황, 니켈 및 백금, 팔라듐 및 크롬과 같은 덜 일반적인 금속을 포함한 다른 원소도 포함합니다.
이 마그마가 냉각되고 결정화됨에 따라 가장 먼저 형성되는 광물은 플라지오클라아제(plagioclase), 파이록센(pyroxene) 및 감람석(olivine)이며, 모두 주요 원소로 구성되어 있습니다.
결과적으로, 황 및 기타 미량 원소의 농도는 잔류 용융물에서 증가합니다.
결국 황 농도는 황화물 광물이 결정화되기 시작할 만큼 충분히 커집니다.
일반적으로 철과 니켈을 포함하는 황화물 광물은 상대적으로 높은 농도의 백금, 팔라듐 및 기타 미량 금속을 함유 할 수 있습니다.
Figure 9.76: 누적 퇴적물 형성
황화물은 규산염 광물보다 밀도가 높으며 마픽 또는 초고철질 용융물입니다.
따라서 밀도가 높은 황화물 광물은 위의 그림 9.76과 같이 시간이 지남에 따라 가라앉기 시작합니다.
결국, 더 많은 냉각과 결정화 후에 상당한 양의 황화물 광물이 마그마 챔버의 바닥에 축적될 수 있습니다.
누적 (cumulate)이라고 불리는 센티미터 또는 미터 두께의 층을 형성 할 수있는 퇴적물은 종종 전체 또는 거의 전적으로 황화물 광물로 구성됩니다.
이 공정은 백금, 팔라듐, 크롬 및 기타 여러 금속의 가장 중요한 공급원인 황화 마그마 침전물을 생성합니다. 누적 황화물 광물에는 펜틀란다이트(Fe,Ni)가 포함됩니다.9S8, 칼코피라이트(CuFeS2), 황철광(Fe1-엑스S) 및 황철광(FeS2).
그림 9.77: 남아프리카 공화국의 Bushveld 층상 마픽 관입(mafic intrusion)의 크로마이트 층
누적 황화물 광상은 전 세계 니켈 생산량의 거의 60%, 백금 및 팔라듐 생산량의 95% 이상을 차지합니다.
이러한 퇴적물은 마픽 및 초고철질 마그마와 관련이 있지만 일반적으로 펠식 마그마와는 관련이 없는데, 이는 펠식 마그마가 너무 점성이 있어 밀도가 높은 광물이 침전되기 전에 냉각되고 결정화되기 때문입니다.
황화물은 누적 퇴적물에 농축될 수 있는 유일한 종류의 광물이 아닙니다.
산화물 – 자철광 포함(Fe3O4), 일메나이트(FeTiO3) 및 크로마이트(FeCr2O4) – 마그마 챔버의 바닥에도 가라앉고 모일 수 있습니다.
남아프리카 공화국의 Bushveld Complex는 산화물 광물 축적물의 가장 중요하고 중요한 예입니다.
그림 9.77은 장석이 풍부한 암석으로 둘러싸인 부쉬벨트 크로마이트 층을 보여준다.
이러한 크로마이트 축적물은 상당한 양의 크롬뿐만 아니라 매우 많은 양의 백금, 팔라듐 및 관련 원소를 생성합니다.
9.3.1.2 페그마타이트
그림 9.78: K-장석과 석영이 있는 큰 검은색 전기석 결정을 포함하는 페그마타이트
결정화 과정에서 일부 미네랄은 다른 미네랄보다 먼저 결정화됩니다.
결과적으로, 후기 단계의 마그마는 원래의 마그마와 동일한 구성이 아닐 것이다.
페그마타이트는 마그마 결정화의 마지막 단계에서 형성되는 거친 입자의 화성암에 주어진 이름입니다.
일반적인 페그마타이트는 전체적으로 화강암 성분을 가지고 있으며 대부분 석영, 장석 및 운모로 구성됩니다.
그러나 페그마타이트는 또 다른 중요한 특징을 가지고 있다.
그들은 또한 일반적으로 초기에 형성된 광물에 들어가지 않은 비교적 희귀한 원소로 만들어진 광물을 함유하고 있습니다.
예를 들어, 그림 9.78은 일반적인 광물인 K-장석(흰색)과 석영(회색)을 포함하고 있지만, 붕소 광물인 전기석(검은색)도 함유하고 있습니다. (비오타이트도 존재하지만 사진에서는 잘 보이지 않습니다.)
따라서 페그마타이트는 붕소, 세슘, 리튬, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈륨, 주석, 텅스텐 또는 기타 원소가 풍부한 광물을 채굴하는 경우가 많습니다.
예를 들어, 페그마타이트는 때때로 스포듀민(중요한 리튬 광물)과 베릴(중요한 베릴륨 광석 광물)의 공급원입니다.
또한 페그마타이트는 보석 광물의 공급원이 될 수 있습니다. 페그마타이트의 보석에는 에메랄드와 아쿠아마린(미네랄 베릴의 일종), 아마조나이트(장석의 일종), 인회석, 크리소베릴, 석류석, 스포듀민, 레피돌라이트, 토파즈, 토르말린, 지르콘 등이 있습니다.
대부분의 페그마타이트 광산은 포함된 광석 광물이 아닌 광물 표본과 보석으로 돈을 벌고 있습니다.
이 장의 앞부분에 있는 그림 9.59 – 9.62의 광물은 페그마타이트에서 유래했으며, 4장과 6장에서 페그마타이트 광물의 다른 예를 살펴보았습니다.
• 그림 4.1 – 아쿠아마린과 전기석
• 그림 4.12 – K-장석과 석영
을 갖는 Riebeckite(amphibole) • 그림 4.13 – 전기석
• 그림 4.30 – 석영
에 에메랄드(베릴) • 그림 6.108 – 페그마타이트의 전기석
9.3.1.3 킴벌라이트
그림 9.79: 남아프리카 킴벌리의 큰 구멍
킴벌라이트가 처음 기술된 남아프리카 공화국 킴벌리 마을의 이름을 딴 킴벌라이트는 지구의 맨틀에서 유래한 화산암입니다.
그들은 다이아몬드를 위해 독점적으로 채굴됩니다.
그림 9.79의 사진은 킴벌리(Kimberly)의 "큰 구멍(Big Hole)"을 보여준다.
이 구멍은 1871 년부터 1914 년까지 채굴되었으며 표면 아래 240m 깊이에 도달했습니다. 그 후 물로 가득 찼습니다.
킴벌라이트 화산 폭발은 가스로 구동되는 폭발 사건입니다.
마그마는 150-450km 깊이에서 발생하며 다른 화성암보다 깊습니다. 대부분의 킴벌라이트는 킴벌라이트 파이프라고 불리는 작은 수직 기둥에 있지만 일부 희귀한 문턱이 알려져 있습니다.
이 파이프는 오늘날 다이아몬드의 가장 중요한 공급원입니다.
킴벌라이트가 풍화되고 침식되면 다이아몬드가 퇴적물에 집중될 수 있습니다.
일부 킴벌라이트는 맨틀 이종석(맨틀 암석 조각)을 표면으로 가져옵니다. 암석학자들은 이 샘플을 사용하여 맨틀 화학과 광물학을 연구합니다.
킴벌라이트는 마그네슘이 많고 규소 함량이 낮으며 칼륨이 풍부한 초고철질 암석입니다.
일반적으로 Mg가 풍부한 감람석과 탄산염 미네랄이 우세하지만 일부 킴벌라이트에는 상당한 양의 플로고파이트(Mg가 풍부한 비오타이트)가 포함되어 있습니다.
소량의 사문석, 일메나이트, 석류석, 클리노피록센, 엔스타타이트 및 크로마이트가 존재할 수 있습니다.
대부분의 킴벌라이트는 약 8천만 년에서 25억 년 전에 분출한 매우 오래된 생물입니다.
10-20,000년 된 몇몇 젊은이들은 탄자니아와 콩고 민주 공화국에 있다.
그림 8.11 (8장)은 다이아몬드를 함유하고 있는 킴벌라이트를 보여준다. 모든 킴벌라이트가 그렇지는 않습니다.
아래 그림 9.80의 사진은 캐나다 배핀 섬(Baffin Island)의 킴벌라이트 샘플을 보여줍니다.
어두운 물질은 pyroxene과 olivine으로 구성됩니다. 명백한 밝은 녹색 광물은 크롬 디옵사이드입니다.
더 보기 어려운 작은 와인 레드 미네랄은 Mg가 풍부한 석류석입니다. 밝은 색의 큰 파편은 분출 중에 킴벌라이트 마그마에 갇힌 석회암입니다.
그림 9.80: 배핀 섬(Baffin Island)의 킴벌라이트(Kimberlite)는 크롬 디옵사이드
(chrome diopside)의 거친 결정(coarse crystals)과 붉은 석류석(red garnet)의 작은 결정(crystals)을 포함하고 있으며, 석회암 조각을 포함하고 있다