일반명(common name): 광산에서 직접 채취한 구리원석 Native Copper 230510-2

광물명(Species): 천연구리(Native Copper)

발견지(Locality): Lake Superior, Copper District, Houghton County, Michigan USA

크기(Dimensions): 23 x 4 x 1cm

무게(weight): 

이것은 미시간의 키위나(Keweenaw)반도에 있는 상징적인 레이크 슈퍼리어, 구리지역(Lake Superior Copper District)에서 가져온 천연구리의 훌륭하고 조각적이며 미학적인 표본이다.

미시간의 키위나 반도에서 채굴된 천연 구리의 자연 형성표본이다. 이 천연 구리 위치는 구리의 순도에 관한 한 가장 중요한 것으로 간주된다. 1845년 이곳에서 채광이 시작되어 1982년경까지 구리를 생산했다. 이때까지 미시간 구리 광산에서 700만 톤 이상의 정제된 구리가 회수되다. 1900년대 초까지 이 광산은 "Lake Copper"가 다른 정제된 구리의 비교 순도 표준이 되면서 세계 구리 생산을 주도하기도 했다.

천연 구리는 천연 광물로 발생하는 결합되지 않은 형태의 구리이다. 구리는 가장 일반적으로 산화된 상태로 발생하고 다른 원소와 혼합되지만 천연 형태로 발생하는 몇 안 되는 금속 원소 중 하나이다. 천연구리는 역사적 시대에 중요한 구리 광석이었으며 선사 시대 사람들이 사용했다.

기본 구리는 등각 정육면체 및 팔면체 결정으로 거의 발생하지 않지만 더 일반적으로 불규칙한 덩어리 및 골절 충전으로 발생합니다. 그것은 신선한 표면에 붉은색, 오렌지색 및 갈색을 띠지만 일반적으로 풍화되고 녹색 변색된 탄산구리로 코팅되어 있다.

미시간에 있는 키위나반도의 광산은 19세기와 20세기 초에 주요 구리 생산지였으며 세계 최대의 천연 구리 매장지였다. 아메리카 원주민은 이곳과 다른 여러 지역에서 소규모로 구리를 채굴했으며, 동위원소 분석을 통해 북미 전역의 원주민들 사이에 구리 무역로가 있다는 증거가 존재했다. 키위나반도는 "구리나라 또는 구리섬”(Copper Country" & "Copper Island")이라는 별명을 가지고 있었으며 최초 상업 광산은 1840년대에 문을 열었다.

[천연구리의 생성]

천연 구리(Native copper)는 고철질 용암(mafic lavas), 반심성의 휘록관입암(hypabyssal diabasic intrusives), 초고철질 관입암(ultramafic intrusives), 쇄설성 퇴적암(clastic sedimentary rocks) 및 황화물 퇴적물(sulfide deposits)의 산화대(oxidized zone)를 포함하는 다양한 환경에서 발생한다.

천연 구리는 슈피리어호 지역(Lake Superior region)과 일부 퇴적암에서 가장 잘 예시되는 고철질 용암 흐름(mafic lava flows)에서 만들어진 구리 광물이지만 일반적으로 다른 유형의 퇴적물에서는 황화구리(sulfide copper)의 형태로 발견된다.

천연 구리가 발견되는 천연환경은 다음과 같다. 산화제이철을 함유한 암석의 황화물 함유 열수 용액으로부터의 침전; 방해석, 포도석 또는 제올라이트가 있는 상태에서 순환수 또는 열수 염화물 용액(hydrothermal chloride solutions)으로부터의 퇴적; 제1철염(ferrous salts)에 의한 열수 용액의 침전; 천수/天水(meteoric water)로부터의 유기 침전물; 산화 구역에서 천수에 의한 황화구리의 환원; 후기 열수 용액에 의한 1차 황화구리의 환원 환경에서 만들어진다.

구리, 은 및 금은 천연 금속으로서 광범위하게 발생하고 지역적으로 풍부하다는 점에서 지각의 금속 중에서 구별이 된다. 천연 구리가 자연에서 흔하다는 것은 다른 원소, 특히 황과 쉽게 결합하여 황화물, 탄산염, 규산염 및 기타 화합물을 형성한다는 점에서 다소 놀랍기도 하다.

전 세계적으로 천연 구리를 포함하는 현무암질 용암 지역이 30개 이상 있으며, 그 중 일부는 잠재적인 상업적 중요성을 지닌 퇴적물에서 발생한다. 대부분의 지역에 공통적인 특정 특성은 천연 구리와 고철질 용암 사이의 밀접한 유전적 관계를 시사한다. 또 다른 공통적인 특징은 천연 구리 및 황화구리 모두 구리가 흐름의 페그마타이트(pegmatitic) 및 소포(vesicular) 부분에 가장 풍부하다는 것이다.

구리 발생의 광물학은 모든 곳에서 비슷한데, 천연 구리와 관련된 2차 광물은 방해석(calcite), 석영(quartz), 녹렴석(epidote), 녹니석(chlorite), 포도석(prehnite), 칼세도니(chalcedony), 제올라이트(zeolites) 및 대톨라이트(datolite)등이 있다. 

일반적으로 구리원광으로 사용되는 모암의 구리순도는 10~400ppm(parts, per million) 이상을 함유하고 있으며 주로 암석을 통해 미세하게 퍼진 간질 입자로 존재한다. 

그러나 용암의 광물 분리에서 미량 원소의 분광학적 분석과 암석 분석의 비교는 1차 구리의 1/3 이상이 개별 광물에 집중되어 있고 특정 규산염 및 산화물의 결정 격자에 들어갔을 수 있음을 나타낸다.

이 구리는 특정 광물에는 풍부하고 다른 광물에는 부족하다. 현무암에서 페그마타이트 및 화강암에 이르기까지 7개의 분석된 암석 샘플에서 구리는 자철광에서 가장 풍부하며 200~880ppm 범위이다.

나머지 광물에는 다음과 같은 양의 구리가 포함되어 있다. 티탄철석(ilmenite)에는 90~300ppm, 보통휘석(augite)에는 51~ 320ppm; 녹니석(chlorite)에는 50~280ppm; 사장석(plagioclase)에도 20~73ppm이 포함되어 있다.

결국, 천연 구리 광상에 대한 많은 자료의 검토는 천연 구리가 매우 다양한 환경에서 발생할 뿐만 아니라 광물의 형성 과정도 눈에 띄게 다양해야 한다는 것을 보여준다. 구리 함유 순환 표층수(copper-bearing circulating surficial waters)와 늪(swamps)의 환원 물질의 반응에 의한 천연 구리의 침전은 오늘날 관찰 가능한 과정에 의해 입증된다. 실제로 관찰할 수는 없지만 순환하는 지하수에서 일어나는 반응에 의해 황화물 퇴적물의 산화 구역에서 천연 구리가 형성되는 과정은 매우 확실한 것 같다. 

쇄설성 퇴적암, 마그마 및 열수 환경에서 천연 구리의 기원은 완전히 밝혀지지 않았으며 개별 발생은 대체 가설에 의해 그럴듯하게 설명된다. 

[탈 탄소시대의 구리 채굴]

탈탄소 세계에 대한 사회의 계획은 구리 집약적인 전략인 재생 가능 에너지 및 운송 전기화에 의존할 것입니다. 구리 채굴 활동은 새로운 구리 광상 발견률이 떨어지고 현재 운영 중인 광산이 감소함에 따라 증가하는 수요를 충족하는 데 어려움을 겪을 것입니다. 구리 채굴 공급 부족은 2034년까지 1,500만 톤에 달할 것으로 추정됩니다.

증가하는 운영/환경 제약을 배경으로 구리 및 기타 청정 에너지 광물에 대한 이러한 수요를 충족하려면 혁신과 청정 기술의 채택이 필요합니다. 전 세계 배출량의 4%에서 7% 사이에 기여하는 광산 커뮤니티는 2050년 순 제로를 탈탄소화 목표로 설정했습니다. 즉, 2050년까지 1.5°C 기후 변화 목표를 달성하려면 광산 업계가 직접 CO2 배출량을 0으로 줄여야 합니다.