重鉱物砂鉱床

重鉱物砂は、ジルコニウム、チタン、トリウム、タングステン、希土類元素、工業用鉱物のダイヤモンド、サファイア、ガーネット、そして時には貴金属や宝石の重要な供給源となる鉱床の一種です。

重鉱物砂は、鉱物粒子の比重による濃縮によって、海岸環境で形成される砂鉱床です。河床内にも重鉱物の濃縮物（通常の金砂鉱石以外）が存在する可能性はありますが、そのほとんどは品位が低く、比較的小さいものです。

典型的な重鉱物砂鉱床の品位は通常低いです。21 世紀において、このタイプの鉱床のほとんどでは、バルク砂からの全重鉱物 (THM) 濃縮物としての重鉱物の最低カットオフ品位は約 1% ですが、より高品位の鉱床もいくつかあります。

この総重鉱物濃縮物（THM）の成分は、典型的には

• ジルコン、THM 1% から THM 50% 以上、
• イルメナイト、一般的にTHMが10%から60%
• ルチル、THM 5% ～ 25%
• 白血球成分、トリハロメタン（THM）の1%～10%
• 脈石、典型的には石英、磁鉄鉱、ガーネット、クロム鉄鉱、藍晶石であり、通常THM含有量の残りの大部分を占める。
• スライムは、典型的には上記のような鉱物と重い粘土鉱物で、経済的に抽出するには細かすぎるものです。

一般的に、ジルコンは最も価値の高い成分であり、重要な鉱石成分であるため、高ジルコン砂が最も価値があります。次に、鉱石に与えられる価値の観点から、ルチル、白鉄鉱、イルメナイトの順になります。一般的に、THM 濃縮物の価値の高い成分が 30% を超えることはほとんどありません。

古代に座礁した砂丘システムであるため、ほとんどの鉱床のトン数は数千万トンから数億トンを超えます。たとえば、西オーストラリアの中規模のコバーン鉱砂鉱床は、2億3千万トンで、重鉱物が1.1%あり、長さは13 kmです。

南アフリカの西ケープ州沿岸にあるトルミン鉱山は、ユニークな海岸地形をしており、資源が波や潮汐の影響を受け、自然な揺れが生じる。海の潮汐作用によって、石英や軽質重質廃棄物の大部分が除去され、^[2]結果として、鉱脈の採掘品質（ROM）は、重質鉱物濃縮物（HMC）が86％にも達する。^[2]

重鉱物砂の源は、堆積物を海に運ぶ川の浸食地域内の硬岩源にあり、そこで堆積物は沿岸漂流物または沿岸漂流物に巻き込まれます。岩石は時折、波の作用によって直接浸食され、堆積物が沿岸漂流物に巻き込まれて浜辺に打ち上げられ、そこで軽い鉱物が選別されます。

重鉱物砂の供給源となる岩石によって、経済的な鉱物の組成が決まります。ジルコン、モナザイト、ルチル、時にはタングステン、そして一部のイルメナイトの供給源は通常、花崗岩です。イルメナイト、ガーネット、サファイア、ダイヤモンドの供給源は、キンバーライトや玄武岩などの超塩基性岩や塩基性岩です。ガーネットは、角閃岩片岩などの変成岩からも一般的に供給されます。貴金属は、変成岩に含まれる鉱床から供給されます。

重鉱物の堆積には、トラップ地点からの除去速度を超える量の重鉱物を含む堆積物が海岸系に堆積することが必要です。このため、重鉱物を含む砂が供給されるすべての海岸が、鉱物の経済的な集中を形成するわけではありません。この要因は、ZTR 指数によって定性的または定量的に測定できます。

源となる堆積物内の重鉱物は、河川や通常は海岸の低エネルギー環境に蓄積することで、経済的な濃度に達します。海岸砂鉱床では、海岸で最もエネルギーが低いゾーンはスワッシュゾーンで、ここで乱流が海岸面に打ち寄せてエネルギーを失います。このゾーンでは、より重い粒子が蓄積して、付随する石英粒子よりも密度が高いため、漂着します。このため、海岸砂鉱床は「海岸線堆積物」と呼ばれることがよくあります。

重鉱物の堆積物の大きさと位置は、海岸に到達する波のエネルギー、海岸堆積物の平均粒径、および現在の海面の高さによって決まります。

現代に形成された特定の砂浜鉱床に関する逸話的な報告によると、最も豊富な鉱物は、砂浜の堆積物のほとんどを流し去るほどのエネルギーを持つ嵐の際に発生する傾向があり、これは軽い鉱物に有利なプロセスである。結果として残された「クリンカー」砂は、大きな嵐の後の干潮時に採掘されたものであり、砂浜鉱床のほとんどがこのようなサイクル中に形成されたことを示唆している。

化石化した 砂丘系は、海から来たものであり、また以前の氷河内高地の名残であることが多いため、重鉱物砂の採取によく利用されます。

海岸線が海から隆起する地殻変動により、海岸線が満潮線より上に取り残され、重い鉱物砂が閉じ込められることもあります。同様に、海岸線の沈下により水没した海岸線は、堆積物に覆われるか、海から隆起するまで、多くの場合、何百万年もの間、保存されることがあります。

重鉱物砂鉱床の具体的なトラップサイトは岬の風下側の海岸で、低エネルギーゾーンが沿岸漂流物によって運ばれた堆積物を捕らえる場所です。また、砂鉱床に流れ込む川の河口に発達した砂州は、波のふるい分け作用が最も効率的である豊富なトラップサイトです。これは、移動できないほど重い鉱物が海岸のさらに下方に漂流するよりも 地峡に堆積するためです。

ナミビアの海岸には、経済的なダイヤモンドを含んだ砂浜があり、 防波堤を建設したり、海岸線の一部を隔離したりして利用されています。海岸は非常に隔離されているため、ダイヤモンドを探すために、岩盤まですべて処理されることもあります。このような鉱床は世界中で探されていますが、高価な石が散発的に報告されていますが、経済的な量の堆積物の例はありません。

海岸の砂や化石化した海岸砂金の採掘は、広大な地域の露天掘りが必要となるため、しばしば議論を呼んでいます。多くの場合、この土地は生態学的に敏感な環境にあり、痩せた砂質土壌に形成された脆弱な生態系を含んでいます。

採掘プロセスは、オーストラリアで行われている採掘作業を理想的にモデル化しており、露天掘りの後に、生態学的に類似した種による集中的な再植生、砂丘を含む土地の元の形状への再整形、地下水資源の管理など、採掘エリアの再生が行われます。^{[3]現代の採掘慣行は、}静電鉱物分離プロセスの出現により、浚渫作業よりも乾式採掘を好む傾向があります。

実際には、サハラ以南のアフリカの鉱床の採掘のすべてが環境に配慮した方法で行われているわけではないが、南アフリカの鉱山の中には砂丘の再生を行っているところもある[1]。南米沿岸、特にチリとエクアドルの採掘は環境に配慮した方法で行われている。

環境的および政治的に敏感な鉱物砂の採掘事業で世間の注目を集め、採掘計画に対する環境保護運動を活発化させた例としては、西オーストラリア州のチュアート・ラドロー鉱物砂鉱山や、オーストラリアのクイーンズランド州にあるレインボービーチとフレーザー島を保護するための自然保護活動の集大成などがある。後者のキャンペーンは政府へのロビー活動に成功し、フレーザー島とレインボービーチはオーストラリア高等裁判所によって保護されたが、チュアート・ラドローキャンペーンは西オーストラリア沿岸部のチュアート森林での採掘作業を阻止できなかった。 ^[4]

同様の鉱物砂の採掘作業は、ニューサウスウェールズ州ホークスネストの国立公園内およびその隣接地で35年間行われ、クイーンズランド州ストラドブローク島でも継続されています。

• 鉱石生成
• 黒砂