水力採掘

水力採掘の前身は、地表水路採掘法にあり、これは「ハッシング」としても知られ、地表の水流を迂回させて金を含む砂利を侵食するものでした。この技術は、紀元前と紀元後の最初の数世紀にローマの鉱夫によって沖積層を侵食するために開発されました。^{[ 2 ]}ローマ人は、スペインのラス・メドゥラスとイギリスのドラウコティで、表土と金を含む堆積物を除去するために地表水路採掘法を使用しました。イングランド北部のノース・ペナイン山脈での後の考古学的調査では、ハッシングが中世以降の鉛採掘地帯で使用された水力採掘技術であることが判明し、18世紀には広く普及していた証拠があります。^{[ 3 ]}

紀元前1世紀から紀元後1世紀にかけて、ローマ帝国がヨーロッパで急速に拡大していた頃、ローマの技術者たちは水を大規模に利用しました。後に「水圧採掘」として知られるようになった手法を用い、ローマ人は採掘予定地のすぐ上にある貯水池に大量の水を貯め、それを急速に放出しました。その結果生じた水の波が表土を洗い流し、岩盤を露出させました。岩盤中の金鉱脈は様々な技術を用いて採掘され、再び水力を使って堆積物を取り除きました。ラス・メドゥラスとその周辺地域に残る遺跡は、豊富な砂金鉱床の水圧採掘によって形成された巨大なバッドランドの景観を今に伝えています。

ラス・メドゥラスは現在、ユネスコの世界遺産に登録されています。この遺跡には、少なくとも7つの長さ30マイル（48km ）にも及ぶ大規模な水道橋の遺構があり、大量の水をこの地に供給していました。金採掘作業は、紀元1世紀に出版された大プリニウスの博物誌で鮮やかに描写されています。プリニウスは紀元70年代にヒスパニア・テラコネンシスで財務官を務めており、自ら採掘作業を目撃しました。南ウェールズのドラウコティでは、ローマ時代の金鉱山の地表遺構の考古学的調査により、主要な採掘場の上に複雑な水道システムが記録されています。この遺跡は、ナショナル・トラストによって、イギリスで唯一知られているローマ時代の金鉱山として特定されています。^{[ 4 ] [ 5 ]} 

高圧の水をホースとノズルを通して金を含む高地の古砂礫層に噴射する、現代の水力採掘法は、1853年のカリフォルニア・ゴールドラッシュの際に、エドワード・マッテソンによってカリフォルニア州ネバダシティ近郊で初めて使用された。^{[ 6 ]}マッテソンはキャンバス製のホースを使用していたが、 1860年代までにクリノリン製のホースに置き換えられた。 ^{[ 7 ]}カリフォルニアでは、水力採掘では、採掘対象地域より数百フィート高い貯水池まで、高所から長距離にわたって水を運ぶことが多かった。カリフォルニアの水力採掘は砂礫層を利用したため、砂金採掘の一種であった。

カリフォルニアの初期の砂金採掘者たちは、処理できる砂利の量が多いほど、より多くの金が見つかる可能性が高いことを発見した。パン、スリュースボックス、ロングトム、ロッカーといった道具を使う代わりに、採掘者たちは協力して、より多くの砂利をより迅速に処理する方法を模索した。水力採掘は、砂金採掘の中で最大規模かつ最も破壊的な形態となった。水は次第に狭くなる水路に導かれ、大きなキャンバス製のホースを通って、「モニター」と呼ばれる巨大な鉄製のノズルから噴出した。この極めて高圧の水流は、巨大な水路を通して丘陵地全体を洗い流すために使用された。

1860年代初頭、水力採掘が最盛期を迎える頃には、小規模な砂金採掘によって豊富な地表砂鉱床はほぼ枯渇しており、鉱業はより大規模な組織と多額の資本を必要とする硬岩採掘（カリフォルニアでは石英採掘と呼ばれる）または水力採掘へと移行した。1880年代半ばまでに、水力採掘によって1100万オンス（2006年半ばの価格で約75億米ドル相当）の金が採掘されたと推定されている。

環境への影響

水力採掘は、州に数百万ドルの税収をもたらし、山岳地帯の多くの鉱山労働者を支えた一方で、カリフォルニアの河川沿いの自然環境と農業システムに壊滅的な影響を与えた。数百万トンもの土砂と水が山間部の小川に運ばれ、そこからサクラメント渓谷へと流れ込む川へと注ぎ込まれた。川が比較的平坦な渓谷に到達すると、水の流れは緩やかになり、川幅は広がり、堆積物が氾濫原や河床に堆積したため、川の水位が上昇し、流路が変わり、堤防を越えて氾濫し、特に春の雪解け時には大規模な洪水を引き起こした。

サクラメント渓谷の都市や町では、壊滅的な洪水がますます頻繁に発生し、河床の上昇により河川の航行がますます困難になった。金鉱採掘の恩恵と災いをメアリーズビルほど経験した都市は他にないだろう。ユーバ川とフェザー川の合流点に位置するメアリーズビルは、北部の丘陵地帯へ一攫千金を求めて向かう鉱夫たちの最後の「出発点」だった。サンフランシスコからの蒸気船は、鉱夫と物資を乗せてサクラメント川を遡り、フェザー川を下ってメアリーズビルに到着し、そこで乗客と貨物を降ろした。

メアリーズビルは最終的に、洪水や土砂から街を守るために複雑な堤防システムを建設した。水力採掘はメアリーズビルの洪水問題を著しく悪化させ、フェザー川の水深を極度に浅くしたため、サクラメントからメアリーズビルの埠頭まで航行できる蒸気船はほとんどなくなった。こうした採掘作業によって生じた土砂は、メアリーズビル近郊のユバ金鉱地帯で採掘浚渫船によって再処理された。

水力採掘跡地に残された壮大な浸食地形は、カリフォルニア州ネバダ郡のマラコフ・ディギンズ州立歴史公園で見ることができる。^{[ 8 ]}

サンフランシスコ湾は、ゴールドラッシュの時代に汚染副産物の排出先となった。水力採掘によって、シエラ山脈の鉱山からサクラメント川を経てサンフランシスコ湾へと流れ込む「スリッケン」と呼ばれる有毒廃棄物の痕跡が残された。 ^{[ 9 ]}スリッケンには水銀などの有害金属が含まれていた。この時期、鉱業は15億立方ヤードもの有毒なスリッケンをサクラメント川に放出した。スリッケンはカリフォルニアの水路を通って流れ、その毒素を地域の生態系や水路に沈着させた。^{[ 10 ]}

近隣の農地が汚染され、水力採掘の使用に対する政治的な反発が起こった。汚染物質はサクラメント川を流れ、サンフランシスコ湾に堆積した。現在、サンフランシスコ湾は依然として危険なほど水銀に汚染されている。湾が自然に水銀を除去するには、さらに1世紀かかると推定されている。^{[ 10 ]}

この技術は、カリフォルニアで採用され広く普及したことから、しばしばカリフォルニアと関連付けられるが、オレゴン州（1856年ジャクソンビル）、コロラド州（ 1860年クリアクリーク、セントラルシティ、ブレッケンリッジ）、モンタナ州（1865年バナック）、アリゾナ州（ 1868年リンクスクリーク）、アイダホ州（ 1863年アイダホシティ）、サウスダコタ州（1876年デッドウッド）、アラスカ州（1920年フェアバンクス）、ブリティッシュコロンビア州（カナダ）、そして海外にも広く輸出された。ジョージア州ダロネガでは広く使用され、発展途上国では現在も使用されており、しばしば壊滅的な環境被害をもたらしている。この採掘方法による破壊的な影響により、 「ログキャビン・ナチュラリスト」のエドウィン・カーターは、1875年から1900年にかけてコロラド州ブレッケンリッジで採掘から野生生物標本の収集に転向した。

水力採掘はオーストラリアのゴールドラッシュ時代に行われ、水力水路採掘と呼ばれていました。特筆すべき場所の一つは、ビクトリア州オメオ近郊のオリエンタル・クレームズで、1850年代から1900年代初頭にかけて行われ、その被害の痕跡が今日でも数多く残っています。^{[ 12 ]}

水力採掘は、1860年代にニュージーランド南島で起こったセントラル・オタゴのゴールドラッシュで広く用いられ、現地では「水路採掘」とも呼ばれていた。

1870年代から、水力採掘はマレー半島の沖積錫鉱の主力となった。^{[ 13 ]}フロリダ州ポーク郡では、かつてリン鉱石の採掘に 水力採掘が用いられていた。^{[ 14 ]}

南アフリカのランド金鉱地帯では、イーストランド金ウラン会社（ERGO）と呼ばれる金鉱滓再処理施設が1977年から稼働している。^{[ 16 ]}この施設は油圧モニターを使用して、古い（そして結果としてより高品位な）鉱滓堆積場からスラリーを作り、それを選鉱プラントまで長距離ポンプで送る。

この施設では、毎月約200万トンの鉱滓を処理しており、処理コストは1トンあたり3.00米ドル未満（2013年）です。金の回収率はわずか0.20g  /tですが、回収にリスクの高い高価な採掘や製錬は必要なく、処理コストが非常に低いため、低い収率は補われています。^{[ 17 ]}

生成された鉱滓は市街地からさらに離れた場所に汲み出され、商業的に価値のある地域に近接し、かつて鉱滓で覆われていた土地の経済開発を可能にする。ヨハネスブルグ周辺にかつて存在した黄色い鉱滓堆積場は、今ではほとんど見られなくなり、古い写真でしか見ることができない。

適切な経済条件が整えば、ウランや黄鉄鉱（硫酸製造用）も副産物としてプロセス流から回収可能である。