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남아프리카공화국의 요하네스버그 부근에 있는 세계 최대의 금광 지대인 비트바테르스란트(Witwatersrand) 분지는 30억 년의 긴 지질학적 역사가 있으며, 과거 해수에 의해 반복적인 침수를 경험한 고대 해저분지다. 1852년 영국의 광부였던 J.H. Davis는 비트바테르스란트에서 첫 번째 금을 발견하여 남아프리카 골드러시(Gold rush)를 일으켰고, 그 후 이곳에서는 훨씬 더 많은 금 매장지가 발견되었다. 비트바테르스란스는 수십 년 동안 지질학자들의 연구 대상이었지만 금과 우라늄 광석이 형성된 기원은 밝혀지지 않았다. 캐나다와 Ocean Research Kiel의 GEOMAR Helmholtz Centre 연구원들은 최근 과학 저널 Precambrian Research 에 비트바테르스란트에서 발견된 금과 우라늄의 형성 메커니즘의 일부를 알아내는 데 성공했다고 발표했다. 이 연구에서 연구원들은 고해상도 스캐닝 및 투과형 전자 현미경을 사용하여 광상 표본을 분석하고 2D와 3D 소프트웨어를 사용하여 데이터를 처리했다. 연구의 제1 저자인 GEOMAR의 Sebastian Fuchs 박사는 '우리는 지구상 최초의 생물체로부터 파생된 유기물에 의해 형성된 화석 연료가 우라니나이트 나노 입자를 응집시켜 우라늄 광석을 형성했음을 알 수 있었다'고 설명했다. 그는 또한 뜨거운 열수 유체는 용해된 금을 운반하고 수중유적형 유화액(oil-in-water emulsions)을 침전지에 형성하였고, 열수 유체 속의 기름방울은 자연 금에 화학적 공침을 효과적으로 일으켜 매우 복잡한 구조의 금과 우라늄 광석을 형성했다고 설명했다. 연구원들은 고해상도 이미지 처리 기법을 사용하여 현재까지 알려지지 않은 광석의 형성 과정을 시각화할 수 있었는데, 이 과정에서 석유의 이동이 금속의 분포와 응집에 중요한 역할을 했다고 설명했다. Sebastian Fuchs 박사는 '우리는 석유와 금속 간의 친밀한 공간적 관계를 보게 되어 놀라웠으며, 이 연구가 새로운 광상(mineral deposits)을 탐사하기 위한 산업과 과학에 새로운 자극을 주기를 희망한다'고 말했다. 이 방법으로 이제는 해저에 있는 밀리미터(mm)에서 나노미터(nm) 범위의 광석 입자뿐만 아니라 미생물과 같은 가장 작은 화석과 생물도 연구할 수 있다고 한다. Fuchs 박사는 '아마도 언젠가는 채취된 원유에서 금속을 추출하는 것이 가능할 것'이라고 덧붙였다. |
