2014. 4. 24. 10:49ㆍ# 공부방
광화유체의 침전
⑴ 마그마 분화 광상의 생성
- 화성분화작용의 직접적인 결과로 생성됨.
- 일반적으로 산화물이나 황화물보다 규화물 용융체가 더 우세한 모액으로부터 마그마 광석의 침전은 네 가지 과정으로 일어남
⇒ 정출하는 광물의 침전과 축적, 마그마 쳄버의 벽이나 바닥에서 직접적인 결정작용, 마그마성 유체의 분리와 고화작용, 경제성 있는 부성분 광물을 수반하는 화성암의 고 결작용,
① 마그마 퇴적작용 또는 분화적 마그마 퇴적작용
- 마그마가 대류운동을 할 때 결정의 비중, 입도, 모양에 따라 분급된 선별적 퇴적작 용이 일어날 경우를 말함.
- 마그마의 점성이 충분히 낮을 경우 밀도가 더 큰 결정이 마그마 쳄버의 바닥에 가 라 앉는다는 사실에만 의존함.
- 마그마의 분화퇴적작용이 일어난 곳에서 성층구조가 나타남.
- 성층구조는 크롬철석, 자철석, 또는 티탄 철석을 함유하는 염기성 또는 중성 화성암 에서 두드러지고 분화작용 중의 여러 과정에 의해 생성될 수 있음.
② 마그마 쳄버 바닥이나 벽에서 광물의 직접적인 정출
- 용융체의 전정이나 바닥에서의 용융 온도 구배, 단열 구배, 그리고 열손실에 의한 결정작용과 침전 작용에 의해 생성될 수 있음.
- 성층구조의 원인을 마그마 쳄버 바닥 가까이에서의 각 광물종의 주기적 결정작용의 정도에 기인한다고 봄.
- 주기적 결정작용의 정도는 염기성 마그마와 산성마그마의 혼합정도에 관계 있음.
③ 마그마 기원 유체의 분리작용과 궁극적인 고화작용
- 광석의 침전 맥락에서 결정의 침전이나 마그마기원 유체의 주입 이후에 황화물 유 체 속으로 친황원소의 농집은 Fe, Cu, Ni, Zn, Pt-Pd-Rh-Re-Os-Ir, Ag-Au를 특정 지역에 고정시킴.
- 온도가 떨어짐에 따라 그 원소들은 용리작용에 의해서 스스로 부분적 재분포를 함.
- 1000℃ 부근의 고온에서 형성된 하나의 황 이온을 갖는 황화광물 고용체들은 온도 하강에 따라 불혼화 되어 약 600℃에서 Cu-Ni-Fe-S 이온들이 자류철석, 펜틀란다 이트, 황동석, 벨리라이트 순서로 분리되기 시작 함.
- 층상의 염기성 관입암층 내의 산화광물들도 용식, 성장, 그리고 광물입자 사이의 미 세한 반자형 결정의 연결에 의해 사슬구조 형석 등에 의해 재 조절 됨.
④ 운반되거나 후기에 정출되는 부성분 광물들을 포함
- 괴상의 화성암체에 경제성이 있는 부성분 광물의 농집은 광무의 종류와 분화정도에 따라 크거나 작을 수 있음.
- 어떤 화성 분화물의 경제성 여부는 모자나이트, 석석 또는 티탄철석과 같은 함유된 부성분광물의 가치에 따라 결정됨.
⑵ 카보나이트의 생성
① 맨틀의 탈가스작용, 알카리 암석 형성과정 및 알카리 마그마의 진화와 관련된 탄산염 이 풍부한 화성암으로 정의됨.
② 열수활동과 더불어 실제 Ca-Fe-Mg탄산염 용융체의 관입, 냉각 그리고 결정작용으로 부터 생성됨.
⑶ 열수유체로부터의 침전
① 광화용액은 염분도가 높고 Na, K, Ra, Cs, Ac, Sr, Ba, Mg, S, CO2 그리고 금속의 농도가 높음.
② 불규칙적이지만 화학적으로 비활성인 통로를 따라 위로 움직이는 유체
- 비등, 냉각, 압력과 용해도 감소에 따른 베르누이 효과, 압력변화 때문에 광석광물이 침전됨.
- 침전된 광물은 유체 이동 통로의 양벽을 피복하면서 연속적인 누피구조를 생성
⇒ 열극 충진 광상이라 함.
③ 유체 내 유동성 용해성분을 갖고 반응성이 높은 모암속의 통로를 횡산하는 다른 유체
- 모암, 단층점토 및 초기 침전광물과 반응하여 풍부한 음이온, 양이온, 복합이온, H+, (OH)-, 그리고 물의 교환작용이 일어남.
- 침전된 광물상들은 정상적으로 대규모 교대작용이나 화학적 대치작용과 함께 모암 과 복잡한 관계를 이루게 됨.
- 교대조직을 볼 수 있는 곳에서 오래된 것과 새로운 것의 화학적 상호작용은 명백함.
- 대체로 교대작용은 화학적 요인, 열극 충진 작용은 기계적 요인에 의해 제한됨.
④ 광석광물의 침전에 대한 네가지 주요원인
- 온도변화에 따른 평형효과
․열극을 상승하는 액상 유체는 지하수와 혼합이나 차가운 모암에 대한 열손실에 의 해서 냉각되기고 하며, 아래로부터 그 유체를 뒤따르는 뜨거운 기체나 유체에 의해 가열되기도 함.
․가열이나 냉각은 최소한 네 가지 방법으로 침전을 야기 시킴.
황화물, 산화물, 탄산염, 황산염 광물 등의 용해도에 영향을 줌.
금속 복합이온의 결합과 해리, 그에 따른 용액의 안정성에 영향을 줌.
Cl-와 (HS)-간은 이온의 이온쌍가수분해 상수에 영향을 주어 금속복합물에 수 반된 가용성에 영향을 끼침
산소분압 즉 산화전위에 영향을 끼쳐서 SO42-, (HS)-, H2S의 상대적 이온수에 영향을 줌.
․좁은 범위 내에서 장시간에 걸친 20℃정도의 온도강하는 상당량의 광물침전을 일으 킴.
- 압력변화효과
․압력강화 효과는 비등과 throttling임.
․비등
유체가 가열되어 유체의 끓는 점을 지나는 경우 의미
온도변화 없이 뜨거운 유체의 압력 감소에 의해 일어나기도 함.
두 가지 중요가치
일반적으로 HF와 HCl같은 휘발성분이 기상으로 유출되므로 잔류액상은 좀 더 알칼리성이 되고, 그 결과 유체의 금속운반 능력이 감소됨.
물의 증발에 의해 잔류액상 내 비휘발성 용질의 농도가 증가
⇒ 이 두 가지 효과는 용해된 광화성분의 침전을 유도함.
․Throttling
유체 압력이 암압에서 정수압으로 전환되면서 일어남.
각력대로 상승하던 광화유체는 단열팽창에 따른 압력감소 때문에 광석광물을 침 전시킴.
열손실이 없는 감압작용이므로 ‘단열감압작용’이라고 부름.
․압력효과는 온도효과와 더불어 운반중인 광화성분을 침전시키는 원인임.
- 모암과의 화학반응 효과
․모암 내 규산염광물의 변질작용은 H+와 H2O를 소모하는 가수분해작용과 수화작용 을 수반하고, 변질 유체 속으로 알칼리와 알칼리 토금속 이온의 역 확산을 일으킴
⇒ 인접 광맥 내에서 침전을 야기 시킴.
예1) 상동 W광상 : 묘봉 Slate내에 약 5~6m정도의 석회암층이 형성되었으며 이 안 에 W광상이 있음 (광화유체와 석회암과 반응하여 광상을 형성)
예2) 동양활석광상 : 돌로마이트내 Mg을 용탈해서 활석이 침전
3CaMg(CO3)2 + 4SiO2 + 2H2O → Mg3Si4O10(OH) + 3CaCO3 + 3CO2
(Dolomite) (Talc) (Calcite)
예3) 옥방 Scheelite(CaWO4) 광상
⇒ Amphibolite는 Ca가 풍부하므로
이 구간에만 CaWO4광상을 형성
- 용액간의 혼합
․어떤 성분에 대한 희석작용은 어떤 복합물의 해리를 일으키고 금속과 이온의 재결 합을 유도하여 침전을 야기 시킬 수 있음.