2014. 3. 31. 07:35ㆍ# 공부방
열수 용액 (Hydrothermal solution)
① 열수 용액의 생성
- 정출작용이 계속됨에 따라 후기의 저온성 정출광물과 함께 보다 가볍고 알칼리성이 며 수분과 휘발성분이 풍부한 물질들이 마그마 쳄버 상부에 축적.
- 이들 휘발성 물질들은 마그마 분화산물을 운송하며 상승하면서 광상생성에 기여
- 이를 마그마수 또는 지표면에 유출된 적이 없어 새롭고, 신선하며, 오염되지 않았다 는 의미로 ‘juvenile water’ (처녀수) 라고부름.
- 이와 같이 휘발성 물질과 저온성 광물이 용존 된 물로부터 마그마와 관련된 페그마 타이트, 열수용액 및 기성유체가 생성됨.
② 포함 물질
광화유체들은 동, 납, 아연, 은, 금, 그 외 다른 원소들 즉 LIT(large ion lithophile)인 Li, Be, B, Rb, Cs 등의 원소, 그리고 Na, K, Ca, Cl, CO2와 같은 알칼 리, 알칼리 토금속 및 휘발성 물질을 포함한다. 이 유체들은 열수에 의한 금속의 운송 에 매우 중요한 역할을 한다.
③ 마그마수의 조성 결정 요소
- 마그마 형태와 정출과정
- 마그마에서 분리되는 과정과 이후의 온도, 압력
- 마그마수가 이동할 때 혼합되었을 다른 물의 성질
- 모암과의 반응 등에 의해 결정된다.
④ 마그마 속에는 1~15%의 물을 포함하고 있으며 분화후기, 휘발성분을 많이 갖고 있어 자체 압력이 증가하면 약한 암석의 틈 등에 끼어든다. 마그마성 유체내의 휘발성분은 암석 내 투과력과 금속운송능력을 가진다.
⑤ 마그마의 분별정출 과정 말기에는 수분이 풍부한 유체가 마그마에서 분리된다는 것이 다. 분리되는 물의 양은 마그마 내 물의 함량, 유출과 유입의 균형관계, 주변 모암의 공극률과 투수율, 마그마의 압력, 광물의 정출온도 등의 여러 요인과 함수관계에 있다.
⑥ 마그마 상부가 붕괴되면 초임계상태의 물들은 물방울들로 분리되면서 친수성 원소나 이온들을 흡수한다.
- 여러 가지 지구화학적 원인 때문에 후기 마그마에 농집되는 Be, Li, Rb 같은 LIL원
소, 여러 가지 광석 광물 성분과 휘발성분, 불활성 원소
- 염소, 황, 일산화탄소, 이산화탄소, 인, 붕산염, 텅스텐산염, 몰리브덴염 등과 같이 규산염 용융체 보다는 물이나 기상에서 물리화학적으로 더 잘 용해될 수 있는 원소
- Cl- 이온을 갖는 Na+, K+, Ca+ 그리고 Cu+, Cu2+, Zn2+ 등과 같이 고온의 수용액에서 안정한 분자 복합체나 이온 복합체를 형성할 수 있는 이온
⑦ 열수용액에 영향을 미치는 여러 요인들
- 온도 : 온도의 증가에 따라 용해도 증가
- 압력 : 압력의 증가에 따라 용해도 약간 증가
- pH : 온도와 압력의 증가는 열수 용액의 pH를 떨어뜨린다.
단, 열수 용액의 pH는 중성에서 크게 벗어나지 않으며, 염소 이온의 농도가 높
은 열수 용액은 온도가 하강함에 따라 약산성이 된다.
⇒ 대부분의 열수용액은 중성에서 약산성을 보인다. 즉, 강산성과 염기성 유체는 특 수한 환경에서만 생성되는 예외적 존재이다. 대부분 지각 암석은 규산염 광물이나 탄산염 광물로 구성되는데, 이들은 산성용액과 반응하여 H+를 소모하며 pH를 상승시 킨다.
규산염 광물이나 탄산염 광물로 구성된 암석을 통과한 산성 용액은 어느것이나 결 국 중성이나 알칼리성이 된다. 따라서 지표부근의 광화유체는 거의 중성 또는 염기 성이다. 만일 그렇지 않다면 열수 용액은 주변모암과 급속히 반응하게 된다. 같은 경우로 지표부근 대부분의 지표수는 약산성이나 지하심부로 내려가면서 중성이나 알 칼리성으로 된다.
마그마의 상승하는 광화유체는 처음에는 산성이며, 산성에서 용해될 수 있는 금속 의 침전은 용액이 중화될 때 일어난다.
- 밀도 : 용액의 점성과 유동성에 영향을 미치고 광화성분의 용해도를 제한한다.
⑧ 광석 광물의 운반과 침전에 영향을 미치는 열수용액의 요인
- 높은 온도-압력 영역에서 비등곡선을 지나는 낮은 온도-압력 영역으로의 변화는 광
화유체의 밀도를 감소시키는데 이는 용질의 용해도 감소와 침전을 유발시킨다.
- 열수용액의 밀도가 감소함에 따라 염소이온 복합체가 거의 해리되어 알칼리 및 천금 속 염소이온 복합체는 더 낮은 온도-압력에서 분리된다. 천금속은 비교적 높은 온도 압력 조건에서는 용해되어 안정하게 운송되지만, 비교적 낮은 온도-압력조건에서는 황 과 재결합하여 안정한 황화광물 결정을 생성시킨다.
이와 같은 두 가지 결과는 열극을 따라 상승하는 모든 유체가 높은 온도-압력 영역 에서 낮은 온도-압력 영역으로의 변화를 겪기 때문에 열수용액의 운반과 침전에 대한 여러 가지 과정을 설명할 수 있게 한다.
⑨ 마그마로 인한 열수용액의 구성
- 수분 : 운송매질 역할
- 휘발성분 : 용제 역할 (다른 물질을 녹기 쉽게 하기위하여 가해지는 물질)