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.