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헤르시니안 화강암의 열수변질과 지열시스템의 진화(Portugal)

전문가 제언: ○ 열수변질 작용(Hydrothermal alteration)은 지하 심부에서 열수에 의하여 암석이 변질되는 현상으로, 화성작용의 후기현상으로서 생성된 광물에 따라 플로피라이트화 작용, 견운모화 작용, 규화 작용, 점토화 작용 등이 나타난다. 녹색 응회암지역의 변질작용이나 온천여토가 형성되는 변질작용은 그 대표적인 작용의 예이며, 일반적으로 암석이 약화되는 특징을 보인다.

○ 최근 안정 동위원소 연구로 물-암석 반응의 정량화 연구가 활발히 이루어지고 있다. 화강암지역의 암석의 산소 동위원소 비는 지하수에 의하여 열수변질을 받았을 경우 암석의 산소 동위원소 비가 변질을 받지 않은 신선한 암석에 비하여 가벼운 산소 동위원소 비가 부화되어 산소 동위원소 비 값이 작아지는 현상이 나타난다.

○ 물-암석의 반응에 의한 열수변질 시 W/R(Water/Rock)의 비가 작고, 암석의 산소 동위원소 비가 지배적인 시스템에서는 유체의 동위원소 비가 변화하고, 반대로 W/R의 비가 크고, 물의 산소 동위원소 비가 지배적인 시스템에서는 암석의 동위원소 비가 변화한다. 이 현상에서 산소 동위원소 비의 질량평형을 이용하여 W/R의 비를 계산할 수 있다. 이처럼 온천지역에서 온천수의 동위원소 비를 분석하면 온천지역의 지하에서 일어난 물-암석 반응 시 W/R 비를 정량화할 수 있다.

○ 안정 동위원소 비는 화학적, 생물학적, 비가역적 과정 등에의 동위원소 분별(isotopic fractionation)이 일어난다. 동위원소 분별의 원인이 지질학적 여러 과정에 의하여 일어나기 때문에 동위원소 비를 분석하여 과거에 일어난 지질학적 여러 과정을 해석할 수 있게 된다.

○ 일반적으로 안정 동위원소(16,17,18O)는 지질학에서 물질의 기원, 생성환경 해석 등에 많이 이용되고, 방사성 동위원소(14C)는 절대연령 측정이나 트레이서(tracer)로서 많이 활용된다. 안정 동위원소는 핵종이 안정하여 반감기로 핵붕괴를 하지 않는 원소이다. 반면 방사성 동위원소는 불안정한 핵종으로 반감기로 방사성 붕괴가 일어나는 핵종이다.

저자: Jose M. Marques et al.
자료유형: 학술정보