[논문]주 에티오피아 열곡대 내 온천수의 산출특성 및 천열수형 광상의 부존 잠재성

문동혁; 김의준; 고상모

doi:10.9719/eeg.2013.46.3.267

주 에티오피아 열곡대 내 온천수의 산출특성 및 천열수형 광상의 부존 잠재성
Occurrences of Hot Spring and Potential for Epithermal Type Mineralization in Main Ethiopian Rift Valley 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.46 no.3, 2013년, pp.267 - 278

문동혁 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) , 김의준 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) , 고상모 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부)

초록
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동아프리카 열곡계는 천열수 금-은 광상을 배태하고 있는 것으로 알려져 있으며, 그 대표적인 예로서 에티오피아에 발달된 열곡대는 제 4기 복마그마 화산활동과 관련하여 광화작용이 수반된다. 주 에티오피아 열곡대의 형성과정 동안 발달된 대규모의 지루-지구 구조는 마그마의 관입과 열수유체의 순환을 위한 열린 공간을 제공하였다. 최근 들어, 에티오피아 열곡대 및 다나낄 함몰지 내 천열수형 광화작용이 보고되고 있어, 주 에티오피아 열곡대 내 대규모 열수변질대의 발달(샬라, 랑가노, 알라로베다)과 온천수에 대한 관심이 높아지고 있다. 온천수의 지표산출은 주로 비등천(샬라) 또는 간헐천(알라로베다)의 형태로 이루어지고 있으나, 일부 지역은 지하수면의 하강으로 폭발적인 비등과 분출이 관찰되지 않는다. 온천수의 지표 분출과 관련하여 주변 암석들은 주로 석영, 카올리나이트, 일라이트, 스멕타이트, 녹니석의 광물조합을 갖는 암석으로 변질되어 있다. 온천수는 중성 내지 약한 알카리(pH 7.88~8.83)의 특성을 보이고, 대체적으로 중탄산염 유체로 분류된다. 온천수 내 금과 은 및 기타 수반원소들의 함량은 상당히 낮으나, Se의 함량이 최대 26.7 ppm으로 나타났다. 반면에 온천수 주변 규질 퇴적물들은 Pb(최대 33 ppm, 샬라), Zn(최대 313 ppm, 샬라), Cu(53.1 ppm, 데마에고나), Mn(최대 0.18 wt%, 샬라) 등으로 다소 부화되어 있다. 결론적으로 온천수내 높은 Se 함량과 규질 암석내 Pb, Zn, Cu, Mn 이상 및 최근 천열수형 광화작용의 발견은 주 에티오피아 열곡대내 천열수형 광상의 부존 가능성에 관한 기대를 높인다.

Abstract ▼ AI-Helper

The East African Rift System(EARS) is known to be hosted epithermal Au-Ag deposits, and the best-known example is Main Ethiopian Rift Valley(MER) related to Quaternary bimodal volcanism. Large horst-graben system during rifting provides open space for emplacement of bimodal magmas and flow channel of geothermal fluids. In recent, large hydrothermally altered zones(Shala, Langano, and Allalobeda) and hot spring related to deeply circulating geothermal water have been increasing their importance due to new discoveries in MER and Danakil depression. The hot springs in Shala and Allalobeda occur as boiling pool and geyser on the surface, whereas some areas didn't observe them due to decreasing ground water table. The host rocks are altered to quartz, kaolinite, illite, smectite, and chlorite due to interaction with rising geothermal water. The hot springs in MER are neutral to slightly alkaline pH(7.88~8.83) and mostly classified into $HCO_3{^-}$ type geothermal water. They are strongly depleted in Au, and Ag, but show a higher Se concentration of up to 26.7 ppm. In contrast, siliceous altered rocks around hot springs are strongly enriched in Pb(up to 33 ppm, Shala), Zn(up to 313 ppm, Shala), Cu(up to 53.1 ppm, Demaegona), and Mn(up to 0.18 wt%t, Shala). In conclusion, anomalous Se in hot spring water, Pb, Zn, Cu, and Mn in siliceous altered rocks, and new discoveries in MER have been increasing potential for epithermal gold mineralization.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이번 조사는 주 에티오피아 열곡대내 대규모 지구조적 약선대를 따라 지열수의 순환과정에서 지표로 분출되는 온천수 및 주변 규질 암석들의 산출특성을 제시하고자 한다. 또한 온천수의 조성을 바탕으로 천열수형 광화작용을 야기하는 광화유체로서의 가능성을 검토하는데 그 목적이 있다.
이번 조사는 주 에티오피아 열곡대내 대규모 지구조적 약선대를 따라 지열수의 순환과정에서 지표로 분출되는 온천수 및 주변 규질 암석들의 산출특성을 제시하고자 한다. 또한 온천수의 조성을 바탕으로 천열수형 광화작용을 야기하는 광화유체로서의 가능성을 검토하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

45 µm Syringe 필터를 이용하여 필터링을 하였으며, 양이온들(Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, Sr²⁺, Li⁺)은 pH 2 이하의 HNO₃를 이용하여 산처리를 한 후 ICP-MS를 이용하여 분석하였다. HCO₃^-의 측정은 페놀프탈레인지시약 및 브로모 크레졸과 메틸레드를 혼합한 지시약 1~2 방울을 시료에 첨가한 후 0.02N 염산으로 적정하였다. SO₄^2-, Cl^- , Br^-과 같은 음이온의 경우는 Ion Chromatography(IC)를 통해서 분석이 이루어졌다.
02N 염산으로 적정하였다. SO₄^2-, Cl^- , Br^-과 같은 음이온의 경우는 Ion Chromatography(IC)를 통해서 분석이 이루어졌다.
금-은 및 미량원소들(Pb, Zn, Cu, Mn 등)의 분석은 양이온 분석과 마찬가지로 채취된 온천수를 0.45 µm Syringe 필터를 이용하여 필터링한 후 한국지질자원연구원 지질자원분석실에서 운영하고 있는 PerkinElmer DRC II ICP-MS를 통하여 금-은 및 미량원소들의 분석이 이루어졌다.
채취된 온천수 시료들은 지구화학 분석을 위해서 0.45 µm Syringe 필터를 이용하여 필터링을 하였으며, 양이온들(Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Sr2+, Li+)은 pH 2 이하의 HNO3를 이용하여 산처리를 한 후 ICP-MS를 이용하여 분석하였다.

대상 데이터

주 에티오피아 열곡대내 지열수계의 특성을 파악하기 위해, 현재 지표로 분출되고 있는 온천수(Shala, Langano, Demaegona, Fantale, Allalobeda, Afdera) 및 지열수와의 반응에 의해 규화작용을 받은 규질 암석들(Shala, Langano, Demaegona)들을 채취하였다. 온천수는 채취한 후 현장에서 pH, 온도, 전기전도도의 측정이 이루어졌으며, 그 결과는 Table 1에 제시되어 있다.

성능/효과

온천수 주변 규질 암석들내 금과 은의 함량 또한 온천수와 유사하나, 샬라 온천수 주변 규질암석에서 10 g/t의 은을 함유하는 것으로 나타났다(Table 1). 규질 암석들내 수반원소들은 수 백 ppm의 아연(샬라: 313 ppm Zn, 랑가노: 236 ppm Zn, 데마에고나: 87 ppm Zn)과 수십 ppm의 연(샬라: 33 ppm Pb, 랑가노: 30.1 ppm Pb, 데마에고나: tr ppm Pb)을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 데마에고나 온천수 주변 규질 암석들은 상대적으로 높은 동 함량(53.
7 mg/kg을 함유하고 있다. 온천수 주변 규질 암석들내 금과 은의 함량 또한 온천수와 유사하나, 샬라 온천수 주변 규질암석에서 10 g/t의 은을 함유하는 것으로 나타났다(Table 1). 규질 암석들내 수반원소들은 수 백 ppm의 아연(샬라: 313 ppm Zn, 랑가노: 236 ppm Zn, 데마에고나: 87 ppm Zn)과 수십 ppm의 연(샬라: 33 ppm Pb, 랑가노: 30.
주 에티오피아 열곡대 내 온천수는 pH 6.94~8.83, 온도 39.3~> 100oC, 전기전도도 589~> 4,000 µs/cm의 특성을 갖는 것으로 나타났다(Table 1).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동아프리카 열곡계는 무엇을 배태하고 있는가?	동아프리카 열곡계는 천열수 금-은 광상을 배태하고 있는 것으로 알려져 있으며, 그 대표적인 예로서 에티오피아에 발달된 열곡대는 제 4기 복마그마 화산활동과 관련하여 광화작용이 수반된다. 주 에티오피아 열곡대의 형성과정 동안 발달된 대규모의 지루-지구 구조는 마그마의 관입과 열수유체의 순환을 위한 열린 공간을 제공하였다.
	주 에티오피아 열곡대의 형성과정 동안 발달된 대규모의 지루-지구 구조는 무엇을 제공하는가?	동아프리카 열곡계는 천열수 금-은 광상을 배태하고 있는 것으로 알려져 있으며, 그 대표적인 예로서 에티오피아에 발달된 열곡대는 제 4기 복마그마 화산활동과 관련하여 광화작용이 수반된다. 주 에티오피아 열곡대의 형성과정 동안 발달된 대규모의 지루-지구 구조는 마그마의 관입과 열수유체의 순환을 위한 열린 공간을 제공하였다. 최근 들어, 에티오피아 열곡대 및 다나낄 함몰지 내 천열수형 광화작용이 보고되고 있어, 주 에티오피아 열곡대 내 대규모 열수변질대의 발달(샬라, 랑가노, 알라로베다)과 온천수에 대한 관심이 높아지고 있다.
	주 에티오피아 열곡대의 지구조적 약선대는 어떤 역할을 하는가?	주 에티오피아 열곡대(Main Ethiopian Rift Valley) 는 소말리아 판과 누비아 판이 분리되는 과정에서 형성되었으며, 열곡작용 동안 심부까지 연장되는 지구-지루구조의 발달은 천부지각 내 대규모의 약선대를 형성시켰다. 이러한 지구조적 약선대는 천부지각내로 마그마의 상승과 정치를 위한 공간을 제공할 뿐 아니라, 천수의 심부순환을 위한 통로 역할을 한다. 열곡작용은 복마그마성(bimodal) 화산활동을 수반하며, 상부 맨틀의 부분용융으로 형성된 현무암질 마그마와 지각의 아나텍시스(anatexis)에 의한 산성 마그마로 구성된 복마그마성 화산활동을 야기한다(Sillitoe, 2002).

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