광물수집 광물학 6: 화성암 및 규산염 광물 6.3: 마그마 결정화 6.3.3: 불균형

[백산]

광물학  6: 화성암 및 규산염 광물 6.3: 마그마 결정화 6.3.3: 불균형

 
 
 
 
 
출처 덱스터 퍼킨스 노스다코타 대학교     소스: EK 이페어케이 플러스

6.3.3: 불균형

마그마와 광물이 평형 상태를 유지하면 다른 광물들이 다른 온도에서 결정화되는데, 때로는 한 번에 하나 이상씩 결정화되고, 온도가 낮아짐에 따라 광물 조성이 변합니다.

원소들이 마그마에서 성장하는 결정으로 이동하면서 연속적인 반응이 일어납니다. 이러한 관계들은 질서정연하고 어떤 주어진 조성의 마그마에 대해서도 예측 가능합니다.

그러나 그것들은 조성에 크게 의존합니다. 예를 들어, 화강암과 가브로는 같은 광물을 결정화하지도 않고, 같은 온도에서 결정화하지도 않습니다.

그림 6.18: 부분 결정화 시 축적물 형성

그러나 결정화 과정에서 광물의 결정과 마그마가 항상 평형을 유지하는 것은 아닙니다. 여러 가지가 불균형을 초래할 수 있습니다.

예를 들어 그림 6.18과 같이 마그마 챔버 바닥에 축적물이라는 층이 형성되어 정착하면 형성된 최초의 결정이 나머지 마그마와 분리될 수 있습니다.

그러면 결정은 그 위의 마그마와 평형을 유지하지 못합니다. 이렇게 되면 원래의 모 마그마가 조성을 변화시켜 진화된 마그마가 됩니다.

장석, 파이록센, 산화물을 포함한 많은 광물이 두껍고 거의 단일 광물에 가까운 축적물로 발견됩니다.

그리고 두꺼운 축적물층이 형성되지 않더라도 마그마 챔버의 상부 조성이 하부와 동일하지 않을 수 있습니다.

초기에 형성된 결정에서 용융물이 분리되면 공정을 부분 결정화 또는 분결정화라고 합니다.

그림 6.19: 남아프리카 부시벨트 단지의 채광체 축적  

그림 6.20: 몬태나 주 스틸워터 콤플렉스의 올리빈과 크로마이트 축적

그림 6.19와 6.20에 있는 위의 사진들은 축적물의 예를 보여줍니다. 왼쪽의 사진(그림 6.19)은 남아프리카의 부시벨트 단지의 마그마 방 바닥에 자리잡은 크로마이트 (크롬-산화철)의 어두운 층을 보여줍니다.

크로마이트 층 주변의 가벼운 물질은 대부분 사장석입니다. 부시벨트 지역은 세계에서 가장 주요한 광산 지역들 중 하나인데, 부분적으로는 크로마이트의 천연 농도가 광석이 산업적 소비를 위해 쉽게 채굴되고 생산되도록 하기 때문입니다.

그림 6.20은 올리빈 (녹색)과 크로마이트 (검은색)를 모두 포함하는 몬타나 주에 있는 스틸워터 단지의 축적물을 보여줍니다. 부시벨트와 마찬가지로 스틸워터 단지는 상당한 채굴 활동을 보고 있습니다.

층층 마픽 침입
층층이 있는 마픽 복합체라고 종종 불리는 마픽 및 극초단층 침입은 드물지만 전 세계적으로 발견됩니다 – 일반적으로 오래된 대륙 내부에서. 가장 큰 남아프리카 공화국의 부시벨트 복합체는 66,000 km2 이상입니다.

Skaergard Complex(그린랜드)와 같은 더 작은 층층 침입은 100 km2 이하일 수 있습니다.

그림 6.21: 스틸워터 콤플렉스에서 채취한 광석의 폭 10cm 샘플

미국에서 몬태나의 스틸워터 콤플렉스는 서반구에서 채굴되는 백금족 금속의 대부분을 차지합니다.

그림 6.21에서 볼 수 있는 사진은 스틸워터에서 가장 풍부한 광석 중 일부를 보여줍니다. 금속 광물은 상당한 양의 백금, 팔라듐, 오스뮴 및 기타 일반적으로 희귀한 원소를 함유하고 있는 자철광과 칼코피라이트입니다.

그림 6.22: 파키스탄에서 온 Zone tourmaline

결정과 용융물의 분리 이외에도 다른 이유로 불균형이 발생합니다. 때로는 큰 광물 알갱이가 주변 마그마와 평형 상태로 유지되지 않습니다.

예를 들어, 고체 결정을 통한 원소의 확산이 느리기 때문에 큰 결정의 다른 부분은 평형 조성을 유지할 시간이 없을 수 있습니다.

원칙적으로 광물 결정은 균질해야 하지만, 이 사진에서 본 토르말린 결정과 같은 구역 결정(그림 6.22)에서는 결정화가 진행됨에 따라 결정의 일부만이 용융물과 평형 상태로 남아 있습니다. 결과적으로, 다른 구역은 다른 조성(그리고 때로는 다른 색상)을 갖습니다.

그림 6.23: 얇은 부분에서 보이는 존 클리노피록센

표시된 화학적 구역화는 마그마가 한 깊이에서 냉각되기 시작한 다음 더 차가운 온도로 빠르게 위쪽으로 이동하는 경우 종종 발생합니다.

그 결과는 종종 큰 구역화된 페노크리스탈을 가진 포르피라이트 암석입니다. 구역화는 색상 또는 구조적 변화가 구성 변화를 반영하는 경우 육안으로 볼 수 있습니다.

눈에 보이는 구역화된 광물의 다른 예로는 그림 4.13(4장)의 토르말린과 그림 4.37(4장)의 형석이 있습니다. 구역화가 육안으로 볼 수 없는 경우, 석유 현미경으로 얇은 섹션에서 결정을 볼 수 있습니다.

여기서 볼 수 있는 얇은 섹션 사진(그림 6.23)은 구역화된 클리노피록센을 보여줍니다. 색상은 인공물이며 실제 광물 색상이 아닙니다.

구역화는 주사 전자 현미경을 사용하여 감지할 수도 있습니다. 예를 들어 그림 4.38(4장)의 구역화된 사장석의 전자 현미경 이미지를 참조하십시오.