인도양 중앙해령 Vema 열수분출대 열수광체의 광물·지구화학적 연구

Abstract

느린 확장속도(약 35-40 mm/yr)의 인도양 중앙해령(Central Indian Ridge) 남위 8도-17도 구간에는 다수의 해양핵복합체(Oceanic Core Complex, OCC)가 분포한다. 이들 중 최북단 OCC 1-1에서 초염기성암 기반의 열수분출대(Vema vent field, VVF)가 2018년 실해역 탐사를 통해 발견되었다. 이에 VVF의 광화작용 및 미량원소 거동 특성을 규명하기 위해 광물·지구화학적 연구를 수행하였다. 획득된 열수광체는 주로 큐바나이트, 황철석, 섬아연석 및 휘동석으로 구성되며, 미량의 자류철석, 휘코발트석, 엘렉트럼 및 우라나이트를 수반한다. VVF의 광화작용은 황화광물의 산출 및 미량원소의 거동 특성에 따라 3단계(주 광화 → 후기 광화 → 해수 변질)로 구분되며, 이는 광화시기에 따른 유체의 온도, ƒS2 및 ƒO2 변화를 반영한다. VVF 열수광체의 전암 함량은 전형적인 초염기성암 광체 보다 우라늄(최대 51.9 ppm)은 부화된 반면, 주석은 결핍된 특징을 보인다. LA-ICP-MS 분석 결과 우라늄 농축의 주요인은 철 광물 산화에 의한 우라나이트의 침전이며, 우라늄은 주로 해수로부터 공급되었을 것으로 판단된다. 서로 다른 중앙해령 시스템들과의 비교 연구를 통해 주석의 부화가 초염기성암 광체의 섬아연석과 황철석에 집중됨을 확인하였다. 특히, 황철석(대부분 <3 ppm)은 섬아연석(대부분 > 200 ppm)에 비해 주석이 상당히 결핍된 특징을 보인다. 이러한 결과는 황철석이 우세하게 산출되는 일부 VVF 열수광체의 주석 결핍을 설명할 수 있다. 황철석을 대상으로 한 in situ 황 동위원소 분석 결과 δ34S의 값은 광화시기에 상관없이 + 6.2‰에서 + 8.5‰ 범위를 보인다. 이는 VVF 열수광체를 형성한 황과 금속들의 대부분이 물-암석 상호작용(i.e., wall-rock leaching)에 의해 공급되었음을 시사한다.