마그마 분화작용(분별결정작용)

마그마 광상

- 마그마의 부분 용융과 분별결정작용의 과정은 귀중한 대규모 광상을 생성시키기도 한다. 생성과정이 마그마와 관련된 광상을 마그마 광상이라 한다. 마그마가 분별결정작용에 따른 분화과정을 겪게 되면, 초기에 정출되는 광물에 포함되어지지 않는 화학원소들은 잔류 마그마 내에 점진적으로 농집된다. 잔류 마그마의 분리나 결정 작용은 이들 원소가 풍부해진 화성암을 생성시킨다.

유문암질 마그마의 결정 작용의 결과로 생성되는 페그마타이트는 이러한 과정에 의해 생성되는 대표적인 예이다. 화강암질 암주나 저반이 생성되는 동안 일어나는 마그마 분화작용에 의해 일부 페그마타이트가 생성될 수 있다. 페그마타이트에는 Ba, Ta, Nb, U, Li 등의 미량원소들이 상당량 농집될 수 있으며, 이들 원소 함량이 특히 높은 페그마타이트는 유용한 광상으로 개발될 수 있다.

분별결정작용에 의한 마그마 분화작용 시 초기에 생성된 광물이 마그마 챔버의 바닥에 가라 앉으면 또 다른 종류의 광상이 생성될 수 있다. 결정침전이라고 불리는 이 과정에 의해 종종 유용한 광석광물의 분리가 일어나므로 광상을 형성하기도 한다. 세계 대부분의 유용한 크롬광산은 이러한 과정에 의해 크롬철석(FeTiO3)이 집적되어 형성되었다(그림4.41). 남아프리카, 짐바브웨, 구소련에 분포하는 대규모 크롭광산은 이 유형에 속한다. Ti의 주요 공급원인 티탄철석광상도 이와 동일한 마그마 분화작용에 의해 생성된다.

아직 완전한 연구가 부족하지만 결정침전과 유사한 농집과정으로서 물과 기름이 분리되듯이 어떤 마그마들은 두 가지의 불혼합 액상으로 분리되기도 한다. Cu, Ni이 풍부한 황화물 액상은 밀도가 커서 마그마 쳄버 바닥에 가라앉는다.

냉각 및 결정작용이 완료되어 생성된 화성암의 기저에는 Cu 또는 Ni이 풍부한 광상이 된다. 세계 최대의 니켈광상인 은타리오주의 서드베리광상은 이런 과정에 의해 생성된 것으로 추정되며 캐나다, 오스트레일리아, 짐바브웨에 분포하는 대규모의 니켈광상도 이러한 과정에 의해 생성된 광상들이다.

그림 4.41. 마그마 분화작용(분별결정작용) A : 감람석, 크롬철석, 장석의 세 가지 광물 입자가 마그마 쳄버 바닥에 차례로 침전하여 원래 마그마의 조성과는 현저히 다른 조성을 가진 세 유형의 암석을 생성시킨다. B : 남아프리카 부쉬벨트 화성암 복합암체의 분별결정작용에 의해 생성된 사장석(회색)과 크롬철석(검은색)의 층리.

 

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