"금 광맥 형성"이 가능한 구조를 해명 연구 결과

금은 상상 이상으로 일반적인 금속이지만, 그 대부분은 지구의 맨틀 심부에 갇혀 있다고 합니다.
한편, 지표에서는 화산성이나 화성암 중에 국소적으로 집중되어 존재하지만, 금이 어떻게 지표 근처까지 운반되는지는 오랫동안 논의되어 왔습니다. 이번 연구팀은 수치 모델을 이용해 금을 포함한 마그마가 응축되는 구체적인 조건을 밝혔다고 합니다.

 

활동중인 화산의 지하 50~80킬로 미터라는 깊이에서 특정 압력과 온도가 가득한 환경에 존재하는 특수한 황이 맨틀 내의 금을 마그마로 이행시킨다고 합니다.
그리고 그 마그마가 최종적으로 지표로 상승하는 것이라고 합니다.

종래의 연구에서는 금은 황 원자 2~3개와 분자 결합을 만드는 것으로 알려져 있었습니다.
그러나 중국, 스위스, 호주, 프랑스의 연구자가 참여한 본 연구에서는 금-삼황 복합체(gold-trisulfur complex)의 존재와 그 중요성을 나타내는 견고한 열역학 모델이 ​​처음으로 제시되었다고 합니다.

순수한 금은 맨틀에서 화학적으로 안정적이며, 그대로는 맨틀에 머물기 쉽다고 합니다.
그러나, 황을 포함하는 유체가 가해지면, 금은 3개의 황 이온(이온과는 전하를 띤 원자 또는 분자)과 강하게 결합하여 금-삼황 복합체를 형성한다고 합니다.
이 복합체는 맨틀의 용융 부분, 즉 지질 학자가 마그마라고 부르는 부분으로 이동하기 쉽다고 합니다.

연구팀은 실험실에서 압력과 온도를 제어하여 인공적으로 마그마를 생성하는 실험을 바탕으로 이 새로운 열역학 모델을 개발했다고 합니다.
실제 지구 내부의 조건 하에서도 적용 가능한 모델이라고 합니다.

✔️특히 중요한 것은 침몰대(Subduction Zone)이라고 합니다.
가라앉은 밴드는 플레이트가 다른 플레이트 아래로 잠입하는 영역을 의미합니다.
이 플레이트끼리의 경계부에서는 맨틀로부터 마그마가 상승할 가능성이 있고,
침몰하는 플레이트는 깊은 부분에서 용융하면서 맨틀로 침몰해 갈 때에, 금을 포함한 마그마의 형성에 필요한 황을 풍부하게 포함 다 유체를 공급한다고 합니다.

이 연구의 공동 저자인 미시간 대학 지구 환경 과학과의 아담 사이먼 교수는 “뉴질랜드에서 인도네시아, 필리핀, 일본, 러시아, 알래스카, 미국 서부, 캐나다 및 칠레에 이르기까지 태평양 연안 대륙에 많 활화산이 있습니다.
✔️이러한 활화산은 모두 침몰대 환경에 형성되어 화산분화를 일으키는 것과 같은 프로세스가 금광상을 형성하고 있는 것입니다.”라고 설명하고 있습니다.

“이번 성과에 의해, 침몰대가 풍부한 금광상을 가져오는 구조에 대해서, 보다 확실한 이해를 얻을 수 있었습니다.
본 연구의 결과를 기존의 지견과 조합함으로써 금광상 형성 과정에 대한 이해가 한층 더 깊어지고 탐광에도 호영향을 가져올 것이라고 시몬 교수는 결론을 내렸다고 합니다.

본 연구 'Mantle oxidation by sulfur drives the formation of giant gold deposits in subduction zones'는 미국 과학 아카데미 기요(PNAS)에 게재되어 있으며 자세한 내용은 해당 링크처에서 확인할 수 있다고 합니다.

참조 및 발췌: 포브스 재팬