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증발암

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1. 개요

증발암은 용존 염류가 풍부한 물이 증발하여 광물이 침전되어 형성된 퇴적암이다. 주로 암염, 석고 등으로 구성되며, 건조 기후에서 작은 유역을 가진 제한된 환경에서 형성된다. 해양, 비 해양 환경에서 다양한 광물 조성을 보이며, 지각 변동, 기후 변화를 보여주는 지표로 활용된다. 증발암은 석유 및 천연가스 축적, 핵폐기물 처리, 소금 채취 등 경제적으로 중요한 자원으로 활용되며, 토성의 위성인 타이탄에서도 증발암이 존재할 가능성이 제기되고 있다.

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증발암
지도
기본 정보
유형퇴적암
구성 성분염화물
황산염
붕산염
형성 과정수용액에서 증발
특징물에 녹음
광물 침전물 형성
주요 구성 광물석고
소금
경석고
생성 환경
생성 장소얕은 바다
호수
염전
폐쇄된 분지
생성 조건고온
건조한 기후
강한 증발
활용
용도화학 산업 원료
건설 자재
비료
추가 정보
기타퇴적암의 한 종류
경제적으로 중요

2. 형성

지표면과 대수층의 모든 수계에는 용존 염류가 포함되어 있지만, 광물이 침전되려면 물이 대기 중으로 증발해야 한다. 이를 위해서는 수계가 물 유입량이 순 증발량보다 낮은 제한된 환경으로 들어가야 한다. 이는 일반적으로 제한된 양의 물이 유입되는 작은 유역을 가진 건조한 환경이다. 증발이 일어나면 남은 물은 염이 풍부해지고, 물이 과포화되면 침전된다.[11]

3. 퇴적 환경

증발암은 지표면과 대수층의 모든 수계에 용존 염류가 포함되어 있지만, 물이 대기 중으로 증발하면서 광물이 침전되어 형성된다. 이를 위해서는 물 유입량이 순 증발량보다 낮은 제한된 환경이 필요하며, 이는 일반적으로 제한된 양의 물이 유입되는 작은 유역을 가진 건조한 환경이다. 증발이 일어나면 남은 물은 염이 풍부해지고, 물이 과포화되면 침전이 일어난다.

증발암 퇴적 환경은 다음과 같다.


  • 제한된 하천 배수로 공급되는 대륙 리프트 환경 내의 그라벤 지역과 하프그라벤. 일반적으로 아열대 또는 열대 환경이다.
  • * 현재 이와 일치하는 환경의 예로는 에티오피아의 다나킬 저지대, 캘리포니아의 데스밸리가 있다.
  • 제한된 해양 유입으로 공급되는 해양 리프트 환경의 그라벤 환경. 결국 고립되어 증발한다.
  • * 예로는 홍해와 요르단과 이스라엘의 사해가 있다.
  • 간헐적 배수로 공급되는 건조에서 반건조한 온대에서 열대 환경의 내륙 배수 분지.
  • * 현재 환경의 예로는 서호주의 심프슨 사막, 유타주의 그레이트솔트호가 있다.
  • 오직 대수층 지하수 침출로 공급되는 비분지 지역.
  • * 예로는 오스트레일리아의 그레이트아테이지안 분지로 공급되는 빅토리아 사막의 침출 언덕이 있다.
  • 후퇴성 해양 환경의 제한된 해안 평야.
  • * 예로는 이란, 사우디아라비아, 홍해의 사브카 퇴적물, 카스피해의 가라보가즈콜이 있다.
  • 극도로 건조한 환경으로 유입되는 배수 분지.
  • * 예로는 칠레 사막, 사하라의 일부 지역, 나미브 사막이 있다.


가장 중요한 것으로 알려진 증발암 퇴적은 메시니아 염분 위기 동안 지중해 분지에서 발생했다.

3. 1. 해양

해양 증발암은 일반적으로 더 두꺼운 퇴적층을 가지며, 보다 광범위한 연구의 대상이 된다.[2] 과학자들이 실험실에서 해수를 증발시키면, 광물들이 특정 순서로 침전된다.[2] 침전의 첫 번째 단계는 원래 수심의 약 50%가 남아 있을 때 시작되며, 이 시점에서 미량의 탄산염이 형성되기 시작한다.[2] 다음 단계는 실험이 원래 수준의 약 20%가 남았을 때 나타나는데, 이때 석고 광물이 형성되기 시작하며, 그 다음에는 10%에서 암염이 형성된다.[2]

가장 흔한 해양 증발암은 방해석, 석고 및 무수석고, 암염, 실바이트, 카날라이트, 랭베이나이트, 폴리할라이트 및 카이나이트이다. 키세라이트(MgSO4)도 포함될 수 있으며, 종종 전체 함량의 4% 미만을 차지한다.[2] 증발암 퇴적층에서 발견되었다고 보고된 광물은 약 80종에 달하지만, 중요한 암석 형성 광물로 간주될 만큼 흔한 것은 약 12종에 불과하다.[2]

3. 2. 비해양

비해성 증발암은 일반적으로 해양 환경에서는 흔하지 않은 광물로 구성되는데, 그 이유는 비해성 증발암을 침전시키는 물의 화학 원소 비율이 해양 환경에서 발견되는 비율과 다르기 때문이다.[2] 이러한 퇴적물에서 발견되는 일반적인 광물에는 블뢰다이트, 붕사, 에프솜염, 게일루사이트, 글로버라이트, 미라빌라이트, 테나르다이트, 트로나 등이 있다. 비해성 퇴적물에는 암염, 석고, 무수석고가 포함될 수 있으며, 어떤 경우에는 이러한 광물이 주를 이룰 수도 있지만, 이는 해양 퇴적물에서 유래한 것은 아니다.

이러한 퇴적물은 과거 지구 기후를 보여주는 데 도움이 되는 경우가 많다. 특정 퇴적물은 중요한 지각 및 기후 변화를 보여주기도 한다. 또한 이러한 퇴적물에는 오늘날 경제에 도움이 되는 중요한 광물이 포함되어 있을 수도 있다.[5] 두껍게 쌓이는 비해성 퇴적물은 증발률이 유입률을 초과하고 충분한 용해성 물질이 공급될 때 형성되는 경향이 있으며, 퇴적물이 호수나 기타 정체된 물에서 모여 형성될 수 있도록 유입은 폐쇄 분지 또는 유출이 제한된 분지에서 발생해야 한다.[5] 이의 대표적인 예로 "염호 퇴적물"이 있다.[5] 염호에는 연중 존재하는 호수인 다년생 호수, 특정 계절에만 나타나는 호수인 플라야 호수, 또는 정체된 물을 간헐적으로 또는 연중 보유하는 장소를 정의하는 데 사용되는 기타 용어가 포함된다. 현대 비해성 퇴적 환경의 예로는 유타주의 그레이트솔트호와 요르단과 이스라엘 사이에 위치한 사해가 있다.

3. 3. 퇴적 환경의 예

지중해 지역에서는 600만 년 전부터 500만 년 전의 지층에서 암염, 석고, 돌로마이트 등 증발암이 발견된다. 이는 지중해가 지각 변동으로 인해 일시적으로 건조해졌거나 염호가 되었다는 메시니아 염분 위기 학설의 근거가 된다.[12] 이 학설에 따르면, 이후 지브롤터 해협 부근이 낮아져 해수가 유입되어 현재와 같은 형태가 되었다고 추정된다.

4. 증발암 지층

증발암 지층은 할라이트 염으로만 구성될 필요는 없다. 사실 대부분의 증발암 지층에는 증발암 광물이 몇 퍼센트 미만 포함되어 있으며, 나머지는 더 일반적인 쇄설성 쇄설암 및 탄산염암으로 구성된다.[6]

지층이 증발암으로 인식되려면 할라이트 가상형의 인식, 어느 정도의 증발암 광물로 구성된 층서, 그리고 진흙 균열 조직 또는 기타 조직의 인식이 필요할 수 있다.

할라이트의 호퍼 결정 캐스트가 포함된 쥐라기 암석, 카멜 지층, 유타주 남서부

5. 경제적 중요성

증발암은 그 광물학적 특성, 지하 내부의 물리적 특성, 그리고 지하 내부에서의 거동 때문에 경제적으로 중요하다.

증발암 광물, 특히 질산염 광물은 페루칠레에서 경제적으로 중요하다. 질산염 광물은 비료와 폭약 생산에 사용하기 위해 채굴된다.

두꺼운 암염 퇴적층은 지질학적 안정성, 예측 가능한 공학적 및 물리적 거동, 그리고 지하수에 대한 불침투성 때문에 핵폐기물 처리를 위한 중요한 장소가 될 것으로 예상된다.

암염 지층은 다이아피어를 형성하는 능력으로 유명하며, 이는 석유 매장량을 가두기에 이상적인 장소를 만든다.

암염 퇴적층은 종종 소금으로 사용하기 위해 채굴된다.

6. 주요 증발암 광물

해양 증발암을 구성하는 주요 광물들은 다음과 같다.

광물 종류광물 이름화학식
염화물암염NaCl
실바이트KCl
카날라이트KMgCl3·6H2O
카이나이트KMg(SO4)Cl·3H2O
황산염무수석고CaSO4
석고CaSO4·2H2O
키저라이트MgSO4·H2O
랑베나이트K2Mg2(SO4)3
폴리할라이트K2Ca2Mg(SO4)4·2H2O
탄산염백운암CaMg(CO3)2
방해석CaCO3
마그네사이트MgCO3



섬아연석


방해석


기타 증발암 광물에는 다음이 포함된다.

행크사이트와 같은 일부 증발암 광물은 여러 그룹에 속한다.

행크사이트, 탄산염이자 황산염인 몇 안 되는 광물 중 하나

7. 타이탄의 증발암 가능성

최근 위성 관측[7]과 실험실 실험[8] 결과에 따르면 토성의 가장 큰 위성인 타이탄 표면에 증발암이 존재할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 타이탄에는 물이 아니라 액체 탄화수소(주로 메탄)로 이루어진 호수와 바다가 있으며, 아세틸렌[9]과 같이 용액에서 증발될 수 있는 많은 용해성 탄화수소가 존재한다. 증발암 퇴적물은 타이탄 표면의 넓은 지역, 특히 호숫가나 지구의 염호와 같은 고립된 분지(라쿠나)에 널리 분포한다.[10]

참조

[1] 서적 Glossary of Geology American Geological Institute
[2] 서적 Principles of sedimentology and stratigraphy Pearson Prentice Hall 2006
[3] 학술지 Marine evaporites 1963
[4] 서적 Evaporites : their evolution and economics Blackwell Science 1999
[5] 서적 Evaporites, petroleum and mineral resources Elsevier 1991
[6] 웹사이트 Sulfur http://www.eoearth.o[...] 2012-10-28
[7] 학술지 Organic sedimentary deposits in Titan's dry lakebeds: Probable evaporite http://www.sciencedi[...] 2011-11-01
[8] 학술지 Experimental Study of Ethylene Evaporites under Titan Conditions 2019-10-17
[9] 학술지 Experimental determination of acetylene and ethylene solubility in liquid methane and ethane: Implications to Titan's surface http://www.sciencedi[...] 2017-07-01
[10] 학술지 Compositional Similarities and Distinctions Between Titan's Evaporitic Terrains 2016-04-05
[11] 서적 塩の世界史 平凡社 1989
[12] 웹사이트 The Messinian Salinity Crisis http://ougseurope.or[...]
[13] 서적 Glossary of Geology American Geological Institute



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