옥천습곡대의 서남부지역에서 분포하는 쥬라기 화강암류의 석영내에 존재하는 아문 미세균열과 유체표유물을 분석하여 이 지역에 작용한 고응력장을 해석하였다. 연구지역에서 나타나는 아문 미세균열의 방향성은 전체적으로 N30˚W의 방향이 가장 우세하며 N70˚W의 방향도 나타난다. 연구지역의 아문 미세균열 생성온도는 380-550˚C 범위를 보이며, 이들 아문 미세균열은 약 166-200Ma의 기간 동안 형성되었을 것으로 추정된다. 아문 미세균열의 방향성을 통한 고응력장의 작용 방향과 유체포유물에 의한 아문 미세균열의 형성시기를 비교하여 볼 때, 연구지역 내에서 발달하는 화강암질암체는 NNW-SSE와 WNW-ESE 방향의 최대수평주응력인 고응력장이 쥬라기 초기에서 쥬라기 중기 기간 동안 작용하였을 것으로 사료된다.

설화 광산의 중열수(中熱水) 금광상은 경기육괴의 화강암류내에 발달된 북동방향 단층 전단대를 충진한 괴상의 단성 석영맥내에 배태되어 있다. 설화 중열수 금광화작용(金鑛化作用)은 쥬라기 화강암류(161Ma)와 공간적으로 관련되어 있다. 맥상 석영은 3개유형의 유체포유물(流體包有物)을 포함하고 있다: 1) 저염농도(〈5wt.% NaCl)의 액상 CO2를 배태한 type IV 유체포유물; 2) 가스가 풍부(〉70vol.%)하고, 기상으로 균질화하는 type II 유체포유물; 3) 소량의 CO2를 포함하는 저내지 중염농도(0∼15 wt.% NaCl)의 type I 유체포유물. H2O-CO2-CH4-N2-NaCl계 유체포유물은 250˚ ∼430˚C 온도와 1kbar 압력에 해당되는 액상선을 따라 초기에 포획된 불혼화 유체를 지시한다. 정밀 유체포유물 연구에의하면, 함금 광화작용중 점진적인 압력감소가 발생했음을 알 수 있다. 수용성 포유물의 유체는 온도 및 압력감소로 인한 균질한 H2O-CO2-CH4-N2-NaCl계 유체로부터 광역적인 유체의 불혼화(CO2-CH4 비등)작용을 거쳐 진화된 후기 유체이거나, 광화지역의 융기 및 삭박과 관련된 심부순환천수의 영향을 받았던 것으로 추정된다. 초기 유체는 균질한 H2O-CO2-CH4-N2-NaCl계 유체로서 다음과 같은 특성을 보인다: 〉250˚∼430˚C, 0.16∼0.62의 XCO 2, 5∼14mole% CH4, 0.06∼0.31mole% N2, 0.4∼4.9wt.% NaCl의 염농도. 설화 금광산의 온도-조성 자료는 설화 함금열수계가 화강암질 용융체와 인접한 부분에 정치되어 있었음을 지시한다. 이러한 화강암질 용융체는 CH4 형성을 촉진시켜 유체를 환원상태로 변환시킨 것으로 추정된다. 철황화물중 자류철석이 지배적으로 산출됨은 환원유체 상태를 지시하고 있다. 황화광물의 δ 34S값(-0.6 ∼ 1.4%o)은 황의 심부 화성기원을 지시하고 있다.

전의 금광상은 백악기 화강암류가 관입하고 있는 원생대 흑운모 편마암내의 단층 파쇄대를 충진한 수개조의 합금 열수 맥상광체로 은과 연, 아연, 동을 수반한다. 열수작용은 구조운동에 수반되어 시기적으로 2회에 걸쳐 진행되었으며, 초기 약 370℃의 고온에서 후기의 180℃에 이르는 제 Ⅰ, Ⅱ 광화시기에서 각각 상이한 광화 열수계에 의하여 석영, 유화물이 침전되었다. 공생광물의 유체포유물 및 유황 안정동위원소 연구에 의하면 광석광물은 1-14wt % NaCl 상당 염도를 갖는 유체로부터 300℃-180℃에서 침전되었는데, 희석작용이 냉각과 함께 금침전에 중요한 역할을 하였음이 추정된다. Ⅰ, Ⅱ 광화작용 시기에서의 압력은 약 100기압이고 광화작용의 심도는 500-11,250m 이었다. 합금 석영맥에 산출되는 유화광물의 유황 및 연 동위원소 값은 단일 화성기원임이 뚜렷하고, 광체내의 시·공간적 변화는 보여주지 않는다. 광화유체내에는 환원상의 유황이 대부분이었다.

맨틀 불균질성은 지구 내부의 휘발성 성분의 분포 및 순환과 밀접한 관련이 있으며, 맨틀에서 휘발성 물질의 거동은 규산염암의 유변학적 특성에도 큰 영향을 미친다. 이와 같은 상부맨틀의 물리화학적 특성은 미 구조와 유체포유물의 형태로 맨틀 포획암에 기록될 수 있다. 본 논문에서는 미국 리오 그란데 리프트 지역에 서 산출되는 페리도타이트 포획암의 미구조와 유체포유물의 특성과 관련된 이전 연구결과들을 요약 및 리뷰 하였으며, 이를 통해 이 지역의 상부맨틀의 진화과정과 불균질성에 대해 이해하고자 한다. 리오 그란데 리프 트에서 맨틀 포획암이 산출되는 지역은 크게 리프트 중심부인 리프트 축(rift axis) 지역(EB: Elephant Butte, KB: Kilbourne Hole)과 리프트 연변부인 리프트 측면(rift flank) 지역(AD: Adam’s Diggings)으로 나눠진다. 전자(EB 및 KB 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 적은 조건에서 형성되는 type-A 격자선호방향 이 보고되었고, 후자(AD 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 많은 조건에서 형성되는 type-C 격자선 호방향이 보고된 바 있다. 특히, AD 페리도타이트의 경우 초기(type-1: CO2-N2) 및 후기(type-2: CO2-H2O)와 같은 최소 두번의 유체 침투 사건이 사방휘석 내에 기록되어있다. 이와 같은 미구조 및 유체포유물에 기록된 상부맨틀의 불균질성은 북미 판과 Farallon 판 사이의 상호작용에 기인한 것으로 추정된다.

몽골 남부 구르반사이한 호상 열도 지형 내 족도르 지역의 함동 석영맥에 대한 유체포유물 연구 결과를 보고한다. 족도르 지역에는 후기 백악기 퇴적층 내에 정치된 화강섬록 반암 내에 구조적으로 제어되는 동 광화작용이 나타난다. 이러한 화강섬록 반암 내에 동 광물 함유 석영맥은 프로필리틱 변질대의 석영-녹렴 석-자철석 및 석영-자철석을 포함하는 열수 변질 양상을 보인다. 석영맥은 광물 조합에 따라 두 가지 유형으 로 분류되며 주로 황동석과 함께 산출되고 드물게는 반동석, 자철석, 황철석과 함께 산출된다. 석영-자철석± 황동석 및 석영-녹렴석-자철석 조합의 석영맥 내 유체포유물은 기포 크기 5-30 vol.%, 염농도 2-13 wt.% NaCl, 균질화 온도 107-270°C인 2상의 수성 포유물이다. 관찰된 석영맥의 광물 조합과 모암의 지구화학적 특성 및 변질 양상 등으로 판단했을 때, 유체포유물 자료는 연구 지역이 반암동 관련 광화작용의 프로필리틱 변질 영역에 해당함을 보여준다.

경북 영덕의 유금광상은 경상분지 북동부 백악기 화강암체 내에 배태되어 있으며, 함금 열수석영맥은 모암인 영해 화강섬록암 내에 N19˚~38˚W 주향의 단층대를 따라 충진되었다. 열수 유체의 유입은 크게 세 시기로 나누어 볼 수 있는데, 첫 번째 시기는 광화되지 않은 소량의 석영맥이 생성되었고, 두 번째 시기에는 다량의 금속원소와 이에 수반된 금을 함유한 유체가 유입되었으며, 세 번째 시기에는 다량의 황화광물이 침전되었다. 금 광화작용을 수반한 열수 유체는 황철석, 황동석, 방연석, 섬아연석, 그리고 유비철석 등의 다양한 황화광물들을 침전시켰으며, 에렉트럼 내 Au의 함량은 최대 92 wt%까지 매우 높은 편이다. 초기 금 광화작용 시기의 유체의 온도와 압력은 각각 220~250℃와 730~1800 bar의 범위를 보이며, 이때 산소분압은 10-27~10-31.7 atm에 이른다. 반면, 광화 후기에서의 유체의 온도와 압력은 각각 250~350℃와 206~472 bar의 범위를 보이며, 산소분압은 10-26.3~10-28.6 atm에 해당하고, 황화광물과 H2S의 δ34S 값은 각각 0.2~4.2˚/˚˚의 범위와 1.0~3.7˚/˚˚범위를 보여준다. 유금광상에서 산출되는 에렉트럼은 0.15~1.10 범위의 Ag/Au 원자비를 보인다. 주광화작용이 진행되는 동안 비교적 높은 온도 조건과 4.5~5.5 의 pH 범위에서 광화유체 내에서 Au(HS)2-의 안정성을 감소되고, 상대적으로 AuCl2- 의 안정성은 증가되었다. 압력조건을 고려 할 때 광화유체는 350℃ 이상의 온도에 이르렀으며 용액 중 AuCl2-가 중요한 운반 수단이었을 것으로 생각된다. 광화작용이 진행되면서, 온도와 log fo2의 감소가 일어남에 따라 AuCl2-의 용해도는 낮아지고 황화물들의 침전이 일어나며 이와 함께 에렉트럼도 침전하였을 것으로 생각된다.

경북 울진 분천화강편마암에 배태된 코리아 자수정광상에 산출되는 자수정은 킹크밴드와 파동소광을 가지는 조립의 석영결정과 이들 사이에 변형의 흔적이 없는 세립의 석영으로 이루어진 쌍봉 입자분포를 보이며 세 유형의 유체포유물을 포획하고 있다. Type I 은 액상이 풍부한 포유물(액체+기포)로, 시스템이 완전히 어는 최초 온도(Te)는 -52~-20℃, 얼음이 최초로 형성되는 온도(Tm-ice)는 -5~0℃(7~0 wt% NaCl), 균질화 온도(Th-total)는 91~231℃로 측정되었다. Type II는 기체상(80~90 vol%)이 풍부한 포유물(액체+기포)로서, Te는 -56~-23℃, Tm-ice는 -4~-2℃ (6~3 wt% NaCl), Th-total은 230~278℃로 측정되었다. Type III는 액체가 풍부하고 액체+기포+확인되지 않은 딸결정 ± 칼리암염(KCl)로 구성되어 있다. Type III의 Th-total은 210~271℃, 유체의 염도는 32~36 wt% NaCl로 측정되었다. 석영과 자수정이 보이는 조직적 특성과 유체포유물의 성분은 자수정이 모암과 함께 동력재결정작용을 받았음을 제시한다. 또한 포획된 유체포유물은 변성기원으로 변성작용은 적어도 271~278℃ 이상의 환경에서 이루어졌음을 지시한다. 울진 코리아 자수정은 합성 자수정이나 산지가 다른 자수정의 감별증거로 볼 수 있는 독특한 유체포유물들이 포획되어 있다. 울진 코리아 자수정 내의 유체포유물은 화강암과 관련된 언양과 삼천포 자수정에 비해 NaCl 암염과 CO2 유체포유물이 산출되지 않고 있는 점이 주목할 만하다.

전북 장수군 대유광산에 부존하는 페그마타이트내 전기석에는 네 종류의 유체포유물이 풍부하게 포획되어 있다. 유체포유물의 크기는 5~100 μm이고, 상온에서 관찰되는 상(phase)의 거동에 따라 I, II, III, IV형으로 분류된다. I형은 액체가 풍부하고 기포의 크기가 50 vol% 이하인 것으로 공융온도(eutectic point)는 -54~-29℃, NaCl상당 염 농도(이하염도)는 0~12 wt%, 균질화온도는 181~230℃이다. II형은 기포의 크기가 80~90 vol% 이상을 차지하는 포유물로서 역시 낮은 공융온도(-54~-22℃)를 보이며, 염도는 3~8 wt%, 균질화온도는 177~304℃ 범위이다. III형은 액체가 풍부하고 암염(halite)을 딸결정으로 포함하는 포유물로서 균질화온도는 230~328℃, 염도는 31~40 wt%이다. III형은 규산염용융포유물과 연관되어 산출되며 가열실험 중에 90% 이상의 포유물이 기포가 사라진 후에 암염이 용해되는 거동을 보인다. IV형은 CO2를 함유하면서 칼리암염(sylvite)이나 암염을 딸결정으로 포함하는 포유물물로서 전기석에 가장 풍부하게 포획되어 있다. CO2시스템의 밀도는 0.80~0.75 g/cm3, 균질화 온도는 190~317℃, 염도는 2~35 wt%이다. 멜트(melt)에서 가장 먼저 용리된 유체로부터 형성된 유체포유물은 규산염용융포유물과 공간적으로 연관되어 산출되는 III형이며 I형에 비해 전기석의 중앙부에서 산출되는 II형이 I형보다 먼저 포획된 것으로 추측된다. 용융체에서 용리되진 유체의 염도는 용리압력과 밀접한 관련성이 있으며, 염도의 요동(fluctuation)은 페그마타이트가 형성되는 동안 압력의 요동이 있었음을 의미한다. IV형은 가장 후기에 포획된 유체포유물이며, 광산 주변에 분포하는 석회암체 등의 변성퇴적암류로부터 CO2 성분과 다양한 성분의 유체가 공급되어 생성된 것으로 여겨진다. 정동이 발달하고 있지 않으며, 백운모를 함유하고 있는 대유페그마타이트는 변성작용에 의한 부분용융에 의해 형성된 멜트에서 결정화되었으며, 상당히 높은 압력의 환경에서 대유페그마타이트의 결정화작용 과정에서 용리한 유체의 성분이 전기석에 포획되어 있다. 이때 용리된 유체는 다양한 성분을 지니고 있었으며, 매우 낮은 공융온도와 다양한 딸결정은 포유물 내에 NaCl, KCl 이외에 적어도 CaCl2, MgCl2와 같은 성분을 포함하고 있음을 지시한다. 유체의 용리는 적어도 2.7~5.3 kbar 이상의 압력과 230~328℃ 이상의 온도에서 시작되었다.

삼천포 자수정광상은 경상남도 사천시 와룡산에 위치하고 있으며, 자수정에는 4종류(I, II, III 그리고 IV형)의 다양한 유체포유물이 포획되어 있다. I형은 균질화온도 289~359℃, 염도 10~23wt%; II형은 염도 2~10wt%, 균질화온도 304~365℃; III형은 암염을 포함하는 포유물로서 염도 31~54wt%, 균질화온도 259~510℃; IV형은 CO2 성분을 함유하는 포유물로서 균질화온도 126~277℃, 염도 9~13wt%을 나타내고 있다. 삼천포 자수정은 뿌리부분에 I, II, III형의 유체포유물이, 상부에는 IV형만이 포획되어 있다. 고상선환경에서 최초로 용리된 IIIa형의 유체포유물은 규산염 용융포유물(melt inclusion)과 공간적으로 연관되어 산출되며, 균질화 과정에서 기포가 암염보다 먼저 사라진다. 이것은 열수가 용리될 때 비교적 고압의 상태에서 포획되었음을 의미한다. 그 후 점차 염도가 낮은 IIIb형, I형, II형이 마그마로부터 용리되고 마지막으로 CO2 성분을 가진 IV형의 유체가 자수정 성장에 관여했음을 알 수 있다. IV형의 열수는 화강암류를 중심으로 순환하고 있던 열수가 퇴적암과의 반응하여 형성된 CO2성분을 포획한 것으로 여겨진다. 삼천포 자수정을 배태하는 화강암류는 물에 포화된 서브솔부스(sub-solvus)조건에서 결정화작용이 진행되었으며, 고상선 환경에서 휘발성성분을 다량으로 용리하였다. 그 결과 고상선 온도를 상승시켜, 잔류마그마는 비교적 급냉되어 세립질의 화강암류를 만들었다. 마그마에서 용리된 열수는 정동을 만들었으며, 확보된 공간속에서 자수정 정동을 형성하였다.