2월 19일 중국 지질조사국 광저우(광주, 广州)해양지질조사국의 덩이난(등의남, 邓义楠) 연구팀은 최근 국제 학술지Geology에 심해 희토류 원소의 순환 및 농축 메커니즘에 대한 새로운 연구 논문을 발표했다. 이번 발견은 심해 희토류 자원 형성 법칙에 대한 이해를 심화시키는 데 중요한 과학적 의미를 지닌다.

희토류 원소는 전 세계적으로 중요한 전략 자원이다. 논문의 제1저자이자 광저우 해양지질조사국의 선임 엔지니어인 덩이난은 열수 분출구가 심해 희토류 원소의 농축 지역이자 순환의 핵심 허브이며 열수 분출물에 포함된 철 및 망간 산화물 입자가 해수 중 희토류 원소를 제거하는 역할을 한다고 밝혔다. 그러나 이러한 희토류 원소들이 퇴적 후 어떻게 초기 성광작용을 통해 재이동하고 농축되는지, 이에 대한 메커니즘은 여전히 ​​불분명하여 심해 희토류 자원의 잠재력을 정확하게 평가하는데 어려움을 겪어왔다.

기존의 심해 희토류 원소에 대한 순환 패턴 연구는 주로 철 및 망간 산화물이 퇴적 과정에서 물에서 희토류를 제거시켜 표층 해수에서 저층 해수 및 퇴적물로 순환시키는 "위-아래" 순환에 초점을 맞추고 있었다. 그러나 덩이난연구팀은 열수 활동의 영향을 크게 받는 남동태평양 심해 분지의 해수, 공극수, 생물 기원 인회석에 대한 체계적인 지구화학적 분석을 통해 심해 희토류의 "아래-위" 순환 패턴을 발견하였다. 즉 철 및 망간 산화물이 초기 성광작용 과정에서 해수-퇴적물 경계면에서 희토류를 방출하고, 방출된 희토류가 해수면으로 확산된다는 것이다.

연구 결과, 해양에서 희토류 원소의 흡수와 방출이 이중 순환 패턴을 보이는 것으로 나타났다. 천해 퇴적물은 상당량의 희토원소를 해수로 방출하는 반면, 심해 퇴적물속의 희토 재생효율은 대륙 주변부보다 훨씬 낮아 대부분의 희토가 퇴적물 내에 온전하게 보존되었다. 이러한 새로운 관점은 심해 퇴적물이 희토원소의 중요한 농축 장소임을 의미한다.

추가 연구에서는 열수 분출구 지역에서 퇴적물 공극수를 통한 희토의 해수유입량이 비열수 분출구 지역보다 훨씬 높은 것으로 밝혀졌다. 이는 주로 열수 활동의 영향을 받은 심해 퇴적물에 열수성 산화철-망간 입자가 풍부하게 존재하기 때문이다. 이러한 입자 표면에 흡착된 희토는 해수-암석 경계면에서 해수로 방출되는 반면, 퇴적물이 2미터 이상 깊이 묻혀 있는 심해 환경에서는 희토 방출이 미미하고 간헐적이다. 이 연구 결과는 해수-암석 경계면에서의 초기 성광작용이 해양 희토류 원소순환에 중요한 영향을 미친다는 것을 의미한다.

본 연구는 심해 열수대에서의 희토류 원소 농축과 희토류 순환에서 초기 성광과정의 결정적인 역할을 밝혀냄으로써, 전 지구적 해양 희토류 원소 순환에 대한 이해를 심화시키고 심해 희토류 자원의 과학적 평가 및 탐사를 위한 새로운 이론적 관점과 과학적 근거를 제공하였다.

[키워드 : 광저우 해양지질조사국, 심해 희토류 원소 순환, 성광과정, 열수 분출구, 심해 퇴적물, 희토류 원소 농축 ] 

[본문 URL : https://mp.weixin.qq.com/s/1o062y-DN8TFYTjeUlHZMQ]