망간안되는 심해저에서 어떻게 자연적으로 형성되나요?

Question

태평양 심해저에서 망간단괴라는 금속 덩어리들이 존재한다고 들었는데, 이게 육지의 광물과 들게 바다 밑에서 어떤 과정으로 만들어지는지 궁금합니다. .

Answer 1

망간단괴는 심해저에서 아주 오랜 시간에 걸쳐 금속 성분이 조금씩 달라붙어 만들어지는 자연 광물을 말합니다.

바닷물이나 퇴적물 속에 있던 망간과 철 성분이 작은 암석 조각이나 생물의 잔해 등에 붙으면서 처음 핵이라는게 만들어지는데, 그 위에 망간과 철 산화물 등이 아주 얇은 층으로 계속 쌓이면서 둥근 덩어리고 성장하는 것이죠.

육지의 광석처럼 뜨거운 마그마가 식어서 생기는 것이 아니라 차가운 심해 환경에서 매우 천천히 형성되는 것이 특징이라 하겠습니다.

Answer 2

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

망간단괴는 심해 바닥에서 망간과 철 성분이 아주 오랜 시간에 걸쳐서 조금씩 쌓여 만들어진 금속 덩어리를 말합니다.

바닧물이나 해저 퇴적물 속에 녹아 있던 망간과 철 이온이 산화되면서 고체 산화물 형태로 침전되게 되는데, 이 물질들이 상어의 이빨 조각, 암석 파편, 조개껍데기 등 작은 핵을 중심으로 한겹씩 달라붙으면서 단괴가 커지게 됩니다.

바닷물에서 직접 성분이 붙는 과정과 퇴적물 속 성분이 올라와 붙는 과정이 함께 일어날 수 있고, 또 일부 미생물이 망간과 철의 산화 반응을 촉진해 단괴 형성에 영향을 주는 것으로 알려져 있습니다.

성장 속도가 매우 느려 보통은 수백만 년에 걸쳐 몇 센티미터 크기로 자라기 때문에 심해저에 오래된 단괴가 많이 남아 있다고 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

망간단괴는 바닷물에 녹아 있던 금속이 아주 느리게 쌓여 만들어진 덩어리예요. 육지 광상처럼 마그마나 열수가 만든 게 아니라, 화학적으로 침전이 반복된 결과물이에요.

과정을 보면 이래요. 심해 바닥에는 상어 이빨 조각이나 작은 돌, 조개껍데기 같은 핵이 되는 물체가 놓여 있어요. 바닷물에는 망간과 철이 아주 옅은 농도로 녹아 있는데, 심해 바닥의 산소가 풍부한 환경에서 이 금속들이 산화되며 고체 산화물로 변해 그 핵 표면에 달라붙어요. 산화망간은 표면 전하 때문에 구리와 니켈, 코발트, 희토류 같은 다른 금속 이온까지 함께 끌어당겨 흡착해요. 그래서 단괴 하나에 여러 금속이 섞여 들어가고, 이 조합이 산업적 가치를 만들어요.

가장 놀라운 건 속도예요. 100만 년에 1밀리미터에서 10밀리미터 정도 자라요. 지구에서 가장 느린 지질 작용 중 하나라, 주먹만 한 단괴 하나가 수백만에서 수천만 년에 걸쳐 만들어진 거예요.

태평양 클라리온클리퍼톤 해역에 특히 많이 모여 있는 이유도 조건 때문이에요. 수심 4000~6000미터로 깊고, 퇴적물이 쌓이는 속도가 극도로 느려서 단괴가 묻히지 않고 표면에 노출된 채 계속 자랄 수 있어요. 해류가 미세하게 흐르며 산소를 공급하는 것도 필요하고요.

지금은 이 단괴가 배터리 원료 공급원으로 주목받으면서 채굴 논의가 진행 중인데, 수천만 년에 걸쳐 형성된 생태계를 한 번에 긁어내는 문제라 환경 영향을 두고 논쟁이 이어지고 있어요 :)

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

망간단괴는 심해저 바닥에 흩어진 작은 상어 이빨이나 조개껍데기 암석 조각 같은 핵을 중심으로 해수와 퇴적물 속에 녹아 있던 금속 성분이 아주 천천히 침전되면서 생성됩니다. 해수에 존재하는 망간과 철 니켈 코발트 구리 등의 산화물이 화학 작용을 통해 수mm 두께를 형성하는 데만 백만 년 이상이 소요될 정도로 지극히 완만한 성장을 거칩니다 또한 심해 열수구에서 분출되는 뜨거운 무기물 금속 성분이 냉각된 바닷물과 반응하여 침적되거나 퇴적물 속 미생물의 산화 환원 작용이 금속 원소의 농축을 도우며 껍질을 겹겹이 쌓아 올려 갑니다 이렇게 오랜 세월 동안 퇴적물 위에 묻히지 않고 침전 반응을 계속한 결과 오늘날 검은 감자 모양을 띤 고농축 금속 덩어리 형태의 망간단괴가 완성되는 것입니다