• 자원환경지질
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• 제35권2호
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• pp.103-112
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• 2002

토양 산성화에 따른 알루미늄 독성현상과 관련하여 자연환경에서의 존재 가능성이 제기되어온 $Al_{13}$-tridecamer 의 열역학적 생성조건에 대한 고찰을 Al-함유 광물상을 다량 함유하고 있는 제주도 나디졸 토양 Bo층 시료의 실내 평형실험 결과를 기초로 실시하였다. 대강토양은 평형상태일 경우 $Al(OH)_{3}$, 이모골라이트 혹은 프로토-이모골라이트가 반응액의 알루미늄 총활동도를 조절하는 주 고상인 것으로 나타났다. 이 경우 반응액의 알루미늄 총활동도는 pH 5~7환경에서 $10^{-6}$~$10^{-8}$~M 로 매우 낮게 나타난다. 기존의 열역학 자료들을 이용한 $Al_{13}$-tridecamer생성조건 고찰 결과, 알루미늄의 총활동도가 $Al_{13}$-tridecamer의 생성 여부를 결정하는 가창 주요 요인으로, 예를 들어, 그 활동도가 $10^{-5}$/M이 되기 위하여는 pH=5~7 구간에서는 약 $2{\times}10^{-5}$M, pH=4에서는 약 $3{\times}10^{-3}$M 이상치 알루미늄이 자연수에 용해되어 있야 한다. 따라서 $Al(OH)^{3}$, 이모골라이트 혹은 프로토-이모골라이트 등에 의해 알루미늄 총활동도가 제안되는 토양계에서는 평형조건에서 $Al^{13}$/-tridecamer 생성을 위한 알루미늄 총활동도 조건을 충족시키지 못한다 이러한 결과는 Al-함유고상들에 의해 알루미늄 총활동도가 조절되는 평형조건에 근접한 자연계 토양에서는 $Al_{13}$-tridecamer치 생성확인 가능성이 배우 낮음을 제시하며, 단지 pH 3 내외의 산성화가 심화된 극히 일부 토양, 또는 산성환경에서 형성된 높은 일루미늄 총활동토플 갖는 용액이 부분적으로 중화되는 비평형 환경 등, 극히 제한적인 환경에서만이 다량의 $Al_{13}$-tridecamer생성이 가능할 것이다. 이러한 열역학적 고찰 결과는 깁사이트 및 이모 라이트가 알루미늄 거동의 주요 영향인자인 안디졸 및 스포도졸 토양에서의$Al_{13}$-tridecamer의 인지 가능성은 매우 희박함을 지시해 주며, 따라서 이 같은 토양에서의 $Al_{13}$-tridecamer에 의한 독성현상은 그 가능성은 극히 낮을 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제35권2호
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• pp.113-120
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• 2002

한강 수계분지내의 하천수의 산소 및 수소 동위원소 조성은 $\delta$D=6.6delta$$^{18}$ O-7.4,로 순환수선($\delta$D=8$\delta$$^{18}$ O+10)과 차이를 나타내고 있다. 이는 한강수계 분지내의 지역적 기상조건과 증발 영향 때문으로 해석된다. 한강 하천수의 5150과 5D 값은 각각 -8.2~-10p77(평균 -9.17f7)과 -60~-96%e(평균 -69f77)이다. 그리고 남한강 하턴수치 평균$\delta$$^{18}$ O 와$^{18}$ O값은 -9.3$\textperthousand$과 -69$\textperthousand$로 북한강 하천수의 -9.2$\textperthousand$와 -69$\textperthousand$값보다 무거운 산소와 수소 동위원소비가 결핍되어 있다. 이는 남한강 하천수에 탄산염 기원과 황화광물 기원의 황산염의 무거운 산소의 유입과 위도 효과를 받고 있음에도 불구하고 집수지의 고도 효과의 영향을 더 많이 받기 때문으로 해석된다. 등위원소 자료에서 계산된 한강본류에서의 남한강과 북한강 하천수의 혼합비율은 약 6 : 4로 남한강 하천수의 영향이 한강 본류 하천수에 크게 영향을 주고 있다.

• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.469-480
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• 2003

용출실험 연구는 서보 및 청양광산의 광미와 오염토양이 산성비(pH 5.0∼3.0)또는 강한 산성용액(pH 2.5∼l.0)과 반응하였을 때 용출될 수 있는 중금속의 함량을 예측하기 위하여 실시되었다. pH 5.0∼3.0인 용액에서, pH가 낮아질수록 광미 내 비소, 납, 아연의 용해도는 많이 증가하였다. 반면에 토양에서의 중금속의 용해도는 매우 제한적이었다. 이와 같은 결과로부터 산성비에 의하여 광미 내 납, 비소, 아연은 용출되나, 토양 내 이들 원소들은 고정되어 있음을 알 수 있다. pH 2.5∼l.0인 강한 산성과 반응시에는 pH가 낮아질수록 오염된 토양 내 아연, 카드뮴, 구리의 농도가 급격히 증가하는 반면, 광미 내에서는 납, 비소, 코발트의 용해도가 매우 증가한다 한편, CY4(청양광산)를 제외한 광미 내 아연, 카드뮴 및 구리의 용해도는 매우 낮은 pH(약 pH 1)에서 조차 낮은 용해도를 보여준다. 이것은 불완전 용해 또는 불용성의 광물상의 존재에 기인한다. 따라서 중금속의 용해도는 반응 용액의 pH뿐만 아니라 광미 및 오염토양 내 존재하는 금속의 존재형태에 영향을 받음을 알 수 있다. 반응용액의 pH가 5.0∼3.0인 경우, 광미에 함유된 원소들 간의 상대적인 이동도는 Pb>Zn>Cd)Co=Cu＞As이었다. 반응용액의 pH가 2.5∼l.0사이인 경우, 금속원소들의 상대적인 이동도는 오염 토양의 경우 Zn＞Cd>Cu≫Co>Pb=As이고, 광미로부터는 Pb≫Zn>Cd>As>Co>Cu이었다. 이러한 연구결과들은 이 지역에서 광산 폐기물의 환경적 영향에 대한 평가를 가능하게 하고, 복원 계획에 대한 유용한 자료로 사용될 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제35권1호
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• pp.1-12
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• 2002

남서태평양 Manus Basin은 인도-호주판과 태평양판이 충돌하여 형성된 배호분지로 열수분출작용이 활발하며, 석영 안산암 및 현무암질 안산암 계열의 산성 화산암류를 기반암으로 발달한 열 수분출구 등 열수광체가 산재되어 있다. 열수분출구는 주로 황철석, 황동석, 백철석, 섬아연석, 방연석 등의 광석광불과 이에 수반되는 경석고, 중정석, 비정질 규소 등으로 구성되어 있으며, 황동석이 괴상으로 다량 산출되는 Cu-rich chimney와 섬아연석이 괴상으로 다량 산출되는 Zn-rich chimney로 대분된다. 열수분출구글 구성하는 금속원소들의 전체적인 상관관계에Ai Zn은 Sb, Cd, Ag, 등과 그리고 Cu는 Mo, Mn, Co 등과 좋은 정의 상관관계가 인지된다. 또한, 열수분출구에 따라 Zn-rich chimney에서는 Au가 Zn과 대단히 높은 정의 상관관계를 보여주며 Cd, Mn, Sb 등이 부화되어 있는 반면에, Cu-rich chimney에서는 Au가 Zn 및 Pb와 좋은 정의 상관관계를 보여주며 Mo, Co 등이 부화되어 있는 특성을 보여준다. 연구지역 Cu-rich chimney 및 Zn-rich chimney의 Au 평균품위는 각각 15.9 ppm 및 29.0 ppm이며, Ag, Cu, Zn 등 유용금속도 상당량 부화되어 있어 경제성이 높은 것으로 평가된다. Zn-rich chimney에 산출하는 경석고 및 비정질규소의 유체포유물 균일화 온도 및 염농도는 174~22$0^{\circ}C$ 및 2.7~3.6 equiv, wt.% NaCl로. 섬아연석 등 광석광물의 주 광화 작용이 약 20$0^{\circ}C$를 전후한 범위에서 진행되었으며, 이때 산소분압은 $10^{40.8}$bar이하에서 $10^{39.5}$이상으로 황분압은 $10^{14.7}$bar이하에서 $10^{13.4}$이상으로 각각 증가 전이되는 것으로 추론된다. 한편, Cu-rich chimney는 Zn-rich chimney의 주 광화온도조건보다 높은 온도에서 광화작용이 진행되었을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제34권6호
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• pp.627-648
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• 2001

Skaergaard 암체의 중대에는 사장석 우세대와 휘석 우세대가 교대하는 macro-rhythmic layers와 modally-graded, rhythmic lace론 비롯한 최소 두 가지 종류 이상의 layering 발견된다 Macro-rhythmic layers는 LS의 중대에서만 빈번히 발견된다. 두게는 0.3에서 3.3m에 이르고 명확한 상하부 경계를 가지며 노두에서 2km 이상 휭으로 연장된다. 자기 macro-rhythmic layer에서는 내부적인 점이층리 구조를 보이지는 않으나 소규모 modally-graded layer 빈번히 발견된다. Modally-graded, rhythmic layer는 LS의 흔히 발견되나 UBS나 MBS에서는 드물게 관찰된다. 두에는 떼서 50cm에 이르고 노두에서 최대 100m 까지 횡으로 연속된다. 횡적으로 갑자기 혹은 서서히 사라지며 종종 기칠 메우기 구조나 사층리 구조를 수반한다. 명확한 하부 경계와 점이적인 상부 경계와 함께 강한 층간 modal grading이나 size grading이 특징이다. 중대 modally-graded layering중 사장석 우세와 휘석 우세 macro-rhythmic layer두개를 상세하게 조사하였다. 일반적으로 사장석 내의 $K_2$O와 Ba, 휘석, 티탄철석, 그리고 자철석 내의 MgO와 FeO*를 제외한 광물성분변이는 보이지 않는다. 티탄철석과 자철석이 풍부한 layer기저에 산출되는 휘석, 티탄철석, 그리고 자철석의 성분은 MgO가 더 많고 FeO*는 더 적은 경향을 보여준다. 이와 같은 성분변이는 기존의 결정과 Fe가 많은 melt의 상호반응의 결과로 생각되며 Layer 기저에서는 상부보다 적은 re-equilibration를 겪은 것으로 생각된다. 개개 상이나 휘석과 oxide의 비와 reequilibration의 정도 간에는 직접적인 상관관계는 보이지 않는다 휘석 우세 layer거 사장석에 비해 사장석 우세 layer 의 사장석은 UBS의 사장석과 유사하게 상대적으로 적은 $K_2$O와 Eu/Sm를 보이며 이는 사장석 우세 layer는 암체 상부에서 유래한 과외의 사장석에 기인함을 시사한다. 사장석 우세 layer는 대류기에 휘석 우세 layer는 비대류기에 형성되었음을 시사한다. $K_2$O가 적은 사장석 우세 layer의 사장석은 layer내로 통과하는 $K_2$O가 풍부한 liquid와의 reequilibration 에 기인한 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.537-549
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• 2007

태백산 광화대 북부의 지질환경과 광화작용 양상을 살펴보면, 다양한 금속 광상의 형성이 시 공간적으로 반복되어 있다는 점에서 미국 네바다 지역의 칼린형 금광상 분포지역과 매우 유사하다. 영월지역에서는 두 곳의 뚜렷한 비소 이상대와 다수의 안티모니 이상대가 형성되지만, 금속광산의 분포와는 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다. 반면, 정선 지역에는 영월지역과 달리 두 곳의 뚜렷한 비소 이상대가 금속광산(주로 금 은 광산)의 분포와 상당히 일치하며, 안티모니 이상대는 비소 이상대와 비교적 일치하고 있다. 연구지역 변질석회암의 금, 은, 비소, 안티모니, 구리, 납, 아연, 몰리브데늄 등은 칼린형 금광상과 유사한 이동도를 보이고, 정선지역에서 상대적으로 부화되어 있는 특징을 보인다. 금 은 및 칼린형 금 광화작용의 효과적인 지시원소인 비소와 안티모니는 특징적으로 부화된 양상을 보여주고 있으나, 천금속류인 납과 아연은 시료에 따라서 다소 불규칙한 양상을 보였다. 특히, 금 은을 비롯한 비소와 안티모니의 부화도의 분포양상은 네바다 지역, 중국, 인도네시아의 칼린형 금광상들과 상당히 유사하다. 따라서, 영월 및 정선 지역에서의 광화작용을 야기한 광화유체는 칼린형 금광상을 형성한 유체와 매우 흡사하였음을 시사해 준다. 그러나, 천금속 및 몰리브데늄의 부화도 양상은 네바다의 칼린형 금광상들과는 차이가 나는데, 이는 열수용액과 반응한 모암의 광물 및 화학성 차이에 기인하는 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제31권3호
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• pp.201-213
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• 1998

탄산염형 지하수가 특징적으로 산출되고 있는 중원 및 문경 지역에서 유형별 자연수 (심부 지하수, 천부지하수, 지표수)를 채취하고 (기간: 1996-1997년) 수문지구화학 및 환경동위원소(황산염의 황, 물의 산소 및 수소, 삼중수소) 연구를 수행하였다. 연구지역에는 지구화학적으로 뚜렷g히 구분되는 두 유형의 자연수, 즉 탄산염형 및 알칼리형이 함께 산출된다. 탄산염형의 지하수는 수문화학적으로 $Ca(-Na)-HCO_{3}(-S0_{4})$ 유형의 특성을 보이지만, 알칼리형 지하수는 $Na-HCO_3$ 유형의 특성을 나타낸다. 탄산염형 지하수는 특징적으로 보다 낮은 pH와 높은 Eh 및 높은 용존이온 (특히, Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$) 함량을 갖는다. 두 유형의 지하수는 모두 방해석에 대하여 포화 또는 과포화 상태에 있다. 두 유형의 심부 지하수는 모두 핵실험 이전 (적어도 40년전)에 충진된 강우로부터 기원하여 오랜 수-암 반응에 의하여 진화하였다. 심부 지하수는 보다 젊은 시기에 충진된 물 (즉 천부 지하수 및 지표수)에 비하여 낮은 산소 및 수소 동위원소비를 갖는다. 그러나 지질 특성, 물의 화학성 및 환경동위원소 자료를 종합하여 보면, 두 유형의 심부 지하수는 각기 독특한 수문학적 및 수문지화학적 진화를 하였음을 알 수 있다. 탄산영형 지하수는 지역적으로 부화된 황화광물 (주로 황철석)의 용해에 의해 생성된 산성수의 혼합 결과로 형성되었는데, 황철석은 열수 광맥내 (중원 지역의 경우) 또는 무연탄종내 (문경 지역의 경우)에 존재하였다. 심부 순환하는 강우가 순환과정중 황철석을 만나지 않았다면 알칼리형 지하수 만이 생성되었을 것이다. 이와 같은 수문학적 및 수문지화학적 모델은 한반도에 부존하는 기타 탄산염형 지하수에도 성공적으로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제31권3호
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• pp.185-199
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• 1998

1995~1996년중 부곡 지열수 지역에서 채수한 유형별 자연수를 대상으로 수문지구화학 및 환경동위원소 연구를 수행하였다. 연구 지역에는 물리화학적으로 뚜렷히 구분되는 세 유형의 자연수, 즉 (1) 군접 I (지열수 지역의 중심부에서 산출되고 최대 $77^{\circ}C$의 용출 온도를 갖는 $Na-SO_4$ 유형), (2) 군집 II(외곽부에서 산출되며 다소 낮은 온도를 갖는 $Na-HCO_{3}-SO_{4}$ 유형) 및 (3) 군집 III(지표수나 천층 냉각 지하수로서 $Ca-HCO_3$ 유형)이 함께 산출된다. 군집 I은 Ia 및 Ib로 세분된다. 수문지구화학적 진화는 수 암 반응의 증가에 따라 군집 III$\rightarrow$II$\rightarrow$I의 순으로 진행되었다. 군집 II 및 III의 자연수는 비교적 낮은 수-암 반응, 특히 방해석 및 Na-사장석의 용해 반응에 의해 형성되었지만, 군집 I은 사장석, K 장석, 백운모, 녹려석, 황철석 등과의 높은 수-암 반응에 의해 형성되었다. 용존 황산염의 농도 및 황동위원소 조성은 지열수의 기원 및 전화를 해석하는데 중요한 정보가 된다. 용존 황산염은 퇴적 기원 황철석의 산화에 의해 생성되거나 (군집 Ib의 경우), 또는 열수의 상승 통로인 단열대에 존재하는 마그마 열수기원 황철석의 용해에 의해 생성되었다 (군집 Ia의 경우). 지열 저장지의 온도 규명을 위한 알칼리 이온 지옹계의 적용성은 화학조성을 변화시키는 요인들, 특히 마그네슘이 풍부한 지표수와의 혼합에 의해 제한된다. 그러나 다성분 광물/물 평형계에 대한 열역학적 계산 및 유체포유물 설험 결과, 심부 지열 저장지 (냉각중인 화성암체?)의 온도는 $125^{\circ}C$에 이르는 것으로 판단된다. 환경동위원소 (산소-수소, 삼중수소) 연구에 의하면, 자연수는 모두 상이한 충진 특성을 갖는 강우로부터 기원하였다. 특히 군집 Ia의 물은 심부 지열 저장지까지 심부 순환한 오래된 (40년 이상) 강우로부터 기원하였으며 지표부 물과의 혼합 정도도 낮다. 본 논문에서는 황산염이 풍부한 국내 지열수의 성인 및 진화에 관한 모델을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제41권4호
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• pp.405-425
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• 2008

하천수와 하천퇴적물에 의한 주암호 내 미량원소의 유입량 및 하천퇴적물 입도에 따른 미량원소의 지구화학적 거동을 규명하기 위하여 주암호 주변의 3 4차 수계 32 지점에서 채취한 하천퇴적물과 하천수의 미량원소(비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 납, 아연)를 분석하였고, 하천수의 경우에는 주요 양이온 및 음이온을 함께 분석하였다. 또한 집수 유역 내 모암 및 오염원 분포를 고려하여, 대표적인 8개 지점의 하천퇴적물을 선택하고, 입도($2\;mm{\sim}200\;{\mu}m$, $200{\sim}100\;{\mu}m$, $100{\sim}50\;{\mu}m$, $50{\sim}20\;{\mu}m$, < $20\;{\mu}m$) 별로 미량원소 함량을 구하였다. 주암호 집수유역 하천수는 오염원(탄광, 금속광, 농경지, 주거) 별로 4개 유형의 수질유형(Ca-Mg-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$-Cl, Ca-Na-$HCO_3-SO_4$, Ca-Na-$HCO_3$)의 특성을 반영하고 있다. 하천퇴적물의 입도와 미량원소 농도와의 상관성은 주암호으로 유입되는 미량원소의 지화학적 거동을 규명하는데 중요하다. 하상퇴적물의 입도가 작아질수록 미량원소 함량이 증가되는 뚜렷한 경향을 나타내고 있다. 폐금속광산 하류 하천퇴적물의 구리, 아연 및 납은 실트 입도(< $20\;{\mu}m$)에서 급격하게 증가되는 경향을 보이는 반면, 비소의 경우는 모래 입도($2\;mm{\sim}100\;{\mu}m$)에서 높은 함량을 나타내고 있다. 이는 퇴적물내의 구리, 아연, 납, 등 미량원소들은 실트 크기의 입자에 흡착된 상태고 주암호로 쉽게 이동됨을 지시해주고 있는 반면, 비소는 함 비소 광물상으로 이동되어 주암호로 유입될 가능성이 미약한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제46권1호
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• pp.11-19
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• 2013

대화광상은 경기육괴의 편마암류와 화강암류에 발달한 열극을 충진 발달한 함 Mo-W 열수 맥상 광상이다. 대화광상의 몰리브덴-텅스텐 광화작용과 관련된 주요 수반광물인 석영에서 관찰되는 유체포유물은 상온 ($20^{\circ}C$) 에서의 상(phase) 관계와 냉각 및 가열 실험을 통해 측정된 균일화 온도와 상변화를 기초로 하여 3가지 주요 유형 (Type I, 액상이 우세한 $H_2O$-NaCl 유형; Type II, 기상이 우세한 $H_2O$-NaCl 유형; Type III; $CO_2-H_2O$-NaCl 유형) 으로 분류된다. 또한, 함 $CO_2$ Type III 유체포유물은 $CO_2$ 균일화 및 최종 균일화 특성을 바탕으로 4가지 유형 (IIIa, IIIb, IIIc, IIId)으로 세분된다. 대화광상 Type I 유체포유물의 균일화 온도는 약 $374^{\circ}C{\sim}161^{\circ}C$로 넓은 범위를 보여주며, 염농도 역시 약 13.6~0.5 equiv. wt. % NaCl의 넓은 조성 범위를 보인다. Type III 유체포유물 냉각 실험 시 측정된 $CO_2$ 상의 용융 온도는 $-57.4{\sim}-56.6^{\circ}C$이며, $CO_2$ 균일화 온도는 $29.0{\sim}30.8^{\circ}C$이다. 또한 $CO_2$ clathrate 용융 온도는 $7.3{\sim}9.5^{\circ}C$로 염농도는 5.2~1.0 equiv. wt. % NaCl이고, 최종 균일화 온도는 $303^{\circ}C{\sim}251^{\circ}C$로 비교적 좁은 범위로 확인되었다. $CO_2-H_2O$-NaCl계 (Type III) 유체포유물의 경우 온도가 감소함에 따라 염농도 역시 감소하는데, 이는 높은 염농도를 가진 $H_2O$-NaCl계 유체와 낮은 염농도를 가진 $CO_2-H_2O$-NaCl계 유체의 불혼화에 의해 열수의 진화가 이루어졌음을 의미한다. Type I 유체포유물은 온도 감소와 염농도 사이의 뚜렷한 변화가 인지되지 않았다. 따라서, 대화 열수계의 함 몰리브덴-중석 광화작용은 $400^{\circ}C$, 5.2 equiv. wt.% NaCl의 염농도를 가진 광화유체로부터 시작되어, 약 $350^{\circ}C$ 부근에서 유체의 불혼화 용융에 의해 진행되었다. 이후 대화 열수계에 유입된 상대적으로 낮은 온도와 염농도를 갖는 유체 (천수 또는 상대적으로 높은 물/암석 비를 갖는 열수유체) 의 혼입 작용에 의해 후기 천금속 광화작용이 야기되었다.