온천

Hot spring
옐로스톤 국립공원그랜드 프리즘 스프링 및 미드웨이 간헐천 분지

온천, 열수천, 또는 지열천은 지열적으로 가열된 지하수가 지구 표면에 출현하면서 생기는 이다.지하수는 마그마의 얕은 물체에 의해 가열되거나 단층을 통해 지구의 지각 깊숙한 곳에 있는 뜨거운 바위로 순환함으로써 가열된다.어느 경우든, 열의 궁극적인 원천은 지각 아래의 층인 지구 맨틀에서 자연적으로 발생하는 방사성 원소의 방사성 붕괴이다.

온천수에는 용해된 미네랄이 다량 함유되어 있는 경우가 많습니다.온천의 화학 작용은 pH가 0.8인 산성 황산염 용수철부터 실리카로 포화되는 알칼리 염화물 용수철, 이산화탄소와 탄산염 광물로 포화되는 중탄산 용수철까지 다양하다.일부 스프링에는 풍부한 용해 철분도 포함되어 있습니다.온천에서 지표로 떠오른 광물들은 극한의 환경에 적응한 미생물인 극친동물의 공동체를 먹여 살리는 경우가 많으며, 지구상의 생명체가 [1][2]온천에서 기원했을 가능성이 있다.

인간은 수천 년 동안 목욕, 휴식 또는 치료를 위해 온천을 사용해 왔다.하지만, 어떤 것들은 물에 잠기는 것이 해로울 정도로 충분히 뜨거워서, 열상을 입히고,[3] 잠재적으로 사망에 이르게 할 수 있다.

정의들

온천에 대한 보편적 정의는 없다.를 들어, 다음과 같은 문구를 찾을 수 있습니다.

브라질 리오 쿠엔테에 있는 온천.
  • 온도가 21°C(70°F)[12][13][14][15] 이상인 천연 샘물
  • 수온이 보통 평균 공기 [16]온도보다 6~8°C(11~14°F) 이상 높은 온천 유형.
  • 수온이 50°C(122°F)[17] 이상인 스프링

관련 용어 "따뜻한 온천"은 많은 원천에서 온천보다 낮은 수온을 가진 온천으로 정의되지만, 펜테코스트 등은 그렇지 않다.(2003)는 "따뜻한 봄"이라는 문구는 유용하지 않으며 [9]피해야 한다고 제안한다.미국 NOAA 지구물리학 데이터 센터는 "온천"을 20~50°C(68~122°F)의 물이 있는 스프링으로 정의한다.

열원

온천에서 나오는 물은 지구온도, 즉 지구 맨틀에서 나오는 로 가열된다.이것은 두 가지 방법으로 이루어집니다.화산 활동이 높은 지역에서는 마그마가 지각의 얕은 깊이에 존재할 수 있다.지하수는 이 얕은 마그마 물체에 의해 가열되어 온천에서 분출하기 위해 수면으로 올라갑니다.그러나 화산 활동이 없는 지역에서도 지구 내 암석의 온도는 깊이에 따라 상승한다.깊이와 함께 온도가 상승하는 속도를 지열 구배라고 합니다.물이 지각에 충분히 깊이 스며들면 뜨거운 바위와 접촉하면서 가열될 것이다.이것은 일반적으로 단층을 따라 일어나는데, 바위 바닥이 부서진 곳은 물이 더 깊은 [18]곳까지 순환하기 쉬운 길을 제공한다.

열의 대부분은 자연 방사성 원소의 붕괴에 의해 발생한다.지구에서 빠져나가는 열의 4590%는 주로 [19][20][21]맨틀에 위치한 원소의 방사성 붕괴에서 비롯된다.지구에서 열을 내는 주요 동위원소는 칼륨-40, 우라늄-238, 우라늄-235, 토륨-232이다.[22]화산 활동이 없는 지역에서는 이 열이 열전도의 느린 과정에 의해 지각으로 흐르지만, 화산 지역에서는 [23]마그마의 몸체에 의해 열이 지표로 더 빠르게 전달된다.

U와 Th의 붕괴로 인한 방사선 발생 열은 현재 지구 내부 열 버젯의 주요 원인이다.

물과 증기를 주기적으로 분출하는 온천을 간헐천이라고 한다.옐로스톤 국립공원 등 화산 활동이 활발한 지역에서는 마그마가 얕은 깊이에 존재할 수 있습니다.만약 온천이 마그마 몸체에 가까운 큰 자연 저수조에 연결된다면, 마그마는 저수조 안의 물을 가열하여 정상 끓는점 이상으로 상승시킬 수 있다.물탱크 위의 물기둥의 무게가 물탱크를 가압하여 끓는 것을 억제하기 때문에 물은 즉시 끓지 않습니다.그러나 과열된 물이 팽창함에 따라 일부 물이 수면으로 떠오르면서 저수조 내의 압력이 감소합니다.이것은 저수조 안의 물의 일부가 수증기가 되어 온천에서 더 많은 물을 끌어낼 수 있게 한다.이는 저수조를 비울 때 온천에서 상당한 양의 물과 증기가 강제로 배출되는 폭주 상태로 이어진다.그리고 나서 저수조는 더 차가운 물로 채워지고, 그 순환은 [24][25]반복된다.

간헐천은 각 간헐천 분출 후 천연 저수조와 풍부한 냉각수원을 모두 필요로 한다.물의 양이 적어 물이 쌓일 수 있는 한 빨리 끓어 증기의 형태로만 표면에 도달하면 푸마롤이 된다.물이 진흙과 진흙과 섞이면 진흙 [24][26]냄비가 된다.

화산이 없는 따뜻한 봄의 예로는 조지아주 웜 스프링스(Farm Springs)있다. 루즈벨트는 그곳작은 백악관을 지었다.여기서 지하수는 인근 산에 내리는 비와 눈(기상수)에서 발원하여 특정 층(Hollis Quartzite)을 3,000피트(910m) 깊이까지 관통하고 일반적인 지열 [27]구배에 의해 가열된다.

화학

중탄산 온천의 예인 알제리함맘 마스크하우틴

가열된 물은 차가운 물보다 많은 용해된 고형물을 담을 수 있기 때문에, 온천에서 나오는 물은 종종 칼슘에서 리튬, 심지어 [28]라듐까지 모든 것을 포함하는 매우 높은 미네랄 함량을 가지고 있습니다.온천의 전반적인 화학 작용은 알칼리 염화물, 산성 황산염, 중탄산염, 철분이 풍부한 등 다양하며, 각각 가능한 온천 화학 [29][30]작용의 최종 구성원을 정의합니다.

알칼리성 염화물 온천은 용해된 염화염이 포함된 지하수가 고온에서 규산염 암석과 반응할 때 형성되는 열수성 유체에 의해 공급된다.이러한 스프링은 pH가 거의 중립에 가깝지만 실리카(silica)로 포화됩니다.SiO2. 실리카의 용해도는 온도에 따라 크게 달라지기 때문에 냉각 시 오팔(opal-A: SiO2·nHO2)[31]의 일종인 간헐석(geyserite)으로 침전된다.이 과정은 충분히 느리므로 간헐천이 통풍구 주변에 바로 퇴적되는 것이 아니라 스프링 [32][33][34]개구부 주변에 어느 정도의 거리를 두고 낮고 넓은 플랫폼을 구축하는 경향이 있습니다.

산성 황산 온천은 황화수소(HS2)가 풍부한 열수액에 의해 공급되며, 이 열수액은 산화되어 황산HSO24 [32]형성한다.따라서 유체의 pH는 0.[35]8까지 낮아집니다.산은 암석과 반응하여 점토 광물, 산화물 광물, 그리고 실리카의 [30]잔여물로 바꿉니다.

중탄산 온천은 이산화탄소2 지하수가 탄산염 [32]암석반응할 때 형성되는 열수성 유체에 의해 공급된다.액체가 지표면에 도달하면2 CO가 급격히 손실되고 탄산염 광물이 트라베르틴으로 침전되기 때문에 중탄산 온천은 [30]개구부 주위에 높은 릴리프 구조를 형성하는 경향이 있습니다.

철분이 풍부한 스프링은 [36][30]스프링에 공급되는 열수성 유체의 철로부터 산화 철 덩어리를 생성하는 미생물 군집의 특징으로 특징지어집니다.

일부 온천은 이러한 극단의 화학 작용에서 중간 정도의 액체를 생산한다.예를 들어 혼합산-황산-염산 온천은 산성 황산염과 알칼리 염화물 스프링의 중간이며, 산성 황산염과 알칼리 염화물의 혼합에 의해 형성되어도 좋다.간헐천을 퇴적시키지만 염화알칼리성 [32]용수철보다는 적은 양이다.

유량

아이슬란드 딜다퉁어버: 유럽에서 가장 이 많은 온천

온천의 유속은 아주 작은 "침수"에서 진짜 뜨거운 강까지 다양하다.때때로 간헐천이나 분수대에서 물이 위로 솟구치는 충분한 압력이 있다.

고류온천

온천의 유량에 대해서는 문헌에 많은 주장이 있다.지열 스프링보다 높은 흐름의 비열 스프링이 더 많다.유량이 많은 스프링은 다음과 같습니다.

  • 호주의 Dalhousie Springs 단지는 1915년에 최대 총 유량이 23,000L/초였으며, 단지의 평균 유량은 325L/초였습니다.이제 총 최대 유량이 17,370리터/초로 감소하여 평균 스프링의 최대 출력은 약 250리터/[37]초입니다.
  • 일본 벳푸의 '피의 연못' 온천
    일본 벳푸의 2,850개의 온천은 일본에서 가장 물이 많은 온천 단지입니다.벳푸 온천은 합하면 약 1,592리터/초, 즉 평균 0.56리터/초의 온천 유량에 해당합니다.
  • 일본 고코노에의 303개 온천은 초당 1028리터, 평균 3.39리터의 유량을 낸다.
  • 오이타현에는 4,762개의 온천이 있으며, 총 유량은 4,437리터/초이므로, 평균 온천 유량은 0.93리터/초입니다.
  • 일본에서 가장 유량이 많은 온천은 아키타현다마가와 온천으로 유량이 초당 150리터입니다.다마가와 온천은 98°C(208°F)의 온도로 폭 3m(9.8ft)의 하천을 공급합니다.
  • 브라질칼다스 노바스에서 가장 유명한 온천은 86개의 유정을 통해 하루에 14시간 동안 333리터/초의 물을 퍼 올립니다.이는 [citation needed]웰당 3.89리터/초의 피크 평균 유량에 해당합니다.
  • 플로리다에는 33개의 "규모 1 스프링"이 있습니다(유량이 2,800 L/s(99 cu ft/s)를 초과함).플로리다주 Silver Springs의 유량은 21,000L/s(740cuft/s)를 넘습니다.
  • 옐로스톤 국립공원엑셀시오르 간헐천 분화구는 약 4,000 갤/분 (0.253 m/s)의 에너지를 생산한다.
  • South Dakota Hot Springs의 Evans Crash는 유량이 5,000 갤/분(0.323 m/s)이며, 87°F(31°C)의 샘물이 흐릅니다.1890년에 지어진 플런치는 세계에서 가장 큰 자연 온수 실내 수영장입니다.
  • 초당[38]500리터의 이탈리아 새터니아의 온천
  • 아이다호있는 용암 온천의 유량은 초당 130리터입니다.
  • 콜로라도글렌우드 스프링스의 유량은 초당 143리터입니다.
  • 호주 퀸즐랜드 서부엘리자베스 스프링스는 19세기 후반에는 초당 158리터의 유량이 흘렀을지 모르지만, 지금은 약 5리터의 유량이 흘렀다.
  • 아이슬란드Deildartunguhver의 유량은 초당 180리터입니다.
  • 인도네시아 바자와에서 남서쪽으로 8km(5.0mi) 떨어진 나게 지역에는 총 453.6리터/초 이상을 생산하는 온천이 최소 3개 있다.
  • 인도네시아 바자와에서 북동쪽으로 18km(11마일) 떨어진 곳에 450리터/초 이상의 뜨거운 물을 내는 또 다른 세 개의 큰 온천(멘게루다, 왜바나, 피가)이 있다.
  • 캐나다 북부 화이트호스에서 북서쪽으로 25분 거리에 있는 유콘의 한대숲에서는 타키니 온천이 385 L/min(85 imp gal/min; 102 美 gal/min)과 [39]47 °C(118 °F)의 속도로 지구 내부에서 흘러나옵니다.

온천 생태계

뉴질랜드 오라케이코라코 아프리카 지도 핫풀에서 자라는 녹조 매트

온천은 종종 뜨겁고 미네랄이 풍부한 물에서 생활하는 데 적응한 미생물 군집을 형성한다.여기에는 45~80°C(113~176°F)[40]의 고온에서 번식하는 극친열성 물질이 포함된다.물이 광물 부하의 일부를 냉각시키고 침전시키는 데 시간이 걸린 환기구에서 더 나아가, 상황은 덜 극단적인 조건에 적응한 유기체에 유리하다.이것은 통풍구에서 멀어지면서 미생물 군집을 연속적으로 생성하는데, 어떤 면에서는 초기 생명체 [41]진화의 연속적인 단계와 유사합니다.

예를 들어, 중탄산 온천에서는 통풍구 바로 근처에 있는 유기체의 군집은 황화물과 수소를 산화시켜 그들의 생활 과정을 위한 에너지를 얻는 아퀴펙스와 다른 아퀴피칼리스와 같은 필라멘트 모양의 열호성 박테리아에 의해 지배된다.또한 수온이 60°C(140°F) 이하로 떨어진 통풍구에서는 스피룰리나, 발진기, 시네코커스 [42]등의 시아노박테리아클로로플렉서스 등의 녹황균이 주류를 이루는 두께 1cm(0.39in)의 미생물 매트로 표면을 덮는다.이 유기체들은 모두 광합성을 할 수 있지만, 녹색 유황 박테리아는 광합성을 하는 동안 산소보다는 유황을 생성한다.온도가 45°C(113°F) 이하로 떨어지는 환기구에서 더 멀리 떨어져 스피루리나, 칼로트릭스, 디아톰 및 기타 단세포 진핵생물, 방목 곤충과 원생동물을 포함한 복잡한 미생물 군집에게 유리한 조건이다.온도가 주변과 가까이 떨어지면 더 높은 식물들이 나타난다.[41]

염화 알칼리 온천은 통풍구의 가장 뜨거운 부분에 다양한 호열성 박테리아와 고세균과 함께 유기체 군집들의 유사한 연속을 보여준다.산성 황산 온천은 내산성 조류(예: 시아니디오파이스아), 곰팡이,[32] 규조류에 의해 지배되는 미생물의 다소 다른 연속을 보여준다.철분이 풍부한 온천은 환원 을 산화 [43]철로 산화시키는 광합성 유기체의 군집을 포함합니다.

온천은 풍부한 화학적 환경을 제공하는 믿을 수 있는 수원이다.여기에는 미생물이 에너지원으로 산화시킬 수 있는 환원 화학종이 포함된다.'블랙 스모커'(대양바닥의 열수분출구)와는 달리 온천은 온도가 낮은 유체를 만들어내고, 습윤과 건조가 반복되어 단순한 유기분자의 형성을 촉진한다.이러한 이유로,[41][30] 온천이 지구상의 생명의 기원지일 수도 있다는 가설이 제기되었다.

인간의 용도

나가노에서 노천온천 또는 온천을 즐기는 마카크
아키타현 츠루노유노텐부로의 겨울 목욕
태국 매홍선주의 사이응암 온천

역사

온천은 수천 [44]년 동안 사람들이 즐겨왔다.인간이 아닌 영장류인 마카크도 추운 [45]스트레스로부터 자신을 보호하기 위해 온천을 이용해 일본까지 북방 영역을 확장한 것으로 알려져 있다.일본에서는 온천욕(온천)이 적어도 2000년 이상 사용되고 있으며, 전통적으로 청결이나 휴식을 위해 사용되고 있지만, 치료의 [46]가치가 높아지고 있습니다.그리스의 호메로스 시대(기원전 1000년 경)에는 목욕은 주로 위생을 위한 것이었지만 히포크라테스 시대(기원전 460년 경)에는 온천이 치유의 힘이 있다고 여겨졌다.온천의 인기는 몇 세기에 걸쳐 변동해 왔지만,[47] 지금은 전 세계적으로 인기가 있습니다.

치료 용도

일부 온천은 민속의료적 가치로 인해 종종 인기 있는 관광지이자 장애인 [48][49][28]재활 클리닉의 장소이다.그러나 온천욕에 대한 과학적 근거는 불확실하다.납중독에 대한 온욕요법은 18세기와 19세기에 보편적이고 매우 성공적이었으며, 아마도 납의 배설을 증가시킨 뜨거운 물에 앉아 있는 것으로부터의 이뇨(요의 생산량 증가), 더 나은 음식과 납 공급원으로부터의 격리, 그리고 칼슘과 철분의 섭취가 증가했기 때문일 것이다.류마티스 관절염과 강직성 척추염 환자의 현저한 개선이 스파 요법의 연구에서 보고되었지만, 이러한 연구는 플라시보 대조 연구의 명백한 비실용성과 같은 방법론적 문제를 가지고 있다.그 결과 온천요법의 치료효과는 [47]아직 불확실하다.

주의사항

화산 지역의 온천은 끓는점이나 그 근처에 있는 경우가 많습니다.사람들은 이 [50][51][52]샘에 우연히 또는 의도적으로 들어갔다가 심각한 화상을 입거나 심지어 목숨을 잃기도 했다.

일부 온천 마이크로바이오타는 사람에게 감염됩니다.

에티켓

온천에 따라 풍습이나 관행이 다릅니다.목욕하는 사람은 물에 들어가기 전에 (비누 [60]포함/비누 없이) 물을 오염시키지 않도록 씻는 것이 일반적입니다.일본 등 많은 나라에서는 수영복을 포함해 옷을 입지 않고 온천에 들어가야 합니다.남녀의 시설이나 시간이 다른 경우가 많지만, 혼합 온천도 있습니다.[61]일부 국가에서는 공공 온천일 경우 [62][63]수영복이 필요합니다.

미국의 지열 스프링 분포

세계의 많은 장소와 모든 대륙에 온천이 있다.온천으로 유명한 나라에는 중국, 코스타리카, 아이슬란드, 이란, 일본, 뉴질랜드, 브라질, 페루, 대만, 터키, 그리고 미국포함되지만, 다른 많은 곳에도 온천이 있습니다.

  • 1918년 화학 교수의 보고서에 의해 세계에서 가장 전해질 광천으로 분류된 이후 널리 알려진 아르헨티나 북부의 리오 혼도 온천은 지구상에서 [64]가장 많이 방문하는 온천 중 하나가 되었다.카슈타 온천은 아르헨티나의 또 다른 유명한 온천입니다.
  • 유럽에서 가장 온도가 높은 온천은 프랑스의 Chaudes-Aigues라는 [citation needed]작은 마을에 있습니다.프랑스 화산 지역 오베르뉴의 중심부에 위치한 30개 자연 온천의 온도는 45°C(113°F)에서 80°C(176°F) 이상이다.가장 뜨거운 "Source du Par"의 온도는 82°C(180°F)입니다.마을 아래를 흐르는 뜨거운 물은 14세기부터 집과 교회에 난방을 제공해 왔다.Chaudes-Aigues (프랑스 캉탈)는 로마 제국 때부터 류머티즘 치료제로 알려진 온천 마을이다.
  • 전대지 구조 환경에 있는 탄산염 대수층은 지역의 높은 열 유량 값으로 특징지어지지 않는 지역에 위치하지만 중요한 온천을 수용할 수 있다.이러한 경우, 온천이 해안선에 가깝거나 따라 위치할 때, 서브 에어리얼 및/또는 해저 온천은 국부적 균열과 카르스트 암석 증기를 통해 해양 지하수의 유출을 구성한다.이는 아드리아 해안을 따라 위치한 부분적으로 물에 잠긴 동굴에서 유황과 온수(22–33°C(72–91°F)가 거의 유출되지 않는 아풀리아 지역(이탈리아 남부)의 남동부 지역을 따라 발생하는 샘의 경우로, 산타 체사리아 테르메의 역사적 스파를 제공한다.이 샘들은 고대(기원전 3세기 아리스토텔레)부터 알려져 있으며, 온천의 물리적 화학적 특성은 해수면 변화에 [65]의해 부분적으로 영향을 받았다.
  • 인도의 잠재적인 지열 에너지 저장소 중 하나는 마디야 [66][67]프라데시의 타타파니 온천이다.
  • 화성의 시리스 메이저 화산 칼데라인 닐리 파테라에서 발견된 실리카가 풍부한 퇴적물은 멸종된 온천 시스템의 [68]잔해로 여겨진다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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