간행물
광물과 암석 KCI 등재 Korean Journal of Mineralogy and Petrology 韓國鑛物學會誌
- 발행기관 한국광물학회
- 자료유형 학술지
- 간기 계간
- ISSN 1225-309X (Print)2288-7172 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2023
- 주제분류 자연과학 > 지질학 자연과학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 460DDC 549
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제33권 제4호 (2020년 12월) 13건
1.
2020.12
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백두산 북동쪽으로 약 25 km 떨어져있는 지역의 마이오세 현무암(황송푸 현무암, 20 Ma)에 대한 주 성분원소와 미량원소, Sr-Nd 동위원소 조성에 대한 연구가 수행되었다. 황송푸 현무암은 비현정질 암석으로 Na2O+K2O=3.5~4.7 wt.%, MgO=9.9~11.1 wt.%을 보인다. Mg 성분이 풍부한 감람석(Mg#=75~86)과 단사휘석 (Mg#=72~85), Ca성분이 풍부한 사장석 미반정을 함유하고 있다. 이 현무암은 경희토류원소 부화가 나타나는 해양도현무암과 유사한 미량원소 패턴을 보이고, 높은 Cr(394~479 ppm)과 Ni(389~519 ppm) 성분, Nb-Ta 부화 이상치, Rb과 Ba을 포함하는 LILE가 부화되어 있는 특징을 보인다. 이러한 조직과 주성분원소/미량원소 조성 데이터는 황송푸 현무암이 알칼리 마그마 계열에 속하는 원시적인 마그마임을 나타낸다. 황송푸 마그마는 상승하는 도중에 분별결정작용, 지각오염, 마그마혼합과 같은 분화작용을 거의 경험하지 않은 액상선 환경 에서 고화된 암석으로 이는 황송푸 현무암이 부분용융이 일어났던 맨틀에서의 특성을 지니고 있음을 반영한다. 황송푸 현무암의 높은 (Gd/Yb)sample/(Gd/Yb)PM 비율(2.8~3.5)은 황송푸 현무암이 판내부 환경에서 형성된 마그마로써 석류석이 존재하는 맨틀에서 페리도타이트의 낮은 부분용융(3~5%)으로 형성되었다. BSE보다 모두 높은 143Nd/144Nd와 87Sr/86Sr 성분을 보이는 황송푸 현무암은 이 지역 아래 부화된 맨틀영역이 존재한다는 것을 의미한다. 황송포 현무암은 과거(ancient)의 태평양판 섭입대에 의해 공급되어 재활용된 해양지각 혹은 대륙지각으로 교대작용을 경험한 맨틀에서 부분용융에 의해 형성되었다.
2.
2020.12
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경기육괴 북부 화천군과 철원군 경계부의 광덕산 일대에 분포하는 쥐라기 화강암은 복운모화강암, 함석류석복운모화강암, 운모화강암, 반상흑운모화강암으로 이루어져 있다. 이 암석들은 서브알칼리 계열 중 칼 크-알칼리 계열에 해당하며, Al 포화지수를 이용한 A/CKN vs. A/KN 다이어그램에서 고알루미나질 영역에 도시된다. 암석기재학적·지화학적 자료는 연구지역에서 가장 후기에 관입한 것으로 알려진 반상흑운모화강암은 복운모화강암, 함석류석복운모화강암 및 운모화강암과는 별개의 모그마로부터 기원하였음을 지시한다. 이들 화강암질암을 형성한 마그마의 근원암의 성질을 알아보기 위해 Rb/Sr vs. Rb/Ba 다이아그램과 Al2O3/TiO2 vs. CaO/Na2O 다이어그램에 도시한 결과, 반상흑운모화강암은 복운모화강암, 함석류석복운모화강암, 운모화강암 보다 이질 성분을 덜 함유하는 근원암으로부터 유래하였음을 알 수 있다. 스파이더 다이어그램에서 친석 원소인 Cs, Rb, Ba의 값이 부화되어 나타나고, 고장력 원소인 Nb, P, Ti의 값이 결핍된 값의 지화학적 특성 을 보이는 것으로 보아, 광덕산 일대에 분포하는 쥐라기 고알루미나질 화강암질암은 섭입대 환경에서 형성되 었으며, 전암 저어콘 포화지온계로부터 692-795oC 온도 조건에서 용융되었음을 알 수 있다.
3.
2020.12
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단양 국가지질공원 남쪽에 분포하는 기반암에서 저어콘 U-Pb 연령측정을 수행하였다. 연령 측정은 2개의 시료에서 실시하였으며, 이들 시료는 우흑질과 우백질이 뚜렷이 구분되는 혼성암질 편마암으로 흑운모 ±규선석±석류석+장석+석영의 광물조합을 가진다. 함규선석 및 함석류석 편마암시료에서 각각 수집한 저어콘 결정들에 대해 고분해능 이차이온질량분석기(SHRIMP)를 사용하여 U-Pb 동위원소 성분비를 측정하였으며, 이로부터 1870±10Ma (2σ)와 1863±6 Ma (2σ)의 변성 연령을 구하였다. 1.87~1.86 Ga의 변성 연령은 영남육괴 고원생대 고온-저압의 광역변성작용의 시기(1.87~1.85 Ga)와 일치한다. 저어콘 결정들의 상속핵 연령을 기반으로 두 시료에서 얻어진 최고 퇴적연령은 2.06 Ga로 혼성암질 편마암 모암의 퇴적시기는 2.06~1.87 Ga 사이일 것으로 추정된다.
4.
2020.12
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한반도 남동부 경상분지에는 북북서 방향의 울산단층대가 발달하고, 울산단층대의 주변부에서 많은 제4기 단층들이 발견된다. 이들 단층은 주로 백악기 말-제3기 초의 불국사 화성암류를 상반으로 하고 제4기 퇴적층을 하반으로 하고 있거나 제4기 퇴적층들 사이에 발달하고, 주로 상반이 서쪽으로 충상하는 역이동성의 운동감각을 보여준다. 이들 단층의 발견 지점을 연결해 보면 (서)북서, 남-북, (북)북동, 동북동 방향 등으로 지그재그형 구간별 방향성을 보이고, 이러한 구간별 방향성은 이들 단층의 주요 단층면들의 방향성과 유사하다. 경주시 외동읍 신계리 계곡에 분포하는 제4기 퇴적층, 염기성 암맥, 불국사 화강암 등에서는 남-북 방 향의 역단층을 절단하고, 상부가 서쪽으로 이동하는 동-서 방향의 주향(이동) 단층들이 다수 관찰된다. 동측 의 염기성 암맥 및 불국사 화강암에 의해 충상되어 있는 서측의 제4기 퇴적층에서는 남-북 방향의 역단층을 절단하고, 남-북 방향의 충상단층에 의해 절단되는 동-서 방향의 우수 주향이동 단층이 관찰된다. 제4기 단층 들의 이러한 기하학적 ·운동학적 특성으로부터 신계리 신기 단층대의 형성과 관련된 다음과 같은 두 가지 적어도 2회 이상의 제4기 지구조운동이 고찰된다. 하나는 첫 번째 동-서 방향의 압축력에 의한 첫 번째 남-북 방향의 역단층운동과 이에 수반된 동-서 방향의 주향이동성 인열 단층운동, 이후 두 번째 동-서 방향의 압축 력에 의한 두 번째 남-북 방향의 역단층운동이다. 다른 하나는 첫 번째 남-북 방향의 역단층운동, 이후 북서- 남동 방향의 압축력에 의한 동-서 방향의 우수 주향이동 단층운동, 이후 두 번째 남-북 방향의 역단층운동이다. 본 논문에서는 울산단층대 주변부에서 발견된 제4기 단층들의 다양한 단층면의 방향성과 지그재그형 노두연결 구간별 방향성, 신계리 계곡 제4기 단층들의 기하학적 ·운동학적 특성, 그리고 최근 양산단층대 일대에서 보고된 서쪽으로 볼록한 압축성 호상의 선상구조 등으로부터 신계리 신기 단층대의 발달사를 제시한다.
5.
2020.12
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전통 회화 및 단청용 채색 안료 중 녹색을 표현하기 위해 사용된 동록안료의 재료과학적 특성 및 안정성을 알아보기 위하여 염화동(Atacamite), 초산동(Verdigris) 2종의 안료를 이용하여 평가를 진행하였다. 구성광물 분석 결과, K-AA는 아타카마이트(Atacamite)가 주요 구성광물로 천연 광물성 재료로 확인되고 K-VA 는 호가나이트(Hoganite)로 확인되었다. 동록안료의 안정성을 저해하는 요인을 찾고자 UV 노출, CO2/NO2 가스부식 및 염수분사 시험 등의 분석을 실시하였다. 색상 안정성을 가장 크게 저해하는 요인은 두 안료 모두 염수분사 시험으로 시료 표면에 염생성물이 생성되어 변질되는 등 손상이 가중되었다. 또한 대기오염물질인 NO2의 영향도 두 안료 모두 육안으로 인지될 정도로 색이 변하여 주요 손상 요인으로 작용되는 것으로 판단 된다. 특히 K-VA의 경우 K-AA와는 달리 UV 노출 평가 후 녹색에서 흑색으로 변하면서 본래의 색상을 완전히 잃어리는 것으로 K-VA의 주성분인 Hoganite가 UV 노출 후 Tenorite로 물질이 변했기 때문으로 판단된다. 두 안료의 대기환경 영향 평가 결과, K-AA에 비해 K-VA이 대기환경 영향에 상대적으로 취약한 모습을 보였다.
6.
2020.12
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본 연구에서는 낙동강수계의 안동댐 퇴적물에 대한 오염도 조사 및 평가를 수행하였다. 안동댐 상류 40 km까지 약 5 km 간격으로 호수의 중간, 좌, 우지점에서 성층기와 전도기로 구분하여 퇴적물 시료를 채취하였다. 일반 항목인 강열 감량, 총질소, 총인의 경우 오염도가 낮지만, 중금속의 경우 비소와 카드뮴의 오염도는 매우 높다. 지천 및 대조군에 비해 댐 내 퇴적물의 오염도가 높으며, 시료채취 시기별로는 성층기에 크 롬, 구리, 납의 농도가 높고, 순환기에 아연의 농도가 높은 경향을 보인다. 상하류의 위치에 따른 농도 차이 를 나타내는 중금속은 비소, 카드뮴, 망간, 아연이며 차이를 보이지 않는 항목은 크롬, 구리, 수은, 철, 납 등 이다.
7.
2020.12
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본 연구에서는 안동댐 퇴적물의 일반항목과 중금속의 용출 특성에 대해 조사하였다. 용출 실험은 카드뮴, 구리, 납, 크롬, 아연, 수은, 비소, 철, 망간 등 중금속 9개 및 pH, 총인, 총질소 등 일반 3개 항목에 대해 혐기성과 호기성 조건에서 60일간 실험을 수행하였다. 총질소와 총인은 호기성 조건에 비해 혐기성 조건의 용출이 높게 나타났으며, 일부 시료에서 높은 농도가 검출되었다. 대부분의 중금속의 용출율은 아주 낮았으며, 퇴적물에서 함유량이 높은 비소와 카드뮴도 최대 용출량이 각각 0.028 mg/L, 0.003 mg/L로 낮은 값을 나타낸다. 5단계 연속추출연구에서는 쉽게 용출될 수 있는 이온교환형태나 흡착한 형태의 분율이 전체 함유량의 10% 미만으로 낮게 나타났다. 대부분의 중금속은 왕수에 용해되는 잔류(residual)형태로 존재하고 있으며, 특히 독성이 높고 오염도가 높은 비소와 카드뮴의 경우 잔류형태로 존재하는 비율이 각각 80%와 95%로 오염도에 비해 짧은 시간에 용출되어 유해성을 일으킬 가능성은 낮은 것으로 판단된다.
8.
2020.12
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국내 폐슬레이트 발생량은 매년 증가 추세로 지정매립장 용량이 한계에 다다르고 있어 슬레이트를 대용량으로 안전하고 저렴하게 처리함과 동시에 재활용할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 대한 대안으로 시멘트 소성로를 이용한 폐슬레이트 열처리 방법을 들 수 있다. 이 연구에서는 플라즈마를 이용하여 시멘트 소성로의 고온 환경을 모사할 수 있는 중간 규모(pilot scale)의 장치를 개발하고 이를 이용하여 폐슬레이트 내 석면의 비활성화 및 시멘트 원료로의 재활용 가능성을 확인하고자 하였다. 중간규모 실험 장치는 플라즈마 토 치를 이용하여 실제 소성로와 동일한 조건을 가지도록 1/50로 축소·제작하였다. 실험조건은 시멘트 소성로의 소성 시간과 동일하게 20분간 200-2,000oC까지 100oC 간격으로 온도를 상승시키며 폐슬레이트의 비활성화 실험을 실시하였다. 플라즈마 고온반응기를 이용하여 열처리한 폐슬레이트의 XRD, PLM, TEM-EDS 분석결과, 1,500oC 이상의 온도에서 슬레이트 내 백석면이 고토감람석으로 광물 상전이가 일어나 비활성화되고 시멘트 구성 광물인 라나이트(Ca2SiO4)가 형성됨을 확인하였다. 이 연구 결과는 추후 시멘트 소성로를 이용하여 대용량의 슬레이트를 경제적이고 안전하게 처리함과 동시에 시멘트 원료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
9.
2020.12
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비전통 저류층에서 에너지 자원의 회수율을 높이기 위해서는 저류층 내의 미세 공극 형태와 연결도 등을 포함하는 공극 구조 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 셰일 저류층 내 나노스케일의 공극 구조 연구에 적합한 조건과 방법을 찾기 위해 집속 이온 빔 시스템(Focused Ion Beam, FIB)과 이온 밀링 시스템(Ion Milling System, IMS)을 이용하여 분석을 진행하였다. 셰일 저류층 내 공극 구조 연구를 위해 리아드 분지에서 획득된 A-068 시추공의 시료를 사용하였다. 각 시료마다 특성이 다르기 때문에 시료 전처리 방법과 조건을 달리하여 최적의 조건을 찾았고 FE-SEM을 이용하여 공극 이미지를 획득하였다. 연구 결과 국소 부위의 공극구조를 관찰하기 위해서는 FIB를 사용하여 시표 표면을 밀링 후 바로 공극 이미지를 얻는 것이 효율적이고 반면에 넓은 면적을 단시간에 밀링하여 여러 공극 구조를 관찰하기 위해서는 IMS를 이용해야 한다는 것을 확인했다. 특히 탄산염 광물 함량이 높고 강도가 큰 암석에 대해서는 FIB보다는 IMS를 활용하여 밀링을 수행해야 공극 구조 관찰이 가능하다는 사실이 밝혀졌다. 본 연구를 통해 셰일 저류층 내 공극 구조 관 찰을 위한 방법이 정립되었으며 향후 이를 이용한 셰일 가스 저류층 시료 분석을 통해 공극의 크기나 형태 가 셰일가스 회수 증진에 미치는 영향을 밝힐 수 있을 것이다.
10.
2020.12
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Semi-quantitative Analysis of Manganese Oxide Mineral in Manganese Nodule From the East Siberian Sea
미래의 유망 자원으로 주목받고 있는 망가니즈단괴는 태평양이나 인도양의 심해저뿐만 아니라 북극 해에서도 여러 곳에서 발견되고 있다. 망가니즈단괴는 성장과정에 따라 외형, 내부조직, 화학조성 및 광물조성 등 여러 가지 특성이 달라진다. 망가니즈단괴의 성장과정에 따른 내부조직과 화학조성은 다양한 연구를 통해 비교적 잘 알려져 있으나, 정량적인 광물조성은 분명하게 밝혀진 바가 없다. 망가니즈단괴를 구성하는 산 화망가니즈광물들은 입자가 매우 작고 결정도가 낮기 때문에, 정량적인 분석이 어려워 전체 시료에 대한 정성적인 결과만이 보고되고 있다. 이번 연구에서는 북극 동시베리아해 망가니즈단괴의 내부조직을 관찰하고, 조직에 따른 광물조성의 변화를 알아보았으며, X선회절분석 그래프의 피크 면적비를 이용하여 망가니즈단괴 를 구성하는 3가지 주요한 산화망가니즈광물 즉, 토도로카이트, 부서라이트, 버네사이트의 반정량 분석을 시 도하였다. 동시베리아해 망가니즈단괴는 버네사이트, 부서라이트, 토도로카이트 순으로 함량비가 감소하며, 내부조직과는 뚜렷한 연관성을 나타내지 않았다. 그러나 단괴 내부에서 표면으로 갈수록 토도로카이트의 함량이 감소하는 경향을 나타내는데, 그 이유는 초기 침전 이후의 재결정작용 또는 단괴 내외부의 성장 속도 차이에 의한 것으로 간주된다. 피크 면적비를 이용한 산화망가니즈광물의 반정량분석은 단괴 내부에서의 광물 조성 차이를 비교하는데에 좋은 방법으로 여겨지므로, 앞으로 망가니즈단괴의 광물학적 연구에 있어 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
11.
2020.12
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온실가스의 대기 방출에 기인된 지구온난화는 범세계적인 주요 문제로 다루어지고 있으며, 이에 대한 많은 대책 중의 하나로 광물탄산화가 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 다양한 조건에서 경량 기포콘크리트를 이용한 광물탄산화 실험을 수행하여 이들의 탄산화 재료로써의 가능성을 파악코자 하였다. 경량 기포콘 크리트는 광물탄산화의 주요성분인 CaO의 함량이 약 27wt.%에 달하여 탄산화를 위한 유망한 재료로 간주 할 수 있다. 이 함량 모두가 광물탄산화에 참여한다는 가정 하에 계산된 CaCO3 함량은 약 40wt.%이다. 경량 기포콘크리트로부터 광물탄산화 반응의 최적 조건은 단일상의 방해석이 형성된 고액비 0.01, 반응시간 180 분이며, 그리고 단일상 여부와 무관하게 즉 방해석과 바테라이트가 공존하는 경우, 고액비 0.06, 반응시간 180 분인 것으로 확인된다. 고액비 0.06이상인 경우, 방해석과 더불어 바테라이트가 공존하였으며, 이는 광물탄산화에 따라 초기에 형성된 바테라이트가 점차 방해석으로 상전이 된 데 반하여 후기에 형성된 바테라이트는 반응 종료 시까지 방해석으로 상전이 되지 못한데 원인이 있는 것으로 해석된다.
12.
2020.12
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2019년(2019년 1월 30일~12월 31일; USGS 자료) 48주 동안에 활동한 화산은 82개이다. 지구상에서 화산은 1년간 평균 80~90여 개가 활동하고 있다. 이들 중 91% 이상이 흔히 “불의 고리”(Ring of Fire)라고 부르는 환태평양화산대에 위치한다. 지금까지 밝혀진 활화산들의 80%가 판의 수렴경계부, 15%가 발산경 계부, 나머지 5%가 판 내부에 분포한다는 사실과 잘 부합된다. 조사 기간인 2019년 1월 30일부터 2019년 12월 31일에 이르는 48주 중 가장 빈번하게 활동한 화산들은 Dukono(인도네시아, 48회), Aira(일본, 47회), Ebeko( 러시아 46회), Merapi(인도네시아, 37회), Krakatau(인도네시아, 33회) 화산이다. 2018년과 비교할 때 분화한 화산수가 1개 감소하였으나 이는 2018년 화산활동은 50주, 2019년은 48주와 비교할 때 현격한 증감은 발생하지 않았다. 이는 지구상의 화산들의 활동이 안정세를 유지하고 있는 것으로 평가된다.
13.
2020.12
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최근 토양과 지하수에서도 미세플라스틱이 발견되어 미세플라스틱 환경오염 관련 연구의 중요성이 크게 대두되고 있다. 주로 μm – nm의 작은 입자로 존재하는 점토광물과 금속산화광물은 표면적이 넓어 미세플라스틱에 대한 흡착력 등 화학 반응도가 매우 높기 때문에, 광물표면 상호작용은 토양과 지하수 환경 내 미세플라스틱의 거동을 결정하는 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서, 광물과 미세플라스틱 간의 상호작용에 대한 환경광물학 연구는 미세플라스틱 거동 예측 기술개발 및 오염대책 마련에 핵심이 되는 연구분야라 할 수 있다. 광물표면과 미세플라스틱(특히, 나노플라스틱) 연구에는 분자-나노수준의 분석기술이 요구된다. 이번 기술보고에서는 나노그람(=10-9 g) 수준의 질량 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 초정밀 분석기기로, 광물 표면에 흡·탈착되는 미세플라스틱 및 나노플라스틱의 미세한 질량 변화를 측정할 수 있는, 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)을 소개한다. QCM 작동원리를 소개하고, 대표적인 QCM 연구결과와 기존 컬럼 실험과의 장단점을 비교하여 미세플라스틱 연구에 QCM 활용 가능성을 논의한다.
