한국 동해안 영일만 해역에서 퇴적물의 금속 함량과 공간 변화 특성을 연구하기 위해 총 27개의 표층 퇴적물을 채취하여, 입자조직, 유기탄소, 금속 원소들의 함량을 분석하였다. 연구해역애서 표층 퇴적물의 입도는 전반적으로 해안선 부근에서 조립하고 만의 중앙부에서 세립하며, 이러한 공간 변화는 해저지형과 반시계방향의 해류 패턴에 의한 것으로 해석된다. 유기탄소와 금속 원소들의 함량은 대부분 퇴적물의 입도 변화에 수반되어 니질 함량이 높은 만의 중앙부에서 높고 사질 함량이 높은 해안선 쪽으로 갈수록 낮아진다. 그러나 칼슘, 스트론튬, 칼륨의 함량은 조립한 퇴적물이 우세한 해안선 부근 퇴적물에서 높고, 몇몇 중금속(구리, 아연, 카드뮴) 함량 또한 유기물 함량이 매우 높은 구항과 형산강 입구의 퇴적물에서 높은 특징을 보인다. 상관관계 및 요인분석 결과에 의하면, 대부분의 금속 원소들의 함량과 공간 변화는 퇴적물의 입도에 의해 조절되는 것으로 보이나, 카드뮴, 구리 아연, 주석 등은 퇴적층의 무산소 환경에서 일어나는 지화학적 메카니즘이 이들의 함량과 공간 변화를 조절하는 일차적인 요인으로 제시된다. 약산추출 부분(labile fraction)의 함량과 농축비(concentration enrichment ratio) 연구결과에 의하면, 중금속 원소들의 존재 형태가 대부분 "sulfide minerals"와 관련된 것으로써, 이들의 형성과 축적이 일부 연구해역에서 중금속 오염의 주원인으로 제시된다. 한편, 칼슘과 스트론튬 경우에는 퇴적물에 함유된 패각 함량에 의해, 그리고 칼륨은 사질 퇴적물에 우세한 장석(feldspar) 광물에 의해 조절되는 것으로 해석된다.

우리나라는 2008년부터 심해저 광물자원 확보를 위하여 남서태평양 통가국 EEZ 내 Tofua arc의 해저 화산열도에서 해저열수광상에 관한 조사를 지속적으로 수행하고 있다. 통가국 라우분지 TA 25 해저산에서 해저 열수 활동에 의하여 형성된 광물들의 특성과 분포를 규명하기 위하여 X선회절분석, 주사전자현미경 관찰, X선형광분석과 유도결합 플라즈마 방출분광분석을 실시하였다. 연구에 사용된 시료는 TA 25 해저산 주변에서 채취된 7개의 코어 시료와 9개의 해저퇴적물 시료이다. 열수분출구 모든 지역에서 중정석, 섬아연석, 클리노클레이스 등이 존재하고, 열수분출구 A 지역에는 석고, 스멕타이트 및 카올린 광물, 열수분출구 B와 C 지역에는 스멕타이트, 카올린 광물, 황동석과 황철석, 열수분출구 D 지역에는 석고, 황동석, 황철석, 침철석 등이 분포한다. 점토부분에 대한 분석 결과 칼데라 중심부 지역을 제외한 모든 지역에서 스멕타이트와 소량의 카올리나이트가 포함되어 있는 것으로 보아 이질변질작용에 해당하는 열수변질이 있었음을 알 수 있다. 열수분출구 B, C, D 지역은 여러가지 종류의 황화광물과 비소화광물이 존재한다. 광물조성, 주성분과 미량성분 분석 결과로 판단할 때 열수분출구 B, C, D 지역이 비교적 강한 고온의 열수변질작용, 열수분출구 A와 칼데라 중심부 지역은 열수의 영향을 적게 받았거나 저온의 열수변질작용을 받은 것으로 판단된다. 추후 열수광상 탐사는 열수분출구 B, C, D 지역에서 수행되어야 할 것으로 여겨진다.

통가열도 내 우리나라 해저열수광상 독점 탐사지역에 위치하는 5개 해저화산(TA12, TA19, TA22, TA25, TA26) 주변 표층 퇴적물의 열수변질 여부를 규명하고, 열수변질 특성을 확인하기 위하여 각 해저화산에서 채취된 29개의 표층 퇴적물에 대해 미량 원소와 희토류 원소 분석을 실시하였다. 분석 결과 TA12, TA19, TA22 해저화산에서는 열수에 의한 퇴적물의 변질작용이 없거나 매우 적은 것으로 나타났으며, TA25와 TA26 해저화산의 일부 지역은 현재에도 열수의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 열수의 영향이 있는 해저화산 사이에도 부화된 미량 원소의 종류에 차이가 있는데, TA25 해저화산의 경우 주로 Ni, Cu, Sn, Zn, Pb, Cr, Cd, Sb, W, Ba, Ta, Rb, Sr, As가, TA26 해저화산에서는 주로 Cu, Sn, Zn, Pb, Cd, Sb, Ba, Rb, Sr이 부화되어 있다. 미량 원소의 부화가 확인된 지역은 희토류 원소의 부화도 관찰된다. 상부지각 희토류 원소 농도로 표준화된 희토류 원소의 분포형태는 가벼운 희토류 원소(LREE)가 매우 낮고 중간 희토류 원소(MREE)에서 무거운 희토류 원소(HREE)로 갈수록 증가하는 형태를 보이며, TA25와 TA26 해저화산의 일부 정점에서 Eu의 부화가 확인된다. 또한 TA26 해저화산의 일부 정점에서 Ce이 부화가 관찰되었는데, 이는 주변지역에서 채취된 열수 내 희토류 원소의 높은 Ce분포형태와 매우 유사하다. 또한 TA25와 TA26 해저화산은 부화된 원소의 특징이 다르게 나타나는데, TA25 해저화산에서는 Cu를 포함한 미량 원소가, TA26 해저화산에서는 Ce와 Eu를 포함한 희토류 원소가 우세하게 부화되어 있는 것으로 나타났다. 조사결과 나타난 각 해저화산 표층 퇴적물 내 부화된 미량 원소 및 희토류 원소의 종류와 농도는 차후 통가열도 지역의 열수광상 탐사시에 지역적인 열수변질의 지시자로써 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

통가국 라우분지(Lau Basin)의 해저열수광상 개발을 위한 해저열수광상 분포 및 산상에 관한 특성을 규명하기 위하여 X선 회절분석을 통하여 해저열수광상 해저퇴적물 및 열수변질대의 광물조성을 연구하였다. 연구에 사용된 시료는 TA 26 해저산 주변에서 채취된 코어 시료, 기반암 및 해저퇴적물 시료이고, 벌크 시료와 점토 부분을 분리한 정방위 시료를 제작하여 X선 회절분석을 실시하였다. TA 26 해저산에서 채취된 기반암은 대부분 사장석과 석영으로 이루어져 있는 데 반하여, 표층퇴적물은 대부분 카올린광물과 스멕타이트로 구성되어 있다. 열수구 퇴적물은 대부분 석고, 중정석, 섬아연석, 황철석 등 황산염광물과 황화광물로 구성된다. 기반암과 해저퇴적물의 광물조성으로 미루어 보아, TA 26 해저산의 열수광화대는 주변에 스멕타이트 또는 카올린광물을 형성시키는 정도의 이질변질작용을 일으켰음을 알 수 있다. MC08H-06 시추 코어 시료는 상부는 비변질대, 하부는 스멕타이트와 카올린광물로 구성된 이질변질대에 해당한다. 다양한 황화광물과 황산염 광물의 존재, 이질변질작용에 해당하는 열수변질대의 존재는 TA 26 해저산 내에 해저열수광상이 존재하고 있음을 지시하는 것으로 판단된다.

북동태평양 우리나라 광구 KR5지역의 해서퇴적물 퇴적연대와 퇴적환경의 변화를 살펴보고자, 상자형 코아 시료에 대해 심도에 따른 Be 동위원소 분석을 실시하였다. 분석 코아 시료(BC08-02-13)는 상부에서부터 Facies I, Facies II, Facies III 세 개의 암상으로 구분된다. Facies I은 갈색/암갈색을 띠는 (10YR4/3) 균질한 머드로 높은 함수량을 보이는 것이 특징적이다. Facies II 는 갈황색을 띠고(10YR6/6), Facies I과는 부정합적인 관계를 보이며, Facies III는 암갈색을 띠는 머드층이다. Facies II과 FaciesIII 생교란작용에 의한 서관구조가 발달되어 있다. Be 연대측정 결과에 의하면 BC08-02-13 코아의 FaciesIII는 3.7 Ma 이전에 퇴적되었으며, Facies II 는 2.3 Ma 이전에 퇴적되었고, 그 후 환경변화에 의해 Facies II 상부가 침식을 받은 후 약 1.8 Ma 이후 현재까지 Facies I이 퇴적되었다. Facies I과 Facies II 경계의 부정합은 적도수렴대의 이동에 의한 환경변화에 의한 것으로 보인다.

북동태평양 클라리온-클리퍼톤 지역에서 채취된 주상시료 내 원소의 수직적인 변화를 살펴보기 위하여 XRF 코어스캐너를 이용하여 주요원소(Al, Ca, Fe, Mn, Ti, Ba) 및 미량원소(Pb, Sr, V, Zr, Zn)를 2 mm 간격으로 분석하였다. XRF 코어스캐너의 분석 능력을 검증하기 위하여 동일 주상시료에서 부시료를 채취하여 ICP-AES 정량분석을 실시하였다. XRF 코어스캐너와 ICP-AES 측정값의 상관계수는 Mn (r2 〉 0.89)을 제외하면 대체적으로 낮다. 그러나 두 측정값의 수직적인 분포형태는 매우 유사하며 퇴적물 색상에 의해 분류된 퇴적상 변화와 거의 일치된다. Mn/Al 비는 각 퇴적상(Facies I, Facies II, Facies III)에서 뚜렷한 차이를 보인다. 그리고 각 퇴적상 경계가 뚜렷한 BC08-02-05와 BC8-02-13에서는 퇴적상에 따른 뚜렷한 Mn/Al 비의 변화가 보이나, 퇴적상 경계가 생물활동으로 점이적인 BC08-02-02, BC08-02-09 그리고 BC08-02-10에서는 점이적인 Mn/Al 비가 나타났다. 각 퇴적상의 원소 함량차이는 퇴적물내 산화-환원 환경 변화에 의해서 조절되며, 원소들의 수직적인 분포형태는 퇴적물내 생물활동에 영향을 받는 것으로 나타났다.

망간단괴의 분말과 채광과정에서 함께 유입되는 해저퇴적물이 양광과정에 어떠한 영향을 끼치는지 파악하기 위하여 망간단괴의 분화정도와 망간단괴의 분말과 해저퇴적물의 물리적 특성을 파악하였다. 망간단괴의 자체분화율과 파쇄분화율은 각각 약 27%와 3%로, 총 분화율은 약 30%정도이다. 망간단괴의 탁도는 초기에는 매우 높은 값(약 3,100)을 보이나 시간에 따라 급격히 감소하여 1 h 후에는 반으로(약 1,570) 줄어든다. 해저퇴적물 시료는 초기의 약 1,850의 높은 값에서 1 h 후 1,310, 2 h 후 약 1,110으로 빠른 감소를 보이나 망간단괴에 비해 느린 감소를 보인다. 그러나 시추용 이수제로 사용되는 Na-벤토나이트는 초기 820에서 1 h 후 730, 2 h 후 700으로 매우 변화가 적다. 망간단괴의 점도는 1.4~1.5cP이며, 해저퇴적물의 점도는 1 cP 미만으로 매우 낮다. 반면 Na-벤토나이트의 점도는 초기 37.2에서 시간이 갈수록 증가하여 30 min 후에는 86.4cP의 값을 보인다. 망간단괴의 탁도 초기 값이 높은 것은 망간단괴 자체의 짙은 색깔에 의한 것으로 생각되며, 높은 비중으로 쉽게 침전되어 탁도의 빠른 감소를 보인다. 해저퇴적물은 매우 미립으로 쉽게 분산되어 초기에는 높은 값을 보이나물과 결합하여 겔을 형성하기보다 응집되어 쉽게 침전되므로 탁도의 빠른 감소를 보이게 된다. 그러나 이들 망간단괴 및 퇴적물의 구성광물은 거의 비팽윤성으로 겔을 형성하지 않아 매우 낮은 점도 값을 보인다. 이러한 특성으로 미루어 보아 망간단괴의 파쇄된 분말이 양광과정에서 양광관이나 수중펌프의 내부에 강하게 점착되어 스케일링을 형성할 가능성은 비교적 낮을 것으로 생각된다. 반면 채광과정에 유입된 해저퇴적물도 그 특성상 망간단괴의 부양을 쉽게 할 수 있는 이수로서의 역할은 거의 할 수 없을 것으로 생각되며, 매우 미립이므로 양광 후 분리는 쉬우나 해상에서 폐기처리 할 경우 환경적인 문제의 가능성을 있을 것으로 사료된다.