본 연구는 광화문 월대로 사용된 석재를 대상으로 암석학적 연구를 활용한 석재공급지를 추정하기 위해 수행되었다. 월대는 2010년에 일부 구간이 다시 복원된 것으로 원부재인 담홍색 화강암과 신석재인 회백색 화강암이 사용되었다. 석재공급지 추정을 위해 북한산과 수락산의 지질조사를 수행하였으며 채취한 시료는 모두 담홍색 화강암과 유사한 특징을 보였다. 전암대자율은 북한산에 비해 수락산의 값이 크고 암석의 색에서 부분적인 차이를 보이지만 수락산이 상대적으로 선명한 담홍색을 띤다. 수락산은 월대에 사용된 원부재와 비슷한 암석기재적 특징, 전암대자율, 역사적 사료 그리고 야외조사 시 발견된 채석흔적 등을 통해 최종 복원용 석재공급지로 판단된다. 물성시험 결과, 월대 원부재는 풍 화로 인해 147 MPa로 다소 낮은 수치를 보이며 석재공급지로 생각되는 수락산은 244 MPa 높은 값을 보여 안정성까지 확보되어 양질의 석재로 사용 가능하다. 수락산 일대는 주거지역이 일부 포함 되어 있어 행정적인 문제, 자연파괴, 인근 주민 생활권 침해가 발생하여 채석활동은 어렵다. 또 다른 대안으로 QAP조성, 광물조직, 암색 등의 암석학적특징 및 물리적 특성까지 유사한 중-조립질 담홍색화강암의 포천 창수석과 영중석을 제안할 수 있다.

흑요석 내 미세결정은 화산암질 마그마의 과냉각 조건에서 정출된 아주 작은 결정이다. 백두산, 일본 규슈와 홋카이도, 그리고 이태리 리파리 섬에서 산출되는 흑요석을 대상으로 그 내부에 포함된 미세결정의 형태와 조직을 전자현미경을 사용하여 관찰하여 정리하였다. 전자현미경의 후방산란전자 이미지로부터 관찰한 보다 자세한 미세결정에 대한 형태학적 분류는 기존의 광학현미경으로 얻을 수 없는 미세결정의 결정화에 대한 정보를 제공해 준다. 이 논문에서는 Clark (1961)의 미세결정 형태 분류 14가지 중에서 10가지에 대해 새로이 기재하였다. 즉, Lath, Crenulite, Bacillite, Margarite, Belonites, Trichites, Arculites, Furculite, Scopulites, Scopulitic growth 등의 미세결정에 대한 형태와 조직적 특징을 구체적으로 살펴보았다. 이런 기재적 연구로부터 향후 산성 마그마의 냉각과정동안 흑요석 내 미세결정의 결정작용과 광물 공생관계를 밝히는데 활용될 것이다.

전라남도 해남군 문내면 일대에 축성된 전라우수영 성곽의 부재를 대상으로 암석학적 연구를 수행하고 산지를 추정하여 보수정비를 위한 자료를 제공하고자 한다. 연구대상인 전라우수영은 2016년에 사적 제535호로 지정되었으며 성곽의 잔존구간은 약 15% 정도로 보존관리가 필요한 실정이다. 이번 연구에서는 성곽 부재에 대한 암석기재적 특징을 바탕으로 축성에 사용된 암석을 분류하고 사용비율을 산출하였으며 동시에 전암대자율을 측정하였다. 채취한 성곽 시료의 현미경관찰로 광물 구성 및 조직 등을 파악하였으며 주변지역에 대한 지질조사를 통해 축성 재료의 가능성이 있는 주변암과 비교하였다. 연구 결과, 성곽 부재는 크게 응회암류와 기타 암석으로 구분할 수 있으나 대부분이 응회암류이며 세부적으로는 응회암, 화산력 응회암, 화산력암이다. 부재로 사용된 비율을 살펴보면 화산력 응회암이 60.3%로 가장 많이 사용되었으며 이어서 응회암(34.7%), 화산력암(2.5%) 순이다. 전암대자율 측정 결과 응회암류는 1×10−3 SI unit 이하의 낮은 값과 1-14×10−3 SI unit의 높은 값을 보이는 유형으로 구분할 수 있다. 주변암은 응회암이 우세하나 위치마다 기재면에서 차이를 보이며 그 외의 응회암류는 화원면 신덕리 일대에 분포한다. 암석기재적인 특징과 전암대자율값, 채석산지의 가능성을 고려하면 부재의 응회암은 문내면 동외리, 화산력 응회암은 화원면 신덕리 일대가 산지로 추정된다. 추가로 축성 재료의 기준 설정을 위해 성곽의 주요 부재를 대상으로 물성시험을 수행하였으며, 압축강도 면에서 응회암이 약 156 MPa의 양호한 값을 보였다. 물성시험 결과와 부재의 암종 별 사용량을 종합하면 성곽의 보수정비 시 대체석으로는 응회암이 적절할 것으로 판단된다.

백두산과 일본 규슈에서 산출되는 흑요석을 대상으로 그 내부에 포함된 미세결정의 형태와 조직을 전자현미경을 사용하여 관찰하였다. 미세결정에 대한 형태학적 분류에 따르면, 백두산 흑요석 내의 미세결정은 Arculites, Asteroidal, Crenulite 등의 형태만 보이고, 규슈 흑요석 내의 미세결정은 Arculites, Bacillite, Belonites, Crenulite, Furculite, Lath, Margarite, Scopulites 등의 다양한 형태를 보인다. 이 사실은 백두산과 규슈 흑요석은 포함된 미세결정의 형태에 따라서 구분 가능함을 지시한다. 한편, 동일한 Arculites 형태의 미세결정의 경우 백두산 흑요석은 휘석 결정 내에 자철석의 결정들이 포함된 포이킬리틱 조직을 보이는 반면, 규슈 흑요석은 자철석과 휘석이 서로 입상 내지 입간 조직을 보인다. 이러한 흑요석 내 미세결정의 형태 및 조직의 차이는 향후 우리나라에서 선사시대 유물로 출토되는 흑요석제 석기의 산지를 밝히는데 이용될 수 있다.

본 연구에서는 국내 암석을 대표할 수 있는 한국산 지질 표준물질을 제작하기 위해 대상이 되는 시료를 선정하고 암석학적 연구를 실시하였다. 지질 표준물질 대상 암석으로 쥐라기 화강암인 KJG-1와 KJG-2와 함께 백악기 화강암인 KCG-1을 선정하였다. 표준적인 분쇄 과정을 통하여 분말시료를 제조하고, X-선 형광을 위한 유리 비드를 제작하였으며, 최종적으로 시료들의 주성분 원소함량을 구하였다. 분석 자료에는 평균, 표준편차 및 상대 표준편차를 함께 제시하였다. 미국지질조사소(USGS)와 일본지질조사소(GSJ)의 지질표준물질을 함께 분석하여 그들의 참값과의 비교를 통해 5% 내의 정확도를 확인하였으며, 세 시료에 대한 XRF 분석결과 상대표준편차가 3% 내외의 높은 정밀도 역시 확인하였다.

선본사의 두 석조문화재 관봉 석조여래좌상과 삼층석탑의 석재들은 암석기재적으로 거의 동일한 특징을 보인다. 즉, 회백색의 조립질로서 반상조직을 보이는 화강암이며, 주 구성광물은 사장석, 알칼리장석, 석영, 흑운모, 각섬석, 녹니석 등으로 이루어져 있다. 이런 기재적 특징들은 선본사가 위치한 팔공산 화강암체 서남부의 화강암 노두에서 확인되는 것과도 유사다. 모드조성에서는 석조여래좌상의 경우 몬조화강암에 속하나 삼층석탑 및 인근 화강암 노두의 암석은 섬장화강암과 몬조화강암의 양쪽 조성을 나타낸다. 전암대자율 측정값을 보면 관봉석조여래좌상, 삼층석탑, 선본사 인근화강암 노두에서 각각 10-14, 10-15, 9-16(×10-3 SI)의 범위를 보여 거의 동일하며, 자철석계열의 팔공산 화강암을 나타낸다. 감마스펙트로미터 측정값에서도 세 암석에서 K, eU, eTh의 함량들이 거의 유사한 범위에 속한다. 결론적으로 선본사의 관봉 석조여래좌상과 삼층석탑은 팔공산 화강암으로 만들어졌으며, 주변 지역의 화강암체가 그 원산지라고 추정된다.

Uyeda and Kanamori (1979) classified subduction zones into two modes - Mariana type and Chilean type. Many features such as back-arc basin, stress field, dip angle of Benioff-Wadati zone, thrust earthquake and accretionary prism are different in both types. Kinds of stress field as well as the dip angle of Benioff-Wadati zone are important factors controlling the spatial distribution of volcanic activity. Mariana type represents tensional field and high dip angle, whereas Chilean type does compressional and gentle dip. From the relationship between the dip angle of Benioff-Wadati zone and volcanic spacing, it is recognized that as the dip steepens the linear density of volcanoes increases but the width of them decreases. As the dip angle increases, the stress field becomes more tensional and volcanic magmas rise more actively, Also, the dip angle has a close relation to the dip of partial melting zone located along the subducting slab. As the dip increases, the width of partial melting zone decreases and subsequently the spacing of volcanoes decreases. Volcanic rocks in the subduction zone represent geochemical differences due to the mode of subduction and degree of arc maturity. In continental arc and mature island arc (Chilean type) the volcanic rocks show the geochemical variation from tholeiitic to calc-alkaline and finally to alkaline, whereas in immature arc without continental crust (Mariana type) they generally show tholeiitic affinities. However, in addition to the inter-type differences in tectonic environments and geochemical natures, the infra-type ones are also prominent. It seems like that the change of evolutionary step in each type has caused the intra-type differences.

Tertiary volcanic activity in the Fildes Peninsula can be divided into three stages (I, II, III) of magmatism. Evolutionary process of each stage was examined from the geochemical characteristics. For stage I, olivine, orthopyroxene and clinopyroxene of low Fe/Mg ratio as well as Ca-plagioclase begin to crystallize and fractionate. Stage II magma, which is more differentiated than stage I magma, shows the fractionation of Ca-plagioclase and olivine and orthopyroxene of high Fe/Mg ratio. Stage III magma, which is slightly more differentiated than stage I magma but less than stage II magma, intruded into the area when stage II magmatism was weakened. The volcanic rocks on the Fildes Peninsula show, as a whole, tholeiitic natures. From the previous studies on Sr isotopic ratio, the origin of the volcanic magma in the area was assumed to be upper mantle. Accordingly, the volcanic rocks in the area were originated from tholeiitic magma which generated by the partial melting of upper mantle under island-arc environment.

A magnetic survey was carried out at the Barton Peninsula in King George Island, Antarctica. To analyze geological features in the study area, several filtering methods in 2-dimensional wavenumber domain were used. The Barton Horst associated with volcanic activities is well revealed on the low-pass filtered anomaly map. Possible existence of small volcanic plugs or, presumably, mineralized zones are apparent at northern parts and south-western part by reduction-to-the-pole and pseudo-gravity filtering. On the 1st vertical derivative and directional filtered anomaly maps, the geological boundaries on the surface are well identified, and fault strikes along E-W or NW-SE direction appeared to be mostly dominant throughout the study area. Density and susceptibility mapping were performed using the inversion method. The apparent densities of tuffaceous rocks distributed in the southern parts and those of quartz-diorite or crystal tuff in the northern parts were computed as values up to about 2.69 g/㎤ and 2.73 g/㎤, respectively, and the apparent susceptibilities of those rocks are appeared to be about 250 × 10^(-6) CGS and 1870 × 10^(-6) CGS, respectively. These results are in accordant with those of samples measured by Garrett(1990). Therefore, it is concluded that the studied area of the Barton peninsula has been influenced by crustal movement associated with active volcanism and the surface lithology is extended to the considerable depth.

유리 표준물질은 정밀 지구화학 분석법에 필수적으로 이용되는 표준물질이다. 기존의 합성 유리 표 준물질의 단점인 자연 암석과의 조성 차이로 인한 높은 불확실성을 보완하기 위해, 자연산 암석을 이용하여 유리 표준물질을 제작하였다. 백두산 흑요암인 NK-B1G 시료는 미세결정이나 포유물 등의 결정을 포함하지 않는 자연 유리질 암석으로, EPMA나 LA-ICPMS 분석 등의 미세분석을 위한 표준물질로서의 적합성을 확인 하였다.

북한 쪽 백두산 지역에서 산출되는 흑요석과 부산 가덕도 유적지에서 출토된 흑요석제 석기에 포함되어 있는 미세결정을 대상으로 그 형태적 분류 및 화학조성에 대한 연구를 실시하였다. 백두산 흑요석은 육안 및 경하관찰에 의한 분류결과 세 개의 그룹으로 구분되며, 형태적으로는 트리카이트-아시큘러와 트리카이트-에스테로이달의 미세결정이 우세하게 분포한다. 한편 가덕도 흑요석은 분류결과 5개의 그룹으로 구분되며, 아시큘러, 마가라이트, 래쓰결정, 에스테로이달 등의 다양한 미세결정이 분포한다. 백두산 흑요석 내의 규산염 미세결정은 대부분 헤덴버자이트 내지 오자이트의 조성을 가지는 휘석으로 나타났으나, 가덕도 흑요석 내의 규산염 미세결정은 대부분이 애나이트 조성에 가까운 흑운모이며 일부 마가라이트 형태의 미세결정은 훼로실라이트 조성의 휘석으로 나타났다. 이로부터 백두산 흑요석과 가덕도 흑요석은 미세결정의 형태, 광물 종류 및 그 화학성분 등에서 상이함을 알 수 있다. 가덕도 유적지에서 출토된 흑요석제 석기는 백두산지역 흑요석과는 성인적인 관련성이 없는 것으로 판단된다.

거창화강석의 품질기준 설정을 위한 정확한 광물조성을 구하기 위하여 거창지역 석산을 포함하여 포천, 익산 및 중국에서 수입된 총 39개의 화강석 시료를 대상으로 현미경 육안관찰에 의한 광물모드 분석, X-선 형광분석에 의한 CIPW 노름 계산, 그리고 X-선 회절 데이터를 이용하여 리트벨트법에 의한 광물정량분석을 각각 실시하였다. 거창화강석은 회백색 내지 암색으로 중립질의 반상조직을 가지며, 구성광물은 석영, 사장석, 알칼리장석 및 흑운모가 우세하다 광물조성을 결정하기 위해 3가지 분석방법을 비교한 결과, 노름 계산은 화강암의 광물조성을 제대로 반영한다고 보기 어려우며, 현미경 육안관찰에 의한 모드 분석보다 X-선 회절 데이터를 이용한 리트벨트 정량법이 상대적으로 정확한 광물조성을 보여주는 것으로 판단된다. Q-A-P 삼각도에 작도한 결과, 거창화강석은 전형적인 화강섬록암의 광물조성을 보여주며, 포천화강석은 몬조화강암, 익산석은 몬조화강암 내지 화강섬록암, 그리고 중국거창석은 화강섬록암의 조성을 각각 보여준다. 특히 중국거창석과 비교하여 거창화강석이 광물조성으로는 전혀 구별이 되지 않는 유사한 조성을 보여준다.