Several studies investigating the behavior and environmental distribution of rare earth elements (REEs) have been reviewed to determine the geochemical processes that may affect their concentrations and fractionation patterns in groundwater and whether these elements can be used as tracers for groundwater-rock interactions and groundwater flow paths in small catchments. Inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS), equipped with an ultrasonic nebulizer and active-film multiplier detector, is routinely used as an analytical technique to measure REEs in groundwater, facilitating the analysis of dissolved REE geochemistry. This review focuses on the distribution of REEs in groundwater and their application as tracers for groundwater geochemistry. Our review of existing literature suggests that REEs in ice cores can be used as effective tracers for atmospheric particles, aiding the identification of source regions.

Dok island comprises Pliocene volcanic products such as a series of volcanoclastic rocks and lavas ranging in composition from alkali basalts, and trachyandesites to trachytes. Compositional variation of the basaltic rocks can be attributed to fractional crystallization of olivine, clinopyroxene, plagioclase, and magnetite. Chemical variations among the trachyandesites are caused by fractionation of clinopyroxene, plagioclase, and magnetite with minor amphibole, while trachytes are controlled mainly by feldspar fractionation. Incompatible element abundance ratios and chondrite normalized LREE/HREE ratios (e.g., (La/Yb)c: 24.8 to 32.8 for basalts, 15.6 to 31.2 for trachyandesites) suggest that the origins of the basalts and trachyandesites involve both different degrees of partial melting and subsequent fractional crystallization processes. Trace element ratios of the basalts from Dok island are characterized by high Ba/Nb, La/Nb, Ba/Th and Th/U and isotopic ratios (Tasumoto and Nakamura, 1991) that are similar to the EM 1 type of oceanic island basalts such as Gough and Tristan da Cunha basalts.

영남육괴 남서부에 분포하는 백악기 화성암들은 태평양(Pacific)판의 섭입에 의해서 야기된 활발했던 백악기 화성활동의 산물이다. 암석학적 및 지화학적 접근을 통하여 이 지역에 분포하는 화강암류의 성인과 지구조환경을 유추하여 보았다. 연구지역의 화강암류는 칼크-알칼리(calc-alkaline)계열로, 분화에 따른 주성분원소와 미량원소의 변화 경향은 전반적으로 다른 지역의 백악기 화강암류의 분화 경향과 유사하게 나타나지만, 각 암체의 분화경향이나 화학조성을 살펴볼 때 각 암체의 마그마 근원물질은 서로 다른 것으로 사료된다. 복내지역 동교리 부근에 분포하는 화강섬록암(DGd)은 연구지역 내에 분포하는 다른 화강암류와 비교하여 Al2O3, MgO의 함량 및 분화에 따른 변화 경향이 다르게 나타나며, Ba, Sr, Pb, Ni, Cr, Y등 미량원소의 함량에서 뚜렷한 차이를 보인다. 동교리 화강섬록암(DGd)의 지화학적 특징은 높은 Al2O3, Sr 함량과 높은 Sr/Y La/Yb 비를 가지며, 낮은 Y과 Yb함량과 같은 슬랩용융(slab-melting)으로 생성된 아다카이트에서 흔히 관찰되는 지화학적 특성을 나타낸다. 주성분 및 미량원소의 함량을 살펴보면 동교리화강섬록암은 아다카이트의 판별도로 가장 널리 이용되는 Sr/Y vs. Y 관계도에서 호상열도형ADR(Island Arc Andesite, Dacite, Rhyolite)영역에 도시되는 다른 백악기 화강암류들과 명확히 구분되어 아다카이트 영역에 잘 도시된다. ANK vs. A/CNK과 지구조판별도에서 화강암류의 모마그마는 I-type의 화산호화강암의 특성을 나타내며, 태평양판의 섭입에 의한 압축장응력이 작용하는 대륙연변부에서 생성된 것으로 해석된다. 지화학적특성 및 지구조적 환경을 종합하면 동교리화강섬록암의 아다카이틱한 특성은 섭입슬랩의 용융(해령 섭입에 의한 열로 생성)에 의하여 생성된 마그마와 맨틀 페리도 타이트와의 상호작용 그리고 상승하는 동안 지각물질과의 동화작용 등 복합적인 과정을 겪었을 것으로 추정된다.

본 연구는 정읍지역에 분포하는 정읍엽리상화강암의 지구화학 및 동위원소 특성을 파악하고 U-Pb 스핀 연대측정으로 구한 관입연대로 호남전단대의 전단작용시기를 밝히는데 있다. 본 암은 AMF삼각도의 칼크-알칼리암계열과 일치하며, 실리카와 FeOtotal/(FeOtotal+MgO)의 변화도에서 마그네시아 영역에 속한다. Rb-Ba-Sr삼각도의 분화정도에 따른 암상분류에서 화강섬록암과 이상화강암영역에 해당되며, 희토류원소분포에서는 뚜렷한 음(-)의 Eu이상을 나타낸다. 실리카와 미량원소를 이용한 마그마의 지체구조상의 판별도에서 본 암은 화상호형(VAG)과 대륙충돌형(syn-COLG)에 해당되며 판구조운동과 관련된 응력장이 작용하는 대륙주변부나 호상열도 환경 하에서 형성되었음을 시사한다. 143Nd/144Nd 비는 0.511495∼0.511783의 범위이며, 결핍된 맨틀에 대한 모델연령(TDM)은 1.68∼2.36Ga로 초기 원생대 시기의 맨틀에서 분리된 지각물질의 영향을 받았음을 시사한다. U-Pb 스핀연대는 238U-206Pb 연대 172.9±1.7Ma와 235U-207Pb연대 170.7±2.8Ma로 조화로운 연대를 나타내어, 정읍주변지역의 전단작용 시기는 173 Ma 이후로 생각된다.

광양-하동 지역에는 선캠브리아 시대의 화강암질 편마암과 반상변정질 편마암이 널리 분포하고 있다. 본 연구는 이들 편마암류의 지구화학적 특징과 변성작용의 온도와 압력을 파악하고자 한다. 편마암류는 실리카-알카리 IUGS 분류도에 의하면 화강섬록암 영역에 해당된다. 주성분원소의 여러 특성은 본 역의 편마암류의 원암은 비알칼리암이고 대륙의 동시 충돌형 영역에서 형성되었을 것으로 예상되는 S형 화성암류를 지시한다. 미량원소는 SiO2의 양이 증가함에 따라 Zn, Sc, Sr, V 등 대부분이 감소하는 경향을 보인다. 석류석 성분에서 알만딘과 스페살틴 및 XFe는 석류석 입자의 주변부에서 높고 파이로프는 중심부에서 높은데 이는 석류석의 성장과 후퇴변성작용의 결과로 보인다. 변성분대는 규선석-근청석대, 규선석대, 석류석대, 흑운모대로 분류된다. 편마암류로부터 계산된 변성작용의 온도-압력은 저압 내지 중압형의 고온 변성작용(689-757˚C, 5.0-5.6kbar)을 받은 후 저압, 중온의 후퇴 변성작용(579-628˚C, 3.1-4.5kbar) 및 중첩된 후퇴 변성작용(502-558˚C, 1.6-2.3kbar)이 수반되었음을 지시한다.

담양 지역의 음용 지하수 중에 형성된 망간 스케일의 지구화학적 특성을 규명하고자 하였다. 망간 스케일은 MnO 및 SiO2로 구성되어 있고, MnO의 함량은 56.61wt.%에서 68.69wt.%, 그리고 SiO2 함량은 1.56wt.%에서10.45wt.%로 나타난다. 망간 스케일 중의 Ba와 Mo 함량은 지하수 심도가 증가할수록 증가하여 나타나고 Zn과 Pb는심도가 증가할수록 감소한다. 망간 스케일을 x-선 회절 분석을 한 결과 birnessite, 석영 및 장석이 분석되었다. IR 분석에서 망간 스케일은 OH, H2O 그리고 birnessite에 의한 흡수 밴드가 관찰된다. SEM 및 EDS 분석에서 망간 스케일은 포도송이 구조, 과립 구조, 구상 구조 및 속이 빈 straw 구조로 되어 있는 것이 관찰된다. 이들 구조들은 고농도의 망간함량에 의해 단순히 과포화로 침전되었을 것으로 생각되며, 혹은 Lepthothrix discophora에 의해 미생물적으로 침전되었을 것으로 생각된다. 이들 구조들의 표면을 EDS로 분석한 결과 Mn의 원자(atomic) 퍼센트가 28에서 44범위로 나타나고 Si, K, Na, Ca, Cl, Cu, Zn 및 Ba 등이 검출된다.

광주광역시 향등지역에서 화강암의 풍화에 따른 토양단면의 지화학적 특성을 파악하기 위하여 11개의 시료를 화학분석 하였다. 모암에서부터 풍화암까지 주성분원소 중 Si, Ca, Na, Mg, P, Mn은 감소하고 Ti, Fe, K는 증가하는 경향을 보인다. 미량성분원소의 경우 Rb, Sr, Pb, Ba은 증가하는 경향을 보이며, As, Co늘 감소하는 경향을 보인다. 또한 Zn, Cr, Ni등은 부분적으로 집적된 경향을 보이나 전체적으로는 모암과 풍화토에서 거의 비슷한 함량을 갖는다. 희토류원소는 전체적으로 상부로 갈수록 증가하는데 경희토류원소(LREE)는 풍화초기에 기반암에서 용탈되어 풍화암(saprock)에서 집적되지만, 중희토류원소(HREE)의 경우는 상대적으로 집적되지 못하여 풍화초기에 약간 감소하는 경향을 나타낸다.

산성광산배수가 증발되어 형성된 증발잔류광믈의 생성량과 지구화학적 특성 그리고 산성광산배수의 성분변화를 고찰하였다. 여러 종류의 색을 띄는 증발잔류광물들이 산성광산배수와 접촉하는 암석표면에서 관찰된다. 실험실에서 증발잔류광물을 형성시키기 위하여 폐석탄광(GTa, GTb, GH 및 GB)에서 산성광산배수를 채취하여 자연 건조시켰다. 산성 광산배수가 증발되는 동안 TDS, EC, 주요성분이온과 미량성분이온들의 함량은 증가하지만 E.R.과 DO 값은 증발시간과 함께 감소한다. GTb와 GB 시료의 Fe 농도는 증발 시간과 함께 서서히 증가하나 GH 시료는 증발하루에는 Fe이가 검출되나 그 이후에는 갑자기 검출되지 않는다. 이와 같이 Fe 성분이 검출되지 않는 이유는 비정질 철수산화물이 형성되어 침전되기 때문인 것으로 판단된다. 4 l의 산성광산배수를 80일 동안 자연 건조시킨 후 얻어진 증발잔류광물의 무게는 4 g(GTa), 5 g(GB), 15 g(GH) 및 24 g(GTb)를 각각 얻었다. 생성된 증발잔류광물의 무게와 현장에서 측정한 EC, TDS, 염도, ER, DO 및 pH와의 회귀분석에서 결정계수가 각각 0.98, 0.99, 0.98, 0.88, 0.89 및 0.25로 나타난다. 현장에서 이들 파라메타를 측정한다면 산성광산배수로부터 형성되는 증발잔류광물의 양을 추정하는데 쉽게 이용할 수 있을 것이다. 증발잔류광물의 모든 시료에서 석고와 사리염이 들어 있음을 X-선 회절법으로 확인하였다. GTb 시료를 52, 65, 70, 95, 150, 250 및 350˚C에서 각각 1 시간씩 가열한 후 XRD분석한 결과 석고, CaSO4·1/2H2O 및 케서라이트(kieserite)가 있음을 확인하였다. 가열온도가 증가할수록 석고를 지시해주는 7.66A의 강도, CaSO4·1/2H2O를 지시해주는 5.59A 강도 그리고 케서라이트를 지시하는 4.83A 강도 크기가 탈수작용으로 인하여 서서히 감소한다. SEM 및 EDS분석에서 석고로 판단되는 방사상의 결정 집합체들이 침상과 주상의 결정들로 구성되어 있다. 꽃 모양의 구조를 보이는 GTb 시료는 EDS분석에서 Ca 성분이 검출되지 않는다. Ca 성분이 검출되지 않는 것으로 보아 이 꽃 모양의 증발잔류광물은 사리염으로 판단된다.

황강리 지역 형석 광화대내 석회암 및 화강암지역 지하수의 수문지화학적 특성을 연구하였다. 석회암 지역 지하수는 Ca2+-HCO3 -유형이며, 화강암 지역 지하수는 (Ca2++Na+)-HCO3 -유형이다. 연구지역 내 광산폐수에 의한 음용지하수의 오염은 아직 발견되지 않았으나, 백악기 화강암내 음용지하수에는 불소함량이 기준치를 초과하는 곳이 많다. 화강암 지역 지하수는 F 함량이 증가함에 따라 Na, HCO3, Li, pH 등이 증가 하는 지구화학적 특성을 보인다. 지하수내 불소의 기원은 형석 혹은 함불소 규산염광물의 용해에 기인하며, 이들 광물은 산성 화강암류와 성인적 관련이 깊은 것으로 판단된다.

이 연구는 전남 광양광산과 그 주변의 하천에 형성되어 있는 부유성 비정질 퇴적물의 지구화학적 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 부유성 비정질 퇴적물의 주요성분은 Fe2O3이며, Fe2O3의 함량은 17.9·72.3wt.% 범위로 나타난다. Fe함량이 증가하면 Si, Al, Mg, Na, K, Mn 및 Ti 함량이 감소하며 Te, Au, Ga, Bi, Cd, Hg, Sb, 및 Se등의 함량은 증가한다. 하상 침전물인 비정질 퇴적물에는 As(최대 54.9ppm), Bi(최대 3.77ppm), Cd(최대 3.65ppm), Hg(최대64ppm), Sb(최대 10.1ppm), Cu (최대 37.1ppm), Mo(최대 8.86ppm), Pb(최대 9.45ppm) 및 Zn(최대 29.7ppm) 등의 중금속원소가 농집되어 있다. 황갈색 침전물에는 Au(최대 4.40ppm)와 Ag(최대 0.24ppm) 함량이 매우 높게 나타나며, Au함량은 하천의 상류지역에 높은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 감소한다. 반면에 Ag 함량은 상류지역의 하천에 낮은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 증가하여 나타난다. XRD분석에서 하상의 황갈색 침전물은 X-선회절선이 뚜렷하지 않은 비정질이거나 결정도가 미약한 철수산화물로 밝혀졌으며, 석영, 침철석, 고령토, 일라이트 등이 관찰된다. IR분석에서 비정질 하상 퇴적물은 OH기, H2O, SO4 및 Fe-O 기에 의한 흡수밴드가 관찰된다.

소백산육괴의 서남부에 위치한 승주-순천 지역에는 화강편마암, 반상변정질편마암, 우백질편마암이 우세하게 분포한다. 이들 정편마암은 연구지역에서 순차적인 관입관계를 보여준다. 이 연구는 이 세 정편마암들의 원암인 화강암질암의 지구화학적특징과 지구조적인 환경을 파악하고자 하였다. 실리카-알칼리 IUGS 분류도에 의하면 반상변정질 편마암은 섬록암에서 화강섬록암 영역에 속하고, 화강편마암과 우백질편마암은 화강섬록암과 화강암 영역에 걸쳐 점시된다. 주성분원소의 여러 특성은 본 편마암류의 원암은 비알칼리암이며, 동시충돌형 구조장에서 형성된 S형의 마그마임을 지시한다. 고장력원소를 이용한 구조장 판별도에서는 본 편마암류의 근원암이 칼크알칼리암계열의 화강암류이며, 동시충돌형 구조장에서 형성되었음을 지시한다.

대규모 면오염원으로 간주되는 난지도지역을 중심으로 2000년 봄 기간중 대기-지표간 수은의 교환율을 측정하고, 측정자료를 기초로 수은의 교환현상을 분석하였다. 측정결과에 의하면 난지도지역은 대규모 면오염원으로 대량의 수은을 배출할 뿐아니라 동시에 대규모의 침적을 경험하는 것으로 나타났다. 일주기별로 농도, 농도구배, 플럭스의 절대치를 분석한 결과 대규모 배출과 침적은 오후시간대에 왕성하게 진행되는 것으로 나타났다. 그러나 이들의 발생빈도에 대한 분석결과는 배출이 새벽 또는 저녁에 빈번하게 발생하는데 비해, 침적은 주로 오후시간대에 집중된다는 것을 확인하였다. 풍향대별로 발생빈도와 교환율을 비교한 바에 따르면, 대규모 침적을 유도하는 외부배출원이 동쪽지역에 위치해 있다는 것을 추정할 수 있었다. 특정 풍향에서 침적이 집중된 점을 감안하여, 침적이 집중된 방향의 자료군과 배출이 지배적으로 발견된 전체자료를 이용하여 조건별 환경인자의 변화동향을 배출/침적비로 환산하여 비교하였다. 그 결과 대부분의 오염인자들의 농도는 외부여건에 따라 규칙적인 변화양상을 보여주었다. 상관분석의 결과는 이들의 거동이 교환현상의 수직적인 방향-침적 또는 배출-의영향을 민감하게 반영하는 것으로 나타났다. 요인분석의 결과는 배출시에 기온과 같은 요인에 의해 유도되는 부분이 그리고 침적시에는 기온, 오존, 비메탄계 탄화수소와 같이 외부인자의 영향을 반영하는 요인들이 복합적으로 중요하게 작용할 수 있다는 점을 시사하였다. 난지도지역을 중심으로 한 수은의 자료를 추정한 결과 연간규모로 약 6kg의 수은이 배출되는 것으로 나타났다.

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.

문경 지질공원 후보지의 지질명소 쌍룡계곡, 용추계곡 그리고 문경새재를 구성하고 있는 화강암류와 규 장질 관입암류의 저어콘 U-Pb 연령측정과 전암 지구화학 성분분석을 수행하였다. 이들 화성암류들은 각각 문경시 의 서부, 북서부, 중부에 분포하고 있으며, 옥천변성대의 변성암류와 문경층군의 퇴적암류를 관입하고 있다. 고분 해능 이차이온질량분석기(SHRIMP)를 사용하여 측정한 쌍룡계곡의 두 개의 규장질 반암과 한 개의 화강암 시료 의 저어콘 U-Pb 연대측정 결과는 각각 93.9±3.3 Ma (tσ), 95.1±4.0 Ma (tσ) 그리고 94.4±2.0 Ma (tσ)으로 백악 기 관입 연령을 정의한다. 용추계곡의 화강암, 규장질 암맥, 그리고 문경새재 반상 화강암에서 측정한 관입 연령은 각각 90.2±2.0 Ma (tσ), 91.0±3.0 Ma (tσ) 그리고 88.6±1.5 Ma (tσ)의 관입연령을 갖는다. 이 지역의 화강암 연대 에 대한 기존 연구결과(Lee et al., 2010; Yi et al., 2014; Aum et al., 2019)와 더불어 계산한 평균표준오차를 계 산해보면, 쌍룡계곡(94.5±0.2 Ma)과 용추계곡(89.7±0.4 Ma) 화강암들 사이에 대략 5 Myr 정도의 관입 시기의 차 이가 존재함이 나타난다. 이 두 지역 사이의 문경지역의 규장질 화성암류의 지구화학 성분분석 결과는 후조산성 화강암 특성을 나타내며, 이는 초기 백악기 조산운동 및 이자나기의 섭입 말기의 화성활동에 대비된다.

본 연구에서는 경상북도 울진 왕피리에 소재한 보암 Li 광산의 조장석-스포듀민 페그마타이트와 그 주변에 형성된 외영운암(exogreisen)의 광물 지화학 조성을 EDS로 분석하고 그 의미를 고찰하였다. 보암 광 산은 화성활동 단계와 영운암화 단계의 두 단계를 거쳐 형성되었다. 전자에서는 조립질 내지 중립질의 스포 듀민, 조장석, 석영, K-장석으로 구성된 조장석-스포듀민 페그마타이트가 관입하였으며, 후자에서는 페그마타 이트의 조장석화 및 영운암화 과정에서 세립의 조장석 및 이와 공생하는 백운모, 녹주석, 인회석, 컬럼바이트 족 광물(CGM, columbite group mineral), 마이크롤라이트, 석석 등이 형성되며 화성활동 단계의 광물을 부분 적으로 교대하였다. 이 과정에서 주변암인 장군석회암과 맥의 경계면에는 전기석, 석영, 백운모로 구성된 외 영운암이 형성되었다. 광물 지구화학 분석 결과에 따르면 화성활동 단계 대비 영운암화 단계에서 녹주석과 백 운모에 Cs 함량이 더 높고 CGM의 Ta/(Nb+Ta) 또한 더 높게 나타난다. 이 같은 사실은 영운암화에 관여한 용융체가 페그마타이트를 형성한 용융체에 비하여 더 많은 분화 과정을 거쳤음을 지시한다. 영운암화 단계에 서 형성된 인회석의 조성은 Cl이 결핍되고 F가 부화되어 있어 보암 광산이 S형 화강암 기원의 Li-Cs-Ta(LCT) 페그마타이트에 해당하는 특성을 지닌다. 화성활동 단계에 형성된 중립질의 조장석은 평균 0.28 wt.%의 P2O5 를 갖는데 비해 영운암화 단계에 형성된 세립질의 조장석은 EDS 검출한계 미만의 P2O5를 지닌다. 영운암화 단계에 형성되는 인회석과 마이크롤라이트는 화성활동 단계 대비 Ca가 부화되었음을 지시한다. 따라서, 조장 석 내 P의 결핍은 용융체에 있던 P가 주변암으로부터 Ca가 공급됨에 따라 인회석의 형태로 소진되어 결핍 된 결과로 해석할 수 있다. 외영운암의 전기석은 중심에서 외곽으로 갈수록 Ca를 비롯한 2가 양이온의 함량 이 증가하고 그에 따라 Al의 함량이 감소하는 화학적 누대구조를 보인다. 이는 영운암화 단계에서 장군석회 암으로부터 용융체에 Ca가 점차 공급되었다는 가설에 부합한다.

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.

황철석이 다량 존재하는 지역에서 산성암석배수에 의한 중금속 거동과 관련된 단층비지의 역할을 알아보기 위해, 양산지역에 분포하는 함황철석 안산암의 모암과 단층비지에 대하여 XRD, pH, XRF, SEM-EDS, ICP 분석을 실시하였다. 연구결과 모암의 주 구성광물로 석영(quartz), 엽랍석(pyrophyllite), 황철석(pyrite), 일라이트(illite), 황옥(topaz)이 관찰되었고 짙은 갈색의 단층비지 시료의 경우 석영(quartz), 일라이트(illite), 녹니석(chlorite), 스멕타이트(smectite), 침철석(goethite), 카콕세나이트(cacoxenite)가 동정되었으며 침철석이 주 구성광물이었다. 모암에서 동정된 광물 종으로 보아 모암은 열수 변질 작용을 많이 받은 것으로 보인다. ICP분석 결과 각 시료의 중금속 농도는 모암의 경우 Zn > As > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd 순을 보였으며, 단층비지의 경우 As > Zn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd 순으로 나타났다. 두 시료를 비교해 보면 중금속의 총량은 전체적으로 단층비지에서 상대적으로 더 높은 값을 나타내며 특히 Pb, As, Cr은 2배 이상의 큰 차이를 보인다. 이러한 차이는 단층비지의 주 구성광물인 침철석의 높은 반응성과 넓은 표면적에 의해 Pb, As, Cr과 같은 중금속들이 공침 혹은 흡착되어 특히 높은 농도를 나타내며 또한 황철석의 산화에 의한 낮은 pH에 의하여 이러한 효과가 더욱 증가되었다고 사료된다. 그리고 자연환경에 쉽게 영향을 줄 수 있는 labile (step 1)과 acid-soluble (step 2)을 합한 농도의 비율은 대부분의 중금속이 모암에서 더 높게 나타나는 것을 확인하였다. 결과적으로 연구지역에서 단층비지는 모암에 비하여 많은 양의 중금속을 함유하고 연속추출법 단계 중 상대적으로 자연에 쉽게 유출될 수 있는 단계의 비율이 낮은 것으로 나타나 산성암석배수에 의한 피해가 예상되는 지역에서 단층비지는 중금속이 쉽게 용출되지 않게 하는 저장소로 큰 역할을 하는 것으로 판단된다.

경도 E129˚ 03' 40", 위도 N36˚ 51' 19"에 위치한 장군광산은 과거에 갱도채굴을 하였으며 현재에는 갱구와 광미로부터 갱내수와 침출수가 유출되고 있다. 갱내수와 침출수의 pH 값의 범위는 6.81-9.59로 중성내지 약염기성을 나타낸다. 주요 양이온과 음이온의 농도 범위는 Mg (6.70-129.80 mg/L), Ca (289.29-661.02 mg/L), Mn (4.74-14.38 mg/L), SO42- (1205.00-2448.69 mg/L) 등이다. 하천바닥에 침전된 황갈색의 침전물은 결정도가 아주 낮은 2-line 페리하이드라이트(Fe2O3˙0.5H2O로 구성되어 있다. 주사전자현미경 관찰결과 0.1μm 정도의 구형의 미세입자로 구성되어 있으며 에너지분산분광분석에 의한 반정량 결과 주 구성원소는 Fe이며 그 외 소량의 Mn, Ca, Si, As 등을 포함하고 있다.

경북 영덕의 유금광상은 경상분지 북동부 백악기 화강암체 내에 배태되어 있으며, 함금 열수석영맥은 모암인 영해 화강섬록암 내에 N19˚~38˚W 주향의 단층대를 따라 충진되었다. 열수 유체의 유입은 크게 세 시기로 나누어 볼 수 있는데, 첫 번째 시기는 광화되지 않은 소량의 석영맥이 생성되었고, 두 번째 시기에는 다량의 금속원소와 이에 수반된 금을 함유한 유체가 유입되었으며, 세 번째 시기에는 다량의 황화광물이 침전되었다. 금 광화작용을 수반한 열수 유체는 황철석, 황동석, 방연석, 섬아연석, 그리고 유비철석 등의 다양한 황화광물들을 침전시켰으며, 에렉트럼 내 Au의 함량은 최대 92 wt%까지 매우 높은 편이다. 초기 금 광화작용 시기의 유체의 온도와 압력은 각각 220~250℃와 730~1800 bar의 범위를 보이며, 이때 산소분압은 10-27~10-31.7 atm에 이른다. 반면, 광화 후기에서의 유체의 온도와 압력은 각각 250~350℃와 206~472 bar의 범위를 보이며, 산소분압은 10-26.3~10-28.6 atm에 해당하고, 황화광물과 H2S의 δ34S 값은 각각 0.2~4.2˚/˚˚의 범위와 1.0~3.7˚/˚˚범위를 보여준다. 유금광상에서 산출되는 에렉트럼은 0.15~1.10 범위의 Ag/Au 원자비를 보인다. 주광화작용이 진행되는 동안 비교적 높은 온도 조건과 4.5~5.5 의 pH 범위에서 광화유체 내에서 Au(HS)2-의 안정성을 감소되고, 상대적으로 AuCl2- 의 안정성은 증가되었다. 압력조건을 고려 할 때 광화유체는 350℃ 이상의 온도에 이르렀으며 용액 중 AuCl2-가 중요한 운반 수단이었을 것으로 생각된다. 광화작용이 진행되면서, 온도와 log fo2의 감소가 일어남에 따라 AuCl2-의 용해도는 낮아지고 황화물들의 침전이 일어나며 이와 함께 에렉트럼도 침전하였을 것으로 생각된다.