다량의 점토 퇴적물로 구성된 연약지반은 대단히 큰 압축성과 낮은 강도, 높은 함수량등의 물리·역학적 특성을 갖는다. 이러한 기초지반으로서의 불리한 특성 때문에 이를 대상으로 하는 각종 토목건설공사에서는 지반개량이나 안정처리가 반드시 선행되어야 할 과제이다. 이를 위해 종래에는 샌드드레인, 페이퍼드레인 등의 물리적인 공법에 의한 지반개량이 주류를 이루었으나, 최근에는 생석회나 시멘트계 고화재를 이용한 화학적 안정 처리공법이 크게 주목을 받고 있어 이에 대한 연구가 활발한 상황이다. 본 연구는 연약 지반 안정처리에 대한 방안을 모색하기 위하여 김해 지역에 분포하는 점토 퇴적물을 대상으로 각종 광물재료를 이용한 반응실험을 통하여 반응생성물 조사와 압축강도시험 등을 행하여 그 결과를 검토하였다. 우선 연약지반의 고화에 이용 가능한 생석회, 석고, 플라이에쉬, 고분자폴리머, 시멘트 등을 사용하여 점토와 혼합한 고화실험을 행하였으며, 이에 대한 물성 및 반응생성물을 검토하였다. 이러한 각 재료를 점토에 혼합한 후 PVC관에 모울딩하여 양생시켜 실험하였다. 그 결과, 석고 및 소석회에 비하여 생석회의 경우가 비교적 큰 압축강도를 나타내고, 균열발생 빈도도 낮았다. 생석회의 경우에 Gehlenite, Hillebrandite 등의 생성물질이 검출되었다. 그러나 포틀란트 시멘트와 혼합한 경우가 강도가 가장 크게 나타났다. 반면에 고분자폴리머만 사용한 경우는 강도가 매우 낮았다. 따라서 시멘트를 일정 비율로 배합한 다른 재료를 첨가한 실험을 행하여 그 물성을 검토하였다 물질의 화학적인 특성을 고려하여 포졸란반응이 잘 일어날 수 있을 것으로 생각되는 여러 재료를 선정하여 많은 조합에 대한 실험을 행하였다. 생석회, 석고, 고령토, 규조토, 제올라이트 등의 여러 재료를 여러 조합으로 첨가하여 실험한 결과, 시멘트와 석고를 혼합한 것이 비교적으로 높은 압축강도를 나타내었다. 그리고 이러한 연구 결과를 바탕으로 연약점도의 고화에 최적인 조합과 배합비를 위한 실험을 재차 실시하였으며, 실험 후의 물성과 함께 반응생성물에 대한 검토도 행하여 그 결과를 발표하고자 한다.

The seasonal changes in pH, Fe, Al and SO$_4$$\^$2-/ contents of acid drainage released from coal mine dumps play a major role in precipitation of metal hydroxides in the Taebaek coal field area, southeastern Korea. Precipitates in the creeks underwent a cycle of the color change showing white, reddish brown and brownish yellow, which depends on geochemical factors of the creek waters. White precipitates consist of Al-sulfate (basaluminite and hydrobasaluminite) and reddish brown ones are composed of ferrihydrite and brownish yellow ones are of schwertmannite. Goethite coprecipitates with ferrihydrite and schwertmannite. Ferrihydrite formed at higher values than pH 5.3 and schwertmannite precipitated below pH 4.3, and goethite formed at the intermediate pH range between the two minerals. With the pH being increased from acid to intermediate regions, Fe is present both as schwertmannite and goethite. From the present observation, the most favorable pH that basauluminte can precipitate is in the range of pH 4.45-5.95. SEM examination of precipitates at stream bottom shows that they basically consist of agglomerates of spheroid and rod-shape bacteria. Bacteria species are remarkably different among bottom precipitates and, to a less extent, there are slightly different chemical compositions even within the same bacteria. The speciation and calculation of the mineral saturation index were made using MINTEQA2. In waters associated with yellowish brown precipitates mainly composed of schwertmannite, So$_4$ species is mostly free So$_4$$\^$2-/ ion with less AlSo$_4$$\^$+/, CaSo$\sub$(aq)/, and MgSo$\sub$4(aq)/. Ferrous iron is present mostly as free Fe$\^$2+/, and FeSo$\sub$4(aq)/ and ferric iron exists predominantly as Fe(OH)$_2$$\^$+/, with less FeSo$\sub$4(aq)/, Fe(OH)$_2$$\^$-/, FeSo$_4$$\^$-/ and Fe$\^$3+/, respectively Al exists as free Al$\^$3+/, AlOH$_2$$\^$-/, (AlSo$_4$)$\^$+/, and Al(So$_4$)$\^$2-/. Fe is generally saturated with respect to hematite, magnetite, and goethite, with nearly saturation with lepidocrocite. Aluminum and sulfate are supersaturated with respect to predominant alunite and less jubanite, and they approach a saturation state with respect to diaspore, gibbsite, boehmite and gypsum. In the case of waters associated with whitish precipitates mainly composed of basaluminite, Al is present as predominant Al$\^$3+/ and Al(SO$_4$)$\^$+/, with less Al(OH)$\^$2+/, Al(OH)$_2$$\^$+/ and Al(SO$_4$)$\^$2-/. According to calculation for the mineral saturation, aluminum and sulfate are greatly supersaturated with respect to basaluminite and alunite. Diaspore is flirty well supersaturated while jubanite, gibbsite, and boehmite are already supersaturated, and gypsum approaches its saturation state. The observation that the only mineral phase we can easily detect in the whitish precipitate is basaluminite suggests that growth rate of alunite is much slower than that of basaluminite. Neutralization of acid mine drainage due to the dilution caused by the dilution effect due to mixing of unpolluted waters prevails over the buffering effect by the dissolution of carbonate or aluminosilicates. The main factors to affect color change are variations in aqueous geochemistry, which are controlled by dilution effect due to rainfall, water mixng from adjacent creeks, and the extent to which water-rock interaction takes place with seasons. pH, Fe, Al and SO$_4$ contents of the creek water are the most important factors leading to color changes in the precipitates. A geochemical cycle showing color variations in the precipitates provides the potential control on acid mine drainage and can be applied as a reclamation tool in a temperate region with four seasons.

The sorption behavior of Cs(I), Sr(II), and U(VI) on representative single minerals(oxide and clay) and rocks were comparatively studied by using batch type sorption experiment. The effects of pH, ionic strength and the sorption mechanism were also discussed. It was found that mineral structure played as a main factor governing the sorption characteristics of Cs(I), Sr(II). The sorption of Cs(I) and Sr(II) on minerals showed ionic strength-dependency, which is a indirect sign of weak binding between metal cation and mineral surfaces. However, the sorption behavior of U(VI) was quite different compared with that of Cs(I), and Sr(II). Fe-oxide minerals showed strong tendency for U(VI) sorption, dominating the sorption in the composite/mixture systems. The surface characteristics which arise from mineral structure, and the affinity of metal ions to the sorption sites of minerals are the key to understand the role of minerals in the radionuclide sorption.

구리(II)의 전자상자성공명 흉수선의 모양과 선 폭에 대한 해석을 통해 석영-물 계면에서의 구리(II) 및 흡착수와 석영 표면과의 상호 작용에 대해 연구하였다. 두 가지 흡수선이 중첩하여 흡수선을 구성하며 따라서 석영 표면에 적어도 두 종류의 구리(II)가 존재함을 알 수 있었다. 하나는 g=2.18에 중심을 둔 초미세 갈라짐이 분해되지 않는 등방성 단일 흡수선을 보여 주는 구리(II) 이온이다. 이는 수용액 중에서와 유사한 빠른 자유 회전 운동이 가능한 상태로 표면에 매우 약하게 결합된 구리 이온(Cu($H_2O$)$_{6}$$^{2+}$)인 것으로 해석된다. 다른 하나는 축 대칭 흡수선 $g_{∥}$=2.40, $g_{⊥}$=2.08)을 가지는 구리(II)로서 이는 표면에 강하게 결합된 것으로 해석된다. 본 결과는 흡착 현상에 대한 열역학적 접근법인 표면 착물화 모델들이 제시하는 광물 표면에서의 금속 이온 흡착 모델이 거시적 관점에서 흡착 현상을 잘 모사할지라도 분자 수준의 미시적 관점에서 흡착 메커니즘을 규명하기 위해서는 독립적인 분광학적 정보가 제시되어야함을 보여 준다.다.

Jeju island is composed mainly of volcanic rocks such as basalts, trachytic andesites, tracytes, and sedimentary rocks. About 80% of Jeju soils are classified as Andisols. The amount of annual precipitation in Jeju island is about 1872mm, which is 1.5 times the annual precipitation of south Korea. There is a significant difference In amount of precipitation with regions even within Jeju island. In study area, the annual amount of rainfall is about 1280mm, the lowest in Jeju island while south part of the island has the annual precipitation of 2056mm, though they are only tens of kilometers apart. The parent materials of soils in study area are pyroclastic rocks and tuffs. The soils of non-andic properties have developed in this area since pedogenic process of pyroclastic materials is strongly influenced by climatic factor, especially precipitation. In order to investigate the mineralogical characteristics of soils, X-ray analysis for <0.2 and 2-0.2$\mu\textrm{m}$ size fractions was performed with ethylene glycol solvation, K-, Mg-saturation, heat treatment(110, 330, 550$^{\circ}C$). Acid-oxalate and DCB(sodium hydrosulfite, sodium citrate, sodium bicarbonate) dissolution method was used to assess tile total amounts or Al, si, and hydroxy interlayer or 2:1 layer silicates. XRD was also applied for samples treated with DCB only and DCB-oxalate sequentially. XRD patterns showed that 2:1 and 1:1 layer silicates were found, which are different from soils of Andisols. Vermiculite, chlorite, hydroxy interlayered minreals, and interstratified minerals(vermiculite/chlorite) were observed in 2-0.2$\mu\textrm{m}$ size fractions. After DCB treatments, ethylene glycolated samples with Mg-saturation showed expanded d-spacing, suggesting the possibility of hydroxy interlayered minerals. The amounts of hydroxy interlayered minerals increased in surface soil. Unlike Andisols, short range ordered minerals such as allophane, imogolite and gibbsite were hardly found. Mica and kaolinte existed in small amounts. Results are summarized in Fig 1 and Fig. 2.

Clays coated with cationic surfactants (organoclays) have been investigated due to their effectiveness in sorbing organic compounds from water The objectives of this study were to (1) study the sorption characteristics or a cationic surfactant (HDTMA) to clay minerals; (2) examine the partitioning of HOC (naphthalene) to the adsorbed surfactants within the context of the first objective, and (3) develop overall HOC distribution coefficients that consider sorbed surfactant amounts. The sorption of hydrophobic organic contaminant was due to partitioning of the organics into the organic pseudophase created by the surfactant tail groups. Sorption of naphthalene by HDTMA-clays at different surfactant surface coverages revealed that the naphthalene K$\_$d/ values were affected by the surface concentration of surfactant. In our study the kaolinite was modified with a cationic surfactant to achieve different fractional organic carbon contents and different surfactant molecule configurations on the surface. All of the sorption isotherms were nearly linear and could be described by a distribution coefficient (K$\_$d/). The sorption of naphthalene by the surfactant-modified kaolinite was found to be dependent on the bound surfactant molecule configuration as well as on the fractional organic carbon content but halloysite was not affected by the increase of surfactant amounts. Results from this investigation provide additional insight into the role that sorbed surfactant structure plays in HOC partitioning.

부산에서 북동쪽으로 대략 25km 떨어진 지점에 위치하고 있는 일광광산 부근의 지질은 백악기 화산암ㆍ퇴적암 그리고 이를 관입한 화강암류와 이 암주 내에 발달하는 구리-중석을 함유하고 있는 각력파이프광상으로 이루어져 있다. 일광광산의 화강암류는 거의 타원형으로 felsic한 중앙부와 mafic한 양상의 주변부로 나뉘어지며, 암주 내에 수직적인 원통형의 각력파이프가 광화대를 이루고 있고, 그 주변에는 모암변질대가 발달되어 있다. 각력파이프를 충진하고 있는 vein과 화강암의 중앙부에는 전기석이 풍부하게 산출되고 있다. 일광광산에서 산출되는 전기석은 야외 관찰시 각력파이프 중심에서부터 외곽부쪽으로 전기석의 풍부함이 감소하며 산출형태도 달라진다. 파이프에서 대략반경 150m내에서 전기석은 침상형 의 방사상 모양 내지 rosettes형으로 풍부하게 산출되며, 화강암내의 mafic한 암편을 치환한 형태로 산출되기도 한다. 암주의 중앙부 주변부에서는 거의 미세한 구상형으로 산재되어 나타나고 있다. 전기석은 복잡한 화학식 {(Na, Ca)(Fe, Mg)$_3$(Al, Li)$_{6}$(BO$_3$)$_3$Si$_{6}$O$_{18}$ (OH, F)$_4$}을 갖는 붕산 규산염광물이다. 이러 한 다양한 성분은 마그마의 진화과정, 모암의 특성, 온도, 압력, 성분과 같은 물리ㆍ화학적 성질에 따라 전기석의 성분이 체계적으로 변하기 때문에 모암과 전기석 기원과의 상관관계를 파악할 수 있다. 파이프 부근의 화강암류는 현미 경상에서 전기석이 석류석과 같이 풍부하게 나타나며 장석들은 변질받은 상태로 세리사이트, 녹렴석으로 나타나고, 흑운모와 각섬석은 녹니석화되어 변질된 상태를 보이고 있다. 파이프 중심에서 외곽부로 갈수록 전기석의 함량은 줄어들고 있고 장석들이 알바이트ㆍ칼스베드 쌍정을 보이며, 흑운모가 각섬석보다는 우세하게 나타나고 있다. 전기석은 주상 결정, 자형 내지 반자형의 입자로 다색성을 보이며, 결정 중심에서 가장자리로 갈수록 파란색과 황갈색의 광학적 누대구조를 관찰할 수 있다. 일광광산에서 산출되는 전기석에 대한 현미경 관찰은 열수기원임을 지시하고 있다. 야외조사와 현미경 관찰의 예비조사에 의하면 일광광산의 전기석이 형성된 환경은 다른2가지 화학적인 저장소의 혼합 효과의 결과로 생성되어진 것으로 예상된다. 일광의 화강암류를 만든 마그마는 전기석을 형성할 만큼의 Fe-Mg성분이 충분하지 않았을 것이다. 화강암 내에 흑운모와 각섬석의 결정작용에 의해 마그마의 Fe-Mg성분이 고갈되어지고 이로 인해 그 함량이 감소하며 상대적으로 마그마 내에 남은 붕소(B$_2$O$_3$)는 열수로 용리되고 흑운모, 각섬석과 평형을 유지하며 열수에 남아있게 된다. 잔류용융체에 남은 붕소의 함량은 전기석을 만들기에 충분함에도 불구하고, Fe-Mg 함량이 부족하여 마그마 기원의 전기석 결정을 만들 수가 없다가 광맥이 형성된 시기에 또 다른 열수가 공급되면서 이전의 평형이 깨지고 기존의 흑운모와 같은 염기성 광물이 붕소(B)를 함유한 새로운 열수와 반응하여 전기석을 형성한 것으로 예상한다. 앞으로 전암과 광물에 대해 지화학적 연구를 통해 화강암류와 전기석과의 지화학적 연관성, 주성분 원소와 열수의 특성과의 상관관계, 전기석의 기원(마그마 기원인지 열수기원인지)이 보다 정확하게 파악될 것이다. 마그마 진화에 따른 전기석의 성분변화와 기원을 이용하여 일광광산의 동광화대를 형성한 마그마 계에서 열수계로 이어지는 지질학적 과정을 이해할 수 있을 것이며, 암석 성인론적 지시자로서 어떠한 중요성을 갖는지 논의되어질 수 있다.

We report Sr, Nd and Pb isotope data of clinopyroxene separates from ultramafic xenoliths and their host basaltic rocks in Jeju Island, Baekryeong Island, Boeun and Ganseong, Korea. The isotopic data of the xenoliths and host basalts are distinctly different from those of Korean basement rocks. Except for two xenoliths from Ganseong, all samples in this study have isotopic ratios within the combined range of MORB-OIB data. All basaltic rocks have Nd-Sr-Pb isotope compositions different from those of xenoliths, indicating that the host basaltic magma did not derive from the lithospheric mantle where the xenoliths originated. The range of isotopic composition of xenoliths is much greater than that observed in host basalts, which reflects small-scale heterogeneity of the lithospheric mantle. The greater isotopic heterogeneity of the lithospheric mantle probably reflects its long-term stability. The spinel peridotite xenolith data of Jeju Island, Baekryeong Island and Boeun display mixing hyperbolas between DMM and EM II end members. Since Jeju basalts have EM II-like isotopic signature, the mixing relationship shown by the isotopic data of the Jeju xenoliths can be interpreted as the result of infiltration of metasomatic fluid or melt derived from basaltic magma into DMM-like lithospheric mantle. In contrast to other xenolith sites, the Ganseong xenoliths are dominantly clinopyroxene megacryst and pyroxenite. Clinopyroxene megacrysts have different isotopic ratios from their host basalt, reflecting its exotic origin. Two Ganseong xenoliths (wherlite and clinopyroxenite) have much enriched Sr and Nd isotopic ratios and Nd model ages of 2.5-2.9 Ga, and plot in an array away from the MORB-OIB field. The mantle xenoliths from Korean Peninsula have similar $\^$87/Sr/$\^$86/Sr,$\^$143/Nd/$\^$144/Nd and $\^$207/Pb/$\^$204/Pb ratios to, but higher $\^$208/Pb/$\^$204/Pb ratios than, those from eastern China, indicating that Korean xenoliths are derived from the lithospheric mantle with higher Th/U ratio compared with Chinese ones. The isotopic data of xenolith-bearing basalts of Baekryeong Island and Ganseong, along with Ulreung and Dok Islands, show a mixing trend betlveen DMM and EM I in Sr-Nd-Pb isotopic correlation diagrams, which is also observed in tile northeastern Chinese basalts. However, the Jeju volcanic rocks show an EM II signature that is observed in southeastern Chinese basalts. The isotopic variations in volcanic rocks from the northern and southern portions of the East Asia reflect a large-scale isotopic heterogeneity in their source mantle.

The Yeongdong basin is one of the pull-apart basins in the southwestern part of the Korean Peninsula that has developed during Cretaceous sinistal fault movement. The bimodal igneous activities (basalts and rhyolites) in the basin appear to be closely associated with the basin development. Here, we discuss the origin of the igneous rocks using chemical and radiogenic isotope data. Basaltic (48.4-52.7 wt% SiO$_2$) and rhyolitic (70.3-70.8 wt% SiO$_2$) rocks are slightly alkalic in a total alkali-silica diagram. The rhyolitic rocks with have unusually high K$_2$O contents (5.2-6.0 wt%). The basaltic rocks show an overall pattern of within-plate basalt in a MORB-normalized spider diagram, but have distinct negative anomaly of Nb, which indicates a significant amount of crustal component in the magma. The basaltic rocks plot within the calc-alkaline basalt field in the Hf/3-Th-Ta and Y/l5-La/10-Nb/8 discrimination diagrams. The eNd(T) values of the basaltic rocks (-13.6 to 14.3) are slightly higher than those of the rhyolitic rocks (-14.1 to 15.2), and the initial Sr isotopic ratios of the former (0.7085-0.7093) are much lower than those of the latter (0.7140-0.7149). However, the initial Nd and Sr isotope ratios of the igneous rocks in the Yeongdong basin are similar to those of the nearby Cretaceous igneous rocks in the Okcheon belt. The Pb isotope ratios plot within the field of Mesozoic granitoids outside of the Gyeongsang basin in Pb-Pb correlation diagrams. Since a basaltic magma requires the mantle source, the enriched isotopic signatures and negative Nb anomaly of the basaltic rocks suggest two possibilities for their origin: enriched mantle lithospheric source, or depleted mantle source with significant amount of crustal contamination. However, we prefer the first possibility since it would be difficult for a basaltic magma to maintain its bulk composition when it is significantly contaminated with granitic crustal material. The slightly more enriched isotopic signatures of rhyolitic rocks also suggest two possibilities: differentiate of the basaltlc magma with some crustal contamination, or direct partial melting of the lower crust. Much larger exposed volume of the rhyolitic rocks, compared with the basaltic rocks, indicates the latter possibility more favorable.

경주시 양남면의 4기 단층으로 추정되는 수렴단층에 의해 절단되는 해안단구 퇴적층 풍화단면에서 저결정질 광물인 앨로패인 교결층을 기재하였다. 이들은 자갈퇴적층 내에 협재하는 수조의 모래층에 한정되어 형성되어 있으며, 3-17 cm 두께로 연장성이 매우 좋다. 편광현미경 관찰에 의하면 모래층에는 사장석편들이 다량 함유되어 있으며 앨로패인은 광학적 등방성의 치밀한 점토집합체들로서 사장석 입자를 선택적으로 교대하거나 자갈과 모래입자들을 피복하고 있다. 앨로패인은 광학적 이방성인 상하위층의 고령토질 점토피복물과 명확히 구분된다. 앨로패인의 전자현미분석에 의하면, Al/Si 원자비가 1.3-1.7 범위이고 평균값은 1.5이다. X선회절분석 결과 3.49$\AA$과 2.26$\AA$에서 두 개의 넓은 회절대가 관찰된다. 주사 및 투과전자현미경관찰에 의하면 앨로패인을 특정한 입자형태 없이 치밀한 겔상태를 이루고 있다. 열분석에 의하면 96$^{\circ}C$에서 큰 흡열피크와 992$^{\circ}C$에서 발열피크가 관찰되며, 총 45% 정도의 중량감소를 보인다. 사장석의 평균조성은 An$_{87}$이며, 사장석내 유리포유물의 전자현미분석결과는 화산암 화학분류도에서 현무암 영역에 도시된다. 이 지역의 기반암은 현무암질 라필리응회암이나 사장석편을 제외하고 벤토나이트화되어 있다. 따라서 해빈환경에서 사장석이 벤토나이트에서 분리되어 퇴적한 것으로 보인다. 앨로패인 교결층은 해수면 강하로 단구퇴적층이 지표로 노출된 후, Al의 함량이 높고 비교적 풍화에 약한 사장석이 선택적으로 풍화되어 생성되었다. 앨로패인으로 피복된 모래층 내의 자갈은 풍화반응이 지체되어 상하위층의 자갈과 비교하여 풍화도에 있어서 현저한 차이를 보인다.. 파이프 중심에서 외곽부로 갈수록 전기석의 함량은 줄어들고 있고 장석들이 알바이트ㆍ칼스베드 쌍정을 보이며, 흑운모가 각섬석보다는 우세하게 나타나고 있다. 전기석은 주상 결정, 자형 내지 반자형의 입자로 다색성을 보이며, 결정 중심에서 가장자리로 갈수록 파란색과 황갈색의 광학적 누대구조를 관찰할 수 있다. 일광광산에서 산출되는 전기석에 대한 현미경 관찰은 열수기원임을 지시하고 있다. 야외조사와 현미경 관찰의 예비조사에 의하면 일광광산의 전기석이 형성된 환경은 다른2가지 화학적인 저장소의 혼합 효과의 결과로 생성되어진 것으로 예상된다. 일광의 화강암류를 만든 마그마는 전기석을 형성할 만큼의 Fe-Mg성분이 충분하지 않았을 것이다. 화강암 내에 흑운모와 각섬석의 결정작용에 의해 마그마의 Fe-Mg성분이 고갈되어지고 이로 인해 그 함량이 감소하며 상대적으로 마그마 내에 남은 붕소(B$_2$O$_3$)는 열수로 용리되고 흑운모, 각섬석과 평형을 유지하며 열수에 남아있게 된다. 잔류용융체에 남은 붕소의 함량은 전기석을 만들기에 충분함에도 불구하고, Fe-Mg 함량이 부족하여 마그마 기원의 전기석 결정을 만들 수가 없다가 광맥이 형성된 시기에 또 다른 열수가 공급되면서 이전의 평형이 깨지고 기존의 흑운모와 같은 염기성 광물이 붕소(B)를 함유한 새로운 열수와 반응하여 전기석을 형성한 것으로 예상한다. 앞으로 전암과 광물에 대해 지화학적 연구를 통해 화강암류와 전기석과의 지화학적 연관성, 주성분 원소와 열수의 특성과의 상관관계, 전기석의 기원(마그마 기원인지 열수기원인지)이 보다 정확하게 파악될 것이다. 마그마 진화에 따른 전기석의 성분변화와 기원을 이용하여 일광광산의 동광화대를 형성한 마그마 계에서 열수계로 이어지는 지질학적 과정을 이해할 수 있을 것이며, 암석 성인론적 지시자로서

옥천변성대의 충주-황강리 지역내 앰피볼라이트의 기원암은 염기성 화성암으로 쏠레이아이트 계열의 변이질암에 속한다. Fe $O^{*}$/MgO값의 변화에 대하여 분별작용에 의해 영향을 받는 주성분 원소와 미량원소들의 변화를 보게되면 Ti $O_2$, Fe $O^{*}$와 불호정성 원소(incompatible element)인 Zr, Nb, Hf, Ta, Th 등은 분별작용동안 증가하는 반면 호정성 원소(compatible element)인 MgO, $Al_2$ $O_3$, Ni, Cr 등은 감소하는 경향을 보여주고 있다. Fe $O^{*}$/MgO, Ti $O_2$ 그리고 Fe $O^{*}$는 심해성 쏠레이아이트 영역으로부터 분화된 경향을 나타내 주고 있다. Ni, Cr은 Fe $O^{*}$/MgO값의 증가에 따라 급속히 감소하며 안정한 대륙과 해저화산의 영역에 도시되고 있으며 칼크-알칼리(CA)와는 관계가 없고 쏠레이아이트의 영역에서 변화 패턴을 보여주어 앰피볼라이트가 활동적인 대륙연변부의 지구조 환경보다는 안정한 대륙이나 해저화산과 관계가 더 있음을 시사한다. 경휘토류 원소(LREE)는 중휘토류 원소(HREE)에 비해 더욱 부화된 특성을 띠고 원자번호가 증가하면서 표준화된 휘토류 원소패턴의 경사가 점차 감소하는 경향을 보여주고 있다. 대부분의 시료들은 큰 Eu이상치를 갖고 있지 않아 마그마 정출 과정동안 사장석의 분별작용이 거의 수반되지 않았음을 지시하고 전체적인 휘토류 원소의 패턴은 거의 평행하게 나타나므로 기원 마그마가 유사함을 의미하고 있다. 비유동성 원소를 이용한 여러 판별도표들을 통해서 본암은 대륙성 현무암질암으로서 판내부 환경에서 유래되었으며 대륙내부 열곡의 알칼리 현무암과 대륙성 현무암 영역에 속하는 것으로 보아서 대륙지각내 열곡작용과 같은 장력운동에 수반되어 생성된 것임을 시사해 주고 있다. 앰피볼라이트의 지각혼성화를 평가하기 위해 이에 필요한 몇 개의 지화학적 매개변수를 계산한 결과 La/Ta, La/Nb, Nb/Th들의 값이 오염 안된 마그마의 값을 지시해 주어 본암이 지각혼성화 작용을 받지 않은 것으로 나타났다. 대부분의 시료들은 P-타입 MORB의 영역에 속하며 소수의 시료가 T-타입 MORB의 영역에 도시되고 있어 본 앰피볼라이트의 생성에는 양적으로 다른 두 가지의 유사한 마그마가 수반된 것으로 추정된다. 것으로 추정된다.

우리는 괴산 덕평리 지역의 소위 구룡산층과 대전 추부 지역의 창리층 흑색 점판암에 대한 납 동위원소 연대측정 결과를 보고한다. 덕평리 지역의 흑색 점판암은 270 Ma 내외의 Pb-Pb 연대를 보이고 U-Pb 연대는 정의되지 않는다. 그 Pb-Pb 연대는 같은 시료의 22개 uraninite 입자에 대한 CHIME 연대와 오차범위 내에서 일치한다. 이로 보아 uraninite는 형성 또는 변성작용에 의한 동위원소적 재평형 작용 이후 폐쇄계를 잘 유지하였지만 흑색 점판암이 지질학적으로 최근에 지표에 노출된 이후에는 전암 규모에서 개방계로 거동하였음을 알 수 있다. 박편 미조직 관찰에 의하면 흑색 점판암의 1차광물인 uraninite 외에 풍화기원 2차광물인 uranocircite, francevillite가 관찰된다. 덕평리 지역 흑색 점판암의 최고 변성온도 조건은 50$0^{\circ}C$ 내외이므로 (Kim et al., 2000) uraninite CHIME 연대의 폐쇄온도가 50$0^{\circ}C$ 이상이거나 uraninite의 형성시기와 변성시기 사이에 시간차가 거의 없었다고 판단된다. 덕평리 지역의 U 광화작용 시기는 이번 자료에 의해 고생대 말로 정의될 수 있으나 그 연대가 흑색 점판암의 모물질인 해저 흑색 유기질 퇴적물의 초기 속성작용과 관련 있는지 후기의 변성작용과 관련 있는지에 대해서는 광물학적인 연구가 더 진행되어야 한다. 옥천대 변성퇴적암의 일부가 고생대 말에 퇴적되었을 가능성은 황강리층 역의 xenotime 및 monazite에 대한 CHIME 연대측정 결과 (약 367 Ma; Adachi et al., 1996)에 의해서 지지된다. 추부 지역 흑색 점판암의 Pb-Pb 연대는 170 Ma 내외로서 인접한 쥬라기 화강암의 관입시기를 지시하는 것으로 생각된다. 이는 화강암체로부터의 거리로 볼 때 덕평리 지역과 추부 지역의 시료 채취 위치가 유사하지만 지하 천부에 관입한 백악기 속리산 화강암 (91$\pm$6 Ma, Cheong and Chang, 1997)에 의해서는 덕평리 지역 흑색 점판암의 납 동위원소계가 영향받지 않았다는 점과 대조적이다.

남서부 경기육괴의 편마암류로부터 분리된 저어콘(zircon) 입자를 대상으로, 이온현미분석기(ion microprobe)를 사용한 U-Pb 연대를 구하였다. 그 결과는 후기 원생대(약 820 Ma) 뿐만 아니라 오르도비스기에 상당한 화성활동이 한반도에 있었음을 지시한다. 우리 나라 후기 원생대의 화성-변성 활동에 대해 알려져 있는 바는 극히 제한적이어서 후속연구가 필수적이며, 이러한 연구는 한반도의 지체구조적 변천사를 로디니아 초대륙(Rodinia supercontinent)의 생성-분리와 관련해 재조명할 수 있는 기회를 제공할 것이다. 또한 오르도비스기의 화성작용은 그동안 논란이 되어 왔던 소위 “칼레도니아(Caledonian)” 변동 (cf. 조문섭, 2000)에 대한 또 다른 증거를 제공해준다. 저어콘의 연대측정은 서호주의 커튼공업대학교에 설치되어 있는 SHRIMP-II(Sensitive High-Resolution Ion Microprobe-II; 고감도-고분해능 이온현미분석기)를 사용하였으며, 시료 준비 및 분석방법은 기존에 보고된 바와 같다 (e.g., Kinny et al., 1999). 분석된 3개의 암석 시료(1006-5, 8, 9)는 경기육괴의 남서부에 위치한 홍성 지역의 정편마암들이다. 1006-8 시료는 Turek and Kim (1996)이 전통적인 방법을 사용해 687$\pm$5 Ma의 U-Pb 저어콘 연대를 보고한 바 있는 화강암질 편마암 (시료번호, KJ43)에 해당된다. 두 개의 다른 시료는 1006-8 주변에서 산출하는 전형적인 경기육괴의 편마암류로서 화강암질 정편마암이다. 이들 시료로부터 분리된 저어콘 입자들은 대부분 화성기원의 누대구조와 자형의 결정형태를 보여준다. 과성장띠(overgrouth rims)는 1006-5 시료에서 흔하게, 그리고 1006-9 시료에서 매우 드물게 관찰된다. 음극선발광(cathodoluminescence) 영상의 해석을 통해 저어콘 결정의 성장사를 유추하였으며, 이를 바탕으로 이온현미분석 점(spot)을 정하였다. U-Pb-Th 자료는 퍼스(Perth) 저어콘 스탠다드 (CZ3, 564 Ma, $^{206}$Pb/$^{238}$U=0.0914)를 사용하였다. 아래에 기술하는 연대는 모두 $^{206}$Pb/$^{238}$U 연대에 해당된다. 두 개의 화강암질 편마암 시료로부터 구한 U-Pb 저어콘 연대는 각각 812 $\pm$ 14 Ma(1006-8)와 822 $\pm$ 17 Ma(1006-9)로 분석오차 내에서 서로 일치한다. 이 결과는 춘천 및 전곡 지역의 석류석 각섬암에서 보고된 Sm-Nd 전암연대(852 $\pm$ 24 Ma 및 824 $\pm$ 143 Ma; Lee and Cho, 1995; Ree et al., 1996)와 잘 부합한다. 따라서 후기 원생대 기간 중 화성활동이 한반도에서 광범위하게 일어났음을 시사한다. 한편, 1006-9 시료에서는 예외적으로 한 개의 저어콘 입자 주변부(rim)에서 매우 얇은 과성장띠가 관찰되었으며, 두 개의 점 분석으로부터 구한 U-Pb 저어콘 연대는 약 235 Ma이다. 이 띠는 또한 변성기원의 저어콘에서 흔히 관찰되는 작은 W (<0.05) 비를 보인다. 1006-5 시료는 위 두 시료로부터 수 km 떨어진 지점에서 채집하였으나, 저어콘 연대는 상이한 기록을 보여준다. 즉 매우 작은 Th/U (<0.01) 값을 갖는 저어콘의 주변부에서 223 $\pm$ 5 Ma의 연대가 잘 정의되며, 이는 1006-9 시료에서 관찰된 결과와 함께 트라이아스기의 고온변성작용이 백립암상에 가까운, 매우 높은 온도에 달하였음을 지시한다. 한편 저어콘의 중심부는 335-473 Ma의 비교적 넓은 연대 분포를 보인다. 이는 저어콘이 실제 성장한 연대를 지시하기보다는 트라이아스기의 변성작용에 따른 납손실(Pb loss) 그리고 누대 규모보다 더 큰 빔 크기(beam size, 약 30 $\mu\textrm{m}$)의 영향일 것으로 해석된다. 또한 저어콘이 다양한 외래물질로부터 기원했다는 증거가 관찰되지 않으므로, 이 정편마암의 모암은 오르도비스기(약 430-470 Ma)에 관입하였을 것으로 생각된다. 따라서 그동안 논란이 되어 왔던 소위 “칼레도니아” 변동이 한반도 내에 실존하였을 가능성을 시사한다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 경기육괴의 변성암류는 후기 원생대 이후 다양한 저어콘의 성장사를 기록하고 있음을 알 수 있다: 즉 (1) 후기원생대(약 820 Ma)의 화성작용; (2) 오르도비스기(약 450 Ma)의 화성작용: 그리고 (3) 트라이아스기 (약 223 Ma)의 부분용융을 수반한 고온 변성작용으로 대표된다. 이러한 지질연대는, 옥천변성대에서 얻어진 756 Ma의 저어콘 연대(Lee et al., 1998)와 더불어, 친링-다비-수루(Qinling-Dabie-Sulu) 대륙 충돌대와 양쯔 지괴에서 보고된 지질연대 결과와 잘 부합한다. 따라서 지구연대학적으로 경기육괴가 북중국보다는 대륙충돌대를 포함하는 남중국지괴에 속할 것으로 결론지을 수 있다.

경기육괴의 남서부에 해당하며 옥천구조대의 북쪽에 위치한 백동-홍성 일대의 충청남도 일원에는 선캠브리아기의 편마암복합체내에 초염기성암체들이 소규모 렌즈상의 암체로 이 지역에 우세한 구조선 방향인 북북동 방향으로 배열되어 산출된다. 이들 초염기성암채들이 조산대에 형성되는 알파인형이며 전형적인 상부 맨틀기원의 암석이 부분용융된 맨틀 잔여물로서 지표로의 이동과정에서 변성작용을 받아 대부분은 사문석화 혹은 활석화된 것으로 보고되어 있다. 본 연구의 주대상인 변성염기성암을 포함하는 백동지역의 초염기성암은 홍성도폭내 덕정리 편암암체 내에 주변 편마암체와 단층으로 접하면서 나타난다. 덕정리 편마암체는 주로 각섬석 화강편마암으로 구성되어있다. 백동지역의 초염기성암내에는 변성염기성암이 층상으로 협재되어 나타난다. 이들 변성염기성암은 석류석, 단사휘석, 각섬석, 사장석으로 주로 이루어진 석류석 각섬암이며 금홍석도 포함하고 있다. 많은 석류석 주변에는 사장석과 각섬석으로 이루어진 심플렉타이트가 발달되어있다. 석류석 각섬암내 심플렉타이트가 형성되지 않은 석류석 가장자리로부터 계산된 변성 온도-압력 조건은 590-72$0^{\circ}C$, 9-l0kb이며 심플렉타이트가 잘 형성된 석류석 주변부로부터는 490-$600^{\circ}C$, 4-6.3kb의 변성 온도-압력 조건이 계산되었다. 이에 반해 변성염기성암을 포함한 초염기성암체 주변에 나타나는 석류석-각섬석 화강편마암으로 부터는 570-78$0^{\circ}C$, 11.6-l6kb의 변성 온도-압력 조건을 얻었다. 석류석 각섬암에서 석류석내에 포획물로 나타나는 휘석(Xjd, 4-11)이 기질에 나타나는 휘석(Xid, 1-6)보다 높은 제이다이트 성분을 갖는다. 이는 석류석 중심부가 석류석 주변부보다 변성압력 조건이 높았을 가능성을 지시한다. 즉 연구지역의 석류석 각섬암은 주변의 각섬석 화강편마암과 같이 에콜로자이트상-상부각섬암상-고압백립암상의 점이대에 해당하는 변성작용을 받은후 초염기성암의 사문암화 작용시기에 1차 후퇴변성작용을 그리고 그후의 활석화 시기에 심플렉타이트를 형성하는 2차 후퇴변성작용을 받았다. 이러한 후퇴변성작용시기에 많은 유체가 침입하였고 그 결과 초염기성암내의 변성염기성암이 주변 화강편마암보다 후퇴변성작용을 강하게 받았을 것으로 예상된다. 변성염기성암의 변성연대를 구하기 위해 두 석류석 각석암 시료에 대해 석류석-전암 Sm-Nd 등시선 연령을 구하였다. 두 개의 석류석 각섬암으로부터 계산된 전암-석류석 연령은 297.9$\pm$5.7(2$\sigma$)Ma 그리고 268.7$\pm$3.3(2$\sigma$)Ma를 나타낸다. 석류석의 Sm-Nd 폐쇄온도가 700-75$0^{\circ}C$임을 고려할 때 두 석류석 각섬암으로부터 계산된 연대는 최고 변성작용 혹은 초기 냉각 시기를 지시할 가능성이 높다. 한편 전암의 두 동위원소 자료로부터 계산된 전암의 연령은 408Ma이다. 이러한 연구 결과는 연구지역의 석류석 각섬암이 시루리아기 후기 혹은 데본기 초기에 관입 후 석탄기 후기에서 페름기 중기에 주변 화강편마암과 함께 섭입작용을 받았을 가능성을 지시한다.