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장석광상 모암인 제천반상화강암의 암석학적 특성 (Petrology of Host Body of Feldspar Deposits in Jechon Ganites)

  • 이한영;김대업;박중권
    • 한국지구과학회지
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    • 제22권5호
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    • pp.405-414
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    • 2001
  • 제천화강암은 반상화강암(거정질 K-장석 함유 화강암)과 중립질 화강암으로 나눈다. 장석광상모암인 반상 화강암은 직경 8${\sim}$11km, 면적 약 80$km^{2}$이다. 반상 화강암의 주 구성광물은 정장석, 사장석, 흑운모, 석영이며 부구성광물은 자철석, 져어콘, 스핀, 인회석이다. 직경 3${\sim}$10cm 거정질 정장석에 포획된 광물들은 각섬석, 사장석, 석영, 자철석, 스핀, 인회석, 져어콘이다. 주로 각섬석, 사장석, 석영으로 구성된 염기성 포획암이 반상 화강암에 자주 관찰된다. 중립질 흑운모 화강암은 주로 정장석, 사장석, 흑운모, 각섬석으로 구성되고 부구성광물은 적철석, 백운모, 인회석, 져어콘이다. 반상 화강암, 중립질 흑운모 화강암, 거정질 장석 및 염기성 포획암의 사장석 입자 중앙부와 주변부의 An[Ca/(Ca+Na)] 함량은 각각 36과 21, 40과 32, 37과 32, 43과 36이다. 각섬석의 $X_{Fe}$ 함량은 흑운모 화강암에서 0.57, 석기부분이 0.51, 염기성 포획암이 0.47이다. 흑운모와 각섬석은 모두 화학적 누대구조가 없이 균질한 성분분포를 보인다. 거정질 정장석은 화성기원이며 동일 기원의 흑운모 화강암이 먼저 형성된후 잔류마그마 에서 H$_{2}$O가 불포화되면서 K-장석의 고체곡선 부근에서 성장속도가 핵결정속도보다 매우 빨라져서 거정질로 된 것으로 해석된다. 염기성 포획암의 성인은 마그마가 염기성과 규장질의 성분층을 이룰 때 하부의 염기성 마그마가 상부의 규장질 마그마를 관입하여 혼재되어서 형성된 것으로 해석된다. 흑운모 화강암의 평형온도 및 압력은 약 $800^{\circ}C$와 4.83${\sim}$5.27Kb로 추정된다.하는 $30^{\circ}$ 위도대에서 낮았으나(r<0.6) 그 외의 지역에서는 대체로 높았다(r>0.6). 한반도 부근에서 하부 성층권 온도의 냉각화 경향은 모든 자료에서 공통적으로 나타났다. 이러한 추세는 SC4(-0.82K/decade)에서 가장 컸으며, MSU4(-0.38K/decade), GEOS(-0.28K/decade), ECMWF(-0.07K/decade) 순으로 나타났다.층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 ${\cdot}$ 화학조성 ${\cdot}$ 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.Cr은 FW에서 전반적으로 감소하는 경향을 보였지만 SW에서는 실험 초기에 감소하다 24시간 이후에는 증가 후 일정한 양상을 보였다. Pb은 FW에서 전반적으로 감소했지만 SW에서는 초기에 급격히 증가 후 다시 급격히 감소하는 양상을 보였다 Pb 또한 Cu, Cd, As와 마찬가지로 SW1&2에서 제거속도가 가장 빠르게 나타났다. FW 상층수 중 Hg는 시간에 따라 급격히 감소했고, 제거속도는 Fw5&6에서 가장 느렸다. 이러한 결과에 근거할 때 벼가 자라고 있고 이분해성 유기물이 풍부한 FW1&2, FW3&4 토양과 상층수에서는 유기물의 분해 활동이 활발하였지만, 벼가 경작되지 않는 FW5&6과 SW 에서는 유기물이 상대적으로 결핍되어 유기물의 분해활동이 적었을

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국내산 고품위 석회석의 광물상 및 광물특성에 관한 응용광물학적 연구 (Applied-mineralogical Study on the Mineral Facies and Characteristics of Domestic High-Ca Limestone)

  • 노진환;오성진;김경진
    • 한국광물학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.339-355
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    • 2004
  • 국내산 고품위 석회석은 그 지질 배경과 광상 유형에 따라 (1) 제천-단양 지구, (2) 삼척-태백-정선 지구 및 (3) 울진-안동 지구의 유형들로 구분된다. 제천-단양 지구에서 산출되는 석회석을 제외한 대부분의 국내산 고품위 석회석들은 석회암이 열수변질작용과 열변성작용을 받아 재결정되고 Ca이 부화된 양상을 이룬다. 국내산 고품위 석회석은 광물조성, 화학조성, 결정도 및 광물상의 차이에 따라 결정질 석회암형, 대리암형, 미정질 및 거정질 방해석 유형으로 구분된다. 이들에 대해 응용광물학적 관점에서 그 조성과 특성을 밝히기 위한 체계적인 시험 및 분석이 이루어졌다. 제천-단양 지구의 고품위 석회석들은 외견상 원암에 가까운 결정질 석회암 유형으로서, 낮은 결정도와 세립질 조직, 비교적 높은 CaO 함량(51~54 wt.%) 및 낮은 백색도의 광석 특성을 갖는다. 삼척-태백-정선 지구에서 산출되는 미정질(대개 0.2~0.3 mm) 및 거정질(2~15 cm) 고품위 석회석은 전형적인 열수변질형 광석으로서, 결정도에서 유형별로 서로 현격한 차이를 보이고 다소 편차가 심한 CaO 함유도(50~55 wt.%) 및 높은 백색도를 보이는 것이 특징이다. 특히 이 지역의 주된 광체인 미정질 방해석형 광석은 미세하고 균일한 결정도와 보다 균질한 조성(대개 > 52 wt.%)을 이룬다. 울진-안동 지구의 변성퇴적암류에서 산출되는 석회석들은 그 광상 유형과 산출상태에 따라 품위와 품질면에서 현격한 차이를 보인다. 이 같은 국내산 고품위 석회석의 광물특성과 화학조성상의 특징에 의거하여 지역별로의 광석 유형에 따라 적절한_개발 용도를 제시하였다.

몽골 항가이 남동부 지역 다신칠렌 탄탈륨-니오븀 및 산트 동 산출지의 지구화학적 특성 개요 (General Geochemical Characteristics of Dashinchilen Nb-Ta and Sant Cu Occurrences in Southeastern Part of Khangai Area, Mongolia)

  • 김인준;이범한;허철호
    • 자원환경지질
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    • 제46권5호
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    • pp.455-468
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    • 2013
  • 몽골 중부 항가이 남서부 지역의 다신칠렌 Nb-Ta 및 산트 동 산출지에 대한 예비조사를 수행하였다. 조사 결과 다신칠렌 지역의 Nb-Ta은 조사 지역에 넓게 분포하는 거정질 화강암과 주로 사암으로 구성된 고생대 퇴적층을 관입하는 페그마타이트 내 백운모에서 산출되는 것으로 확인되었다. Nb, Ta의 품위는 높지 않으나 거정질 화강암 지대에서 Th 542 ppm, U 56.9 ppm으로 비교적 높은 값을 갖는 노두를 발견하였다. REE의 함량은 조사 지역의 평균 함량과 최대 함량이 각각 지각의 평균 함량의 약 세 배와 일곱 배로 분석되었다. 산트 지역의 동은 고생대 퇴적층 내 규암에서 말라카이트와 같은 동 산화물로 관찰되었다. 조사지역에서 약 200 km 떨어진 우기누르 철-망간 광화대와 같은 층에서 Mn의 값이 12.4에서 34.6 %로 품위가 비교적 좋게 나타나는 것으로 확인되었다. 또한 REE의 함량은 조사지역의 평균 함량과 최대 함량이 각각 지각의 평균 함량의 약 2.5 배와 일곱 배로 분석되었다. 조사 지역의 화학 분석 결과에 대해 다변량 통계분석(요인분석)을 수행한 결과 다신칠렌 지역의 Nb-Ta은 백운모와 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타났고, 산트 지역의 동은 Mo, Sn, Bi와 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 또한 요인분석 결과는 산트 지역의 철이 희토류 원소들과 함께 퇴적되었음을 지시한다.

국내 대표 장석광산의 성인 및 유형: 제친 및 부여광산 (Type and Origin of The Domestic Leading Feldspar mines: Jecheon and Buyeo mine)

  • 이한영
    • 한국지구과학회지
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    • 제29권7호
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    • pp.640-644
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    • 2008
  • 국내 대표적인 장석광산인 제천장석 광산과 부여장석 광산 모암의 암석학적 특성을 통하여 국내 장석광의 성인 및 광산유형을 분류하였다. 제천장석 광산은 거정질의 K장석을 함유한 반상화강암이 풍화되어 잔류물로 나타나는 거정질 K장석이 채취대상이 되는 전형적인 풍화잔류 광산이고 반상화강암의 형성 온도-압력은 $840^{\circ}C$, 5Kb를 나타내며 거정질의 K-장석은 변성기원이 아닌 화성기원이다. 반면 부여장석 광산은 우백질 화강편마암이 주변의 흑운모화강암의 관입으로 열수용액에 의한 교대변질 광산으로 순수한 알바이트 장석과 부수광물로서 석류석, 견운모가 나타나며 치밀하게 재결정화된 광물조직이 특징이다.

강원도 정선 지역 오르도비스기 정선석회암의 속성 역사 (Diagenetic History of the Ordovician Chongson Limestone in the Chongson Area, Kangwon Province, Korea)

  • 봉련식;정공수
    • 한국지구과학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.449-468
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    • 2000
  • 탄산염 완사면과 테두리진 탄산염 대륙붕에서 퇴적된 오르도비스기 정선석회암은 다양한 속성양상을 보인다. 어란석 입자나 펠로이드 주위에 분포하는 등후의 침상의 교결물로 나타나는 해수속성작용은 최초의 속성작용이었으며 재결정화된 마이크로스파 내지 스파 방해석, 방해석으로 채워진 증발암 캐스트 그리고 어란석 입자 주위에 분포하는 등후의 스파 방해석으로 나타나는 담수속성작용으로 이어졌다. 얕은 매몰 속성 작용의 양상은 마이크로스타일로라이트와 용해 씸을 포함하며, 깊은 매몰 속성작용의 양상은 스타일로라이트, 매몰 교결물, 거정질 방해석 그리고 포이킬로토픽 방해석을 포함한다. 매몰교결작용은 압력용해양상과 쌍정 엽리를 갖는 거정질 방해석 또는 포이킬로토픽 조직을 갖는 방해석에 의해 특징지어진다. 돌로마이트는 조간대 기원의 극세립 및 세립질 모자이크 돌로마이트, 다양한 기원의 산재된 돌로마이트, 생물 교란 반점이 돌로마이트화 된 패치돌로마이트, 깊은 매몰 기원의 안장형 돌로마이트가 있다. 규화작용은 방해석을 치환한 석영과 열극에 침전된 석영이 있다. 포이킬로토픽 조직을 보이는 극조립질의 매몰교결물은 -10.4%$_o$ PDB의 ${\delta}^{18}$O 값과 -1.0 %$_o$ PDB의 ${\delta}^{13}$C 값, 504ppm Sr, 3643ppm Fe 그리고 152ppm Mn 값을 보인다. 세립 및 조립질 방해석으로 구성된 석회암은 매몰교결물과 비슷한 ${\delta}^{18}$O 값과${\delta}^{13}$C값을 보이나, 매몰교결물에 비해 Sr 함량은 낮고, Fe 및 Mn 함량은 높다 이런 지화학적 경향은 세립 및 조립질 방해석의 재결정화 작용이 담수 환경에서 일어난 후 매몰환경에서 다시 재결정되어 나타난 것으로 해석되며, 매몰교결물은 비교적 높은 온도와 낮은 물/암석 비를 갖는 환경에서 형성된 것으로 해석된다. ${\delta}^{18}$O 값이 -8.2%$_o$ PDB, ${\delta}^{13}$C 값이 -1.9%$_o$ PDB, 213ppm Sr, 3654ppm Fe, and 114ppm Mn을 보이는 극세립 및 세립의 돌로마이트는 조상대 환경에서 퇴적물과 동시기적으로 형성된 후 비교적 낮은 암석/물의 비율을 갖는 매몰 환경에서 재결정 된 것으로 해석된다. 지화학적 자료는 정선석회암의 속성환경은 물/암석의 비가 낮은 매몰환경이 주된 속성환경이었음을 시사한다. 정선석회암은 퇴적될 당시 해수 속성 작용과 담수 속성 작용을 받았다. 행매층과 회동리층의 퇴적으로 정선석회암의 일부는 얕은 매몰 환경 하에 놓이게 되었고, 데본기의 지구조적 변형기에 대기하에 노출되었을 것으로 해석된다. 석탄기와 페름기의 평안계 지층이 약 3km의 두께로 퇴적되어 정선석회암은 이시기에 깊은 매몰환경에 놓이게 된 것으로 해석되며 스타일로라이트, 매몰 교결물, 거정질 방해석 그리고 안장형 돌로마이트가 형성된 것으로 해석된다. 정선석회암은 중생대와 신생대에 있었던 송림, 대보, 불국사 변동으로 대기에 노출된 것으로 보이며 담수 속성환경에 다시 놓이게 된 것으로 해석된다. 백악기와 제3기의 불국사 변동 후 정선 석회암은 대기 하에 노출되어 담수 속성작용을 받은 것으로 보인다.

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화강암 기원 잔적토양에서 염료추적자의 침투 유형에 관한 연구 (A Dye Tracer Study of Infiltration Pattern in a Residual Soil Developed from Granite)

  • 전철민;김재곤;이진수;김탁현
    • 자원환경지질
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    • 제37권4호
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    • pp.383-389
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    • 2004
  • 지표 및 심토환경에서 물과 용액의 유동특성을 파악하는 것은 토양 및 지하수의 오염을 저감하고 방지하거나 기 오염 지역을 조사하고 정화하는데 있어서 필수적인 요소이다. 본 연구에서는 이 비형광, 비독성의 식용색소인 청색1호(Brilliant Blue FCF, $C_{37}H_{34}N_{2}Na_{2}O_{9}S_{3}$)를 염료 추적자로 이용하여 화강암에서 발달된 잔적토양에서의 침투 유형 및 그 특성을 조사하였다. 디지털 촬영된 수직 및 수평 착색영상은 지형정보 영상처리 프로그램인 ER Mapper, Version6.2를 이용하여 염료착색범위(dye coverage)로 전환되었다. 균질기반유동(homogeneous matrix flow)은 미약 입상 구조를 보이는 A 층위에서 발생하였으며, 상대적으로 세립조직인 A층위와 조립조직인 C층위의 경계에서는 선침투류(先浸透流, fingering)의 특징을 보여주었다. 모암인 화강암 조직의 기원인 거정질 광맥(pegmatitic vein)과 식물 뿌리는 C 층위에서 선택적 유동(preferential flow)을 유도하였음을 확인하였다.

공주 단지리유적 출토 백제 기와의 고고과학적 특성 (Archaeometric Characteristics of Roof Tiles in Baekje Kingdom from the Danjiri Site of Gongju, Korea)

  • 장성윤;이찬희;박대순
    • 보존과학회지
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    • 제22권
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    • pp.15-30
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    • 2008
  • 공주 단지리 3지구 출토 와관묘를 구성하는 기와와 고토양을 대상으로 재료과학적 연구방법을 적용하여 기와의 제작기법 및 원료의 산지추정을 통해 와관묘의 성격을 검토하였다. 기와는 모두 암키와로서 백제기와의 특징을 가진 연질 및 경질 기와이며 표면과 단면에 유상조직을 가지고 있다. 또한 기와의 광물학적 및 지구화학적 분석 결과, 태토는 주변토양을 이용하였으며, 제작과정에서는 토양의 거정질 석영 등을 제거하여 정제된 상태의 태토를 사용하였을 것으로 추정된다. 소성온도 추정결과, 일부 경질 기와는 $940{\sim}1,020^{\circ}C$에서, 연질 기와는 $700{\sim}900^{\circ}C$에서 소성한 것으로 판단된다. 기와들은 오랜 기간 매장환경의 영향을 받아 유기물 함량이 높고 인체조직의 필수 미량원소들이 토양에 비해 농집되어 있다. 따라서 이 기와들은 시신을 직접 매장하는 일차장으로서의 역할을 수행하였을 것으로 판단된다. 또한 건물지에 사용한 기와와 크기, 형식, 제작방법이 유사하여 당시 사용되던 암키와를 매장용으로 사용하였을 것으로 해석된다.

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함양 승안사지 삼층석탑의 풍화훼손도 진단과 보존처리 (Deterioration Diagnosis and Conservation Treatment of the Three-storied Stone Pagoda in Seungansaji Temple Site, Hamyang, Korea)

  • 이명성;최희수;김지영;이찬희;김선덕
    • 보존과학연구
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    • 통권32호
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    • pp.99-112
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    • 2011
  • 함양 승안사지 삼층석탑은 중립 내지 세립질의 흑운모화강암과 화강편마암이 주를 이루고 있으며 부분적으로 거정질편마암, 백운모편마암, 반려암질암이 혼용되었다. 이 석탑은 주변의 수목 및 잔디에 의해 전면에 걸쳐 지의류와 선태류 등이 서식하고 있어 석탑 표면이 심하게 훼손되어 있다. 따라서 이 연구에서는 이 석탑에 대한 종합적인 풍화훼손도 진단과, 이를 근거로 보존처리를 수행하였다. 보존처리에서는 석탑의 전면에 걸쳐 자생하는 지의류 및 오염물 등에 대해 부드러운 솔과 나무칼을 사용하여 건식세정을 실시하였고 이때 고착지의류 등 잘 제거되지 않는 부분은 증류수를 이용한 습식세정으로 제거하였다. 또한 기존에 설치되어 있는 보호난간을 석탑과의 거리를 고려하여 적당한 높이로 재설치하였으며, 석탑 주변의 지반은 마사토로 정비하고 배수흐름을 원활하게 하기위해 자연구배를 두고 자연측구를 설치하였다.

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낙산사 칠층석탑에 발달한 표면균열의 특성과 성장 메커니즘 (A Study on the Characteristics and the Growth Mechanism of Surface Cracks from the Naksansa Seven-Storied Stone Pagoda, Korea)

  • 박성철;김재환;좌용주
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제46권2호
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    • pp.136-149
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    • 2013
  • 보물 제499호로 지정되어 있는 낙산사 칠층석탑에 대해 표면풍화로 인한 표면균열 발달 양상을 연구하였다. 이 석탑의 석재는 흑운모 화강암과 각섬석-흑운모 화강암으로, 중립질 이상의 입자크기와 회백색을 띄며 특징적으로 거정의 장석 반정을 수반하는 반상조직이 나타난다. 석탑에 나타나는 표면균열은 기단부 및 1층 탑신에서 많이 관찰되며, 대부분 수직, 수평, 대각선 방향으로 발달하고 있다. 석탑에 사용된 석재 내부의 미세균열은 원래부터 리프트 결과 그레인 결의 방향으로 잘 발달한 것이며, 이 두 결이 균열성장과 그에 따른 손상을 야기한 것으로 판단된다. 이와 더불어 석탑에서 나타나는 수직균열은 탑의 자체 하중에 의한 압축응력과 평행하게 미세균열이 성장하였으며, 수평균열은 주 압축응력에 대한 반발 인장력이 균열의 성장을 촉진시킨 것으로 판단된다. 한편, 석탑의 남동쪽 부재 탈락은 압축과 인장에 의한 것과 더불어 거정질 알칼리장석 반정의 벽개와 쌍정면의 영향으로 인해 발생한 것으로 해석된다.

영남육괴내 육십령 복운모화강암에 대한 지화학적 연구 (The Geochemistry of Yuksipryeong Two-Mica Leucogranite, Yeongnam Massif, Korea)

  • Koh, Jeong-Seon;Yun, Sung-Hyo
    • 암석학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.119-134
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    • 2003
  • 육십령 복운모화강암은 광물학$.$지화학적으로 과알루미나 성질을 특징적으로 나타낸다. 육십령 화강암체는 1.15∼l.20 범위의 높은 알루미나 포화 지수와 2.20∼2.98wt% 범위의 높은 CIPW norm 강옥 함량을 나타낸다. 색지수는 <16%이고, FeO$^{T}$ +MgO+TiO$_2$,는 평균 1.9 wt%로서 우백질화강암에 해당한다. 육십령 복운모 우백질화강암은 SiO$_2$성분이 증가함에 따라, TiO$_2$, $Al_2$O$_3$, FeO, Fe$_2$O$_3$, MgO, CaO, $K_2$O, P$_2$O$_{5}$ , Rb, Ba, Sr 은 감소하는 경향을 나타내는 반면, Zr과 Th는 증가하는 경향을 나타내는데, 이는 장석, 흑운모, 인회석 저어콘의 분별경정작용에 기인한 것으로 해석된다. 거정질 암맥에는 SiO$_2$and P$_2$O$_{5}$ 는 높게, 그 외의 주원소는 결핍되어 나타난다. Manaslu, Hercynian 복운모 우백질화강암, Lachlan습곡대의 S-형 화강암과 비교해 보면, 육십령 복운모 우백질화강암은 낮은 Rb, 높은 Ba, Sr을 나타낸다. 거정질 암맥의 지화학적 특징은 육십령 복운모화강암을 형성했던 멜트로부터 일부 원소들의 제거 혹은 유동성에 의해 높은 Rb, Nb와, 낮은 Ba, Sr, Zr, Th, Pb 함유를 나타낸다. 육십령 복운모 우백질화강암은 총 휘토류 함량이 95.7∼123.3ppm 범위를 나타내며, 운석에 대해 표준해보면, 저 내지 중정도의 Eu 이상(Eu/Eu*= 0.7∼0.9)을 가지면서 경희토류원소가 풍부하고 중희토류원소가 결핍된 매우 경사가 져 있는((La/Yb)$_{N}$ = 6.9∼24.8) 변화를 보여준다. 반면에 페그마틱 암맥은 총 휘토류원소의 함량이 7.0ppm으로 운석에 대해 표준화하면, 강한 부의 Eu 이상(Eu/Eu*= 0.2)을 가진 편평한 양상을 나타낸다. 복운모 우백질화강암을 형성했던 멜트의 성분은 기원암 뿐만 아니라 기원암이 녹은 후의 잔류물질의 양에도 의존한다. 특히 CaO/$Na_2$O의 비와 Rb/Sr-Rb/Ba의 비들은 강한 과알루미나질 화강암에서는 기원암의 성분에, 즉, 기원암의 사장석과 점토 함량 비에 주로 의존한다. 육십령 복운모 우백질화강암은 사장석 성분보다 점토 성분이 풍부한 암석에서 기원한 Manaslu와 Hercynian 복운모 우백질화강암들(예를 들면 Millevaches와 Gueret)보다는 더 높은 CaO/$Na_2$O의 비와 더 낮은 Rb/Sr-Rb/Ba 비를 나타내고 있는데, 이러한 지화학적 특징은 점토 성분보다는 사장석이 풍부한 석영장석질 암석으로부터 기원했던 것으로 사료된다.