• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.23-23
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• 2010

스발바드 서측에 위치하는 스피츠버겐 하부의 암석권맨틀의 분화시기를 규명하기 위하여, 두 개의 독립적인 방사성동위원소 시스템인 Lu-Hf과 Re-Os 시스템을 스피넬 페리도타이트(spinel peridotite)에 활용하였다. 전암에 대한 Re-Os 계통(Re-Os 에러크론, 알루미노크론, Re-결핍연대 등)은 연구지역의 페리도타이트가 대류하는 맨틀로부터 고기원생대/후기시생대에 분리되었음을 지시한다. 흥미롭게도 이런 연대는 페리도타이트내 단사휘석 결정들에 대하여 얻어진 Lu-Hf 에러크론 연대와 일치한다. 또한 시료 내에 지구화학적으로 기록된 현무암질 액의 결핍정도 역시 계통적으로 위의 연대를 지지한다. 위 연대는 스피츠버겐 서측부에 보고된 가장 오래된 지각의 연대와 일치한다. 따라서 연구지역의 암석권맨틀이 연약권으로부터 분리된 것은 접촉하고 있는 지각과 동시기적으로 이루어진 사건임을 알 수 있다. 연구지역은 팔레오세 이래로 복잡한 지구조적 응력장 변화(압축에서 신장환경으로의 변화)를 겪었다. 그럼에도 불구하고 지각과 커플링된 암석권맨틀이 현존한다는 것은 연구지역내 응력장변화가 대규모의 암석권 디라미네이션(delamination)을 유발하지는 않았다는 것을 의미한다. 그러므로 북극권의 화산활동을 설명하기 위하여 북극권 상부맨틀에 존재한다고 알려진 듀팔(DUPAL) 같은 부화된 물질의 성인으로 일부의 연구자들이 주장하여 온 디라미네이션된 암석권맨틀의 존재는 설득력이 없다고 판단된다.

• 암석학회지
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• 제17권3호
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• pp.144-153
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• 2008

평택-아산 지역에 분포하는 신생대 현무암질 암석의 Sr, Nd, Pb 동위원소 조성은 한국의 다른 신생대 현무암들과 마찬가지로 중앙해령 현무암에 비해 상당히 부화된 값을 보여준다. 평택-아산 지역을 포함하는 한국의 신생대 현무암질 암석들 대부분은 제주도의 현무암들과는 달리 비교적 낮은 $^{206}Pb/^{204}Pb$ 성분을 갖는 부화맨틀과 결핍맨틀 사이의 혼합으로 설명될 수 있다. 반면에 제주도의 경우는 보다 높은 $^{206}Pb/^{204}Pb$ 성분을 갖는 부화맨틀과 결핍맨틀 사이의 혼합으로 설명된다. 이러한 경향성은 북동 중국과 남동중국의 신생대 현무암들에서도 유사한 부화맨틀 단성분의 차이가 발견되는 것과 연관지어 해석할 때는 한국의 중부지역과 남부지역 아래의 대륙암권 맨틀이 각각 북중국지괴 및 남중국지괴의 동측 연장부일 가능성을 나타낸다. 제주도 아래에 남중국 지괴와 같은 종류의 대륙암권맨틀의 성분이 나타나는 것은 중국의 대륙충돌대 위치와 관련한 만입모델로는 설명할 수 없다. 오히려 맨틀의 조성에서 뚜렷한 차이를 보이는 두 대륙의 봉합대가 한반도의 중부와 남부지역의 사이로 지나가며 그 위치는 평택-아산 지역보다 더 남쪽임을 시사한다. 대륙충돌대 경계의 위치가 과거의 연구에서 주로 주장되던 임진강대의 위치와는 상당히 다른 것은 맨틀 경계가 지각의 경계와 다를 가능성을 배제할 수 없다.

• 암석학회지
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• 제5권1호
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• pp.89-107
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• 1996

제주도의 알칼리암류 및 솔라아이트에 대한 Sr, Nd 그리고 Pb 동위원소비의 특징은 서루 유사하거나, 솔리아이트가 조금 더 부화된 특징을 갖는다. 그러나 분출시기에 따라 솔리아이트의 즉징을 구분하면, 전기의 것은 Lee (1982)의 용암대지 형성기의 알칼리암류와 유사한 반면, 후기의 것은 이 연구의 알칼리암류와 유사하다. 이는 알칼리암류와 솔리아이트가 동질의 근원에서 유래하였음을 지시하며, 분출 시기에 따라 부분용융된 맨틀 근원지으 성질이 차이가 있었음을 시사한다. 제주도 화산암류는 사모아 군도의 화산암류의 변화 및 남중국 분지 화산암류의 변화 경향과 중첩되어 DMM과 EM II 사이의 혼합으로 잘 설명될 수 있는 변화경향을 지닌다. 이는 제주도를 제외한 우리나라의 신생대 화산암류 및 북동 중국 화산암류들이 DMM-EM I사이의 혼합으로 설명이 되는 변화경향을 보이는 것과 차이가 난다. DMM-EM II 맨틀 물질간의 섞임 계산 결과, 제주도 화산암류를 형성한 맨틀 물질은 결핍 맨틀 (DMM)에 부화된 맨틀 (EMII)물질이 약 10% 이내의 비율로 섞인 특징을 가짐을 지시한다. 제주도를 포함한 우리나라 및 중국의 신생대 화산암류의 동위원소적 특징을 북중국 지괴와 남중국 지괴으 충돌이론(예,Yin and Nie, 1993)과 결부시키면, 부화된 맨틀 물질의 공급원으로 고려되는 대륙암권 맨틀의 지화학적 조성이 지괴에 따라 차이가 있었음을 나타낸다. 즉 북중국 지괴는 EM I의 표식을, 남중국 지괴는 EM II의 표식을 가지고 있었을 경우로 설명될 수 있음을 제시한다.

• 한국광물학회지
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• 제18권1호
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• pp.61-72
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• 2005

백령도와 보은 지역의 마이오세 알칼리현무암에 상부맨틀암석인 스피넬 페리도타이트가 포획되어 있다. 이들 포획체 내의 단사휘석의 모드 조성과 주성분원소, 미량원소, 희토류원소 조성은 백령도와 보은 지역의 상부맨틀의 평형 온도와 맨틀결핍, 맨틀부화와 같은 지화학적 과정들을 규명하는 매우 중요하다. 원생입상조직과 반상쇄설조직 사이의 전이 조직을 보이는 백령도와 보은 스피넬 페리도타이트의 평형온도는 15 kb 압력에서 각각 773∼1188℃와 705∼1106℃이다. 단사휘석의 Y, Yb 성분은 백령도와 보은 스피넬 페리도타이트가 각각 1~10%와 1∼4%의 부분용융을 받았고, 단사휘석의 LREE 부화 패턴은 이들 지역 상부맨틀이 은폐 맨틀교대작용을 받았음을 지시한다.

• 암석학회지
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• 제25권3호
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• pp.261-281
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• 2016

제주도 현무암에 포획된 맨틀 페리도타이트에 대한 암석학적/지화학적 연구는 한반도 상부맨틀 암석권 진화에 대한 우리의 지식을 한층 높이고 있다. 제주도의 페리도타이트 포획암은 대부분 첨정석 레졸라이트이며, 그 외 하즈버가이트와 휘석암으로 이루어져 있다. 제주도 페리도타이트 포획암은 부분용융, 재결정변형작용, 교대작용을 경험한 후 맨틀에 남아있던 잔류맨틀물질임을 나타낸다. 이 포획암은 맨틀웨지 환경에 있었던 암석으로 분별부분용융에 의해 일차적으로 결핍과정을 겪었으며, 소규모의 전단대내 특정한 편압에서 소량의 반상쇄성-압쇄조직이 형성되는 재결정작용도 경험했다. 그 이후 페리도타이트는 섭입하는 슬랩 기원의 $SiO_2$, K, $H_2O$, LREE에 포화된 유체(혹은 용융체)에 의해 다양하게 교대/부화되었다. 슬랩 기원의 이 유체는감람석과 반응하여 사방휘석과 금운모를 이차적으로 형성하였다. 교대작용은 제4기 제주도 마그마 시스템보다 충분히 앞선 사건이었으며, 모마그마와는 성인적으로 관련이 없다. 이러한 교대작용에도 불구하고 제주도 상부맨틀 암석권은 비교적 높은 온도와 교대작용 이후에 주어진 충분한 시간에 의해 지화학적으로 완전한 평형상태에 도달하였다. 그 이후에 동해가 열리고 동아시아 암석권은 확장되어지면서 원시 제주암석권도 맨틀웨지 환경에서 판내부환경으로 변환되어진다. 제4기 판내부환경에서 제주도가 형성되면서 이때 상승하는 알칼리 현무암에 포획된 맨틀 페리도타이트가 지표면에 운반되어졌다. 제주 상부맨틀 암석권에서 일어난 이런 종류의 물질순환은 대륙지각하부 암석권맨틀의 진화에 상당히 중요한 역할을 했었을 것이며, 동아시아 아래 상부맨틀 암석권에 EM I, EM II와 같은 부화된 영역을 형성하는데 기여했을 수도 있다.

• 암석학회지
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• 제12권4호
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• pp.170-183
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• 2003

북동 발틱 순상지의 데본기 콜라 알칼리 암석구의 일부에 해당하는 속리복합체는 암맥상으로 산출되는 다양한 규모의 초염기성 림프로파이어를 동반한다. 속리 초염기성 럼프로파이어(lamprophyre)는 암석학적 그리고 지구화학적 특성에 의해 아이리카이트(aillikite)로 분류된다. 속리 아아리카이트가 갖는 높은 Cr과 Ni 함량 그리고 낮은 $Al_2$O$_3$ 함량은 이 암석이 결핍된 맨틀의 하쯔버자이트(harzburgite)로부터 유래되었음을 지시한다. 그러나 킴벌라이트(kimberlite)와 비교하면 Cr, Ni의 한량과 mg-number가 낮고 중희토류원소의 결핍정도가 약한 특징을 보이는데, 이는 기원맨틀의 석류석 함량이 적었고 따라서 용융심도도 킴벌라이트보다 앝았다는 것을 지시한다. 속리 아이리카이트에 함유된 매우 높은 불호정성원소들과 휘발성 성분(주로 $CO_2$)은 근본적으로 결핍된 기원맨틀에 부화된 물질이 첨가되어야 함을 지시한다. 또한 속리 아이리카이트의 특징적으로 높은 K함량으로부터 기원맨틀에 금운모 같은K함량이 높은 광물이 존재하였을 것이라고 추정할 수 있다.

• 암석학회지
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• 제4권2호
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• pp.104-123
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• 1995

간성, 보온, 백령도의 알카리 현무암에 나타나는 맨틀포획암들은 감람석-사방휘석-단사휘석-스피넬의 구성광물로 이루어진 스피넬-러어조라이트이다. 스피넬은 갈색, 타형으로 감람석, 휘석 결정사이를 채우는 간극상으로 나타나며, 감람석과 휘석들은 킹크밴딩을 나타내며 삼증점이 결정경계선에 잘나타난다. 일정한 방향의 배열성은 없으며 거정질의 프로토그래뉴라 및 등립질의 광물조직을 보인다. 감람석의 Fo성분은 89.0-90.2로 입자의 중심부와 외연부 사이에서 매우 균질하며 CaO는 매우 낮은 0.03-0.12 wt%를 보인다. 사방휘석의 En조성범위는 89.0-90.0 인 엔스타이트로 $Al_2O_3$ 함량은 4-5wt%이다. 단사휘석은 En성분이 47.2-49.1인 다옵사이드이며 $Al_2O_3$ 함량은 보은이 높은 7.42-7.64wt% 백령도가 낮은 4.70-4.91wt%로 지역적인 차이를 보인다. 스피넬의 Mg값은 75.1-81.9이며 Cr수치는 8.5-12.6의 값을 보이며 AI성분이 증가할수록 Cr성분이 감소하는 뚜렷한 음의 경향을 보인다. 포획암들의 평현온도 및 압력을 구하기 위해 휘석-지질온도계 (Wood and Banno, 1973; Wells, 1977; Mercier, 1980; Sachtleben and Seck, 1981; Bertrand and Mercier, 1985; Brey amd Kohler, 1990)와 AI 용해도를 이용한 지질압력계 (Mercier, 1980; Lane and Ganguly. 1980)를 이용하였다. Mercier(1980)와 Sachtleben and Seck(1981)의 지질온도계가 합당한 값을 보이며 이들 둘의 평균값인 평형온도는 970-$1020^{\circ}C$이며 Mercier(1980)의 AI-등성분선에 Fe의 영향틀포획암의 평형온도, 압력을 P-T space에 나타내 보면 남한의 상부맨틀 지온구배에 속하는 남아프리카(Lesotho) 및 남부 인도와는 뚜렷한 대조가 된다. 중국 동부와 남한의 스피넬-레졸라이트는 광물화학조성이 매우 유사한 초생적 특징을 가지고 있는 해양 지온구배를 나타내고 있으나, 남한에 비하여 중국은 결핍도가 심한 다양한 포획암들이 산출되는 것으로 보아 서로 다른 부분용융에 따른 상부맨틀의 결핍도는 국부적으로 다를 가능성이 있다.

• 암석학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-21
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• 2011

한반도 남동부에 자리잡고 있는 제3기 분지 중에서 장기, 어일 분지에 대한 암석학적인 기재 및 지화학적 자료를 바탕으로 과거 조구조적 위치와 현무암질암을 생성한 기원마그마의 특성을 고찰하였다. 어일 현무암질 암내 사장석 반정에서는 여러 형태의 누대구조와 융식구조 및 체구조가 나타나며 반정의 성분변화에서 핵부분은 $An_{63.46-98.38}\;Ab_{1.62-32.96}\;Or_{0-3.58}$의 영역 (anorthite-labradorite)에 도시되고, 최외각은 $An_{40.89-82.44}\;Ab_{17.10-46.43}\;Or_{0-12.68}$의 영역 (bytownite-labradorite)에 해당한다. 주원소 분석결과, 이들 암석들은 현무암질 안산암 영역에 점시되며, 비알칼리암(sub-alkaline)계열에 해당한다. TAS도에 현무암과 현무암질 안산암의 영역에 점시되며, 비알칼리암(sub-alkaline)계열에 해당한다. $SiO_2$ 값이 커질수록 $Na_2O$와 $K_2O$는 증가하며 $TiO_2$, $FeO^*$, CaO, MgO, $P_2O_5$는 감소하는 경향을 보여준다. $K_2O-SiO_2$도표에서도 중-K계열의 칼크알칼리계열에 해당함을 보여준다. 미량원소 및 희토류 원소의 경향은 분화가 진행됨에 따라 Co, Ni, V, Zn, Sc 등과 같은 호정성 원소는 감소하고, Ba, Rb 등의 불호정성 원소들은 증가하는 특징을 보여준다. 0.81~1.00의 $Eu/Eu^*$값은 사장석 분별작용이 일부 암석에서는 거의 일어나지 않았거나 사장석의 분별이 약했다는 것을 시사한다. 동위원소 분석결과 $^{87}Sr/^{86}Sr$은 0.704090~0.704717, $^{143}Nd/^{144}Nd$은 0.512705~0.512822로서 Nd에 비해 Sr의 변화폭이 크지만 0.0007 내외의 변화폭을 보인다. 이러한 동위원소의 변화는 연구지역 현무암이 해양판의 섭입에 의해 결핍맨틀과 부화맨틀이 혼합되어 형성된 마그마에 기원함을 추정할 수 있게 한다. 동위원소비는 맨틀 경향에 잘 따르며 결핍맨틀(DMM)과 부화맨틀(EM)의 섞임 현상에 의한 맨틀조성을 갖는 마그마에 기원을 두고 있다.

• 암석학회지
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• 제21권2호
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• pp.235-247
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• 2012

우리나라 백령도, 제주도, 보은, 아산, 평택, 간성일대에는 맨틀 페리도타이트들이 알칼리 현무암류에 포획되어 온 형태로 분포하고 있다. K-Ar 전암연대측정 자료에 의하면 이들 화산암류는 약 0.1-18.9Ma에 분출하였다. 페리도타이트의 광물조합은 감람석-사방휘석-단사휘석-첨정석이며, 함수광물이나 석류석이 보고된 바는 없다. 암석의 종류는 레어조라이트에서 하즈버가이트에 걸쳐있다. 감람석은 $Fo_{88.4-92.0}$이고, 단사휘석은 투휘석, 사방휘석은 엔스터타이트가 풍부하며, 첨정석은 Cr이 풍부하다(Cr# = 7.8-53.6). 주성분 원소함량에 의하면 이들 페리도타이트는 부화된 중앙해령현무암 근원 맨틀로부터 대략 26%까지의 부분용융을 겪은 후에 남은 잔류물로 추정된다. 그러나 맨틀에서의 이차적인 변성교대작용의 흔적이 미량원소의 함량에 기록되어 있는 경우도 있다. 양휘석 지온계에 의하면 우리나라 페리도타이트 포획암의 평형온도는 대략 $850-1050^{\circ}C$ 범위이다. Sr-Nd 동위원소비는 결핍된 중앙해령현무암의 근원맨틀 성분(DMM)에서부터 지구전암(BSE) 성분 값까지 넓은 범위에 걸쳐있어, 오랜 시간의 성장과 진화의 역사를 대변하고 있다. Sr-Nd-Pb 동위원소비에 의하면 우리나라 암석권 맨틀은 대개 맨틀 단성분 중 DMM과 EM2의 혼합으로 설명되며, 상부 대륙지각과 연계될 수 있는 남북 내지는 동서방향으로의 지역성을 기록하고 있지는 않다. 이는 동아시아의 신생대후기 판내부기원 현무암류들이 기록하고 있는 남북간의 이분성과는 매우 대조적인 것으로, 동아시아 연약권 맨틀의 지역성을 시사하고 있다. Os 모델연대에 기초하면 우리나라 암석권 맨틀이 연약권으로부터 분리된 시기는 약 1.8-1.9 Ga로 추정된다.

• 한국광물학회지
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• 제18권1호
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• pp.33-43
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• 2005

제주도 알칼리 현무암내에 다양하게 산출되는 단사휘석에 대한 지화학, 조직, 산출상태에 의해 세 종류로 구별되어진다. Ⅰ형의 단사휘석은 상부맨틀을 구성하고 있는 첨정석 페리도타이트의 구성광물로 크롬이 풍부한 투휘석이다. Ⅱ형은 세립의 단사휘석집합체(단사휘석이 거의 85∼90%)로 산출되는 휘석암의 구성광물로서, 모암인 현무암질 마그마의 형성 이전에 상부맨틀에서 형성된 암맥이거나 변성기원의 맨틀물질의 일부가 포획되어진 것으로 Ti함량이 비교적 적은 편이며, Ca, Mg성분이 높은 augite이다. Ⅲ형은 모암인 현무암에서 형성된 큐뮬레이트의 일부이거나 조립의 반정으로 산출되는 휘석이다. 산출상태의 차이에 의해 Ⅲ형은 거정(>1 cm)의 단결정으로 산출되는 단사휘석(Ⅲa), 거정의 사장석 내에 조립의 사방휘석과 함께 오피틱(ophitic)조직을 형성하며 산출되는 단사휘석(Ⅲb), 반정(<1 cm)으로 산출되는 단사휘석(Ⅲc)으로 다시 구분되어진다. Ⅰ형의 단사휘석은 높은 Mg#와 Si, 가장 낮은 Ti 성분을, Ⅱ형은 Ⅰ형과 Ⅲ형의 중간조성을 보이며, 반면에 Ⅲ형의 높은 Ti성분, 낮은 Si와 Mg#를 나타내고 있다. 이는 Ⅰ형에서 Ⅲ형으로 갈수록(Ti+Al/sup Ⅵ/)/Si과 Al/sup Ⅵ//Al/sup Ⅵ/의 비율이 높아진 것으로, 이 세 종류의 단사휘석은 모두 높은 압력환경 하에서 형성되었으며, Ⅰ형이 가장 높은 압력에서 형성되었고, Ⅲ형이 상대적으로 가장 낮은 압력에서 형성되었음을 의미한다. 모암인 현무암이 고압의 환경에서 분별결정작용을 통해 단사휘석(Ⅲ형)을 정출함으로 SiO₂의 결핍과 상대적인 알칼리성분의 부화를 가져오게 되어 알칼리 현무암의 화학조성을 보이는 특성에 기여한 것으로 해석된다.