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.
The Sm-Nd isotopic data on the Precambrian gneisses from Gyeonggi and Sobaegsan Massifs are presented and the crustal evolution of the Precambrian basements of the Korean Peninsula is discussed with that of the Precambrian basements of East Asia. Sm-Nd isochron plots on whole rock samples from Sobaegsan Massif give the following ages and initial Nd values. Biotite gneisses: $1.05{\pm}0.07$ Ga with ${\varepsilon}_{Nd}$ (1.05 Ga)= $-12.5{\pm}0.4$ ($2{\sigma}$); granitic gneisses: $1.70{\pm}0.59$ Ga with ${\varepsilon}_{Nd}$ (1.70 Ga)=$+9.5{\pm}6$($2{\sigma}$). Initial Nd isotopic evolution diagram for the Precambrian orthogneisses from Sobaegsan Massif with the Precambrian orthogneisses in northeastern China and Japan reveals the existence of early Archean depleted-mantle in east Asia and suggests the prevalence of nearly common or similar source accountable for these Precambrian gneisses. Such a common source is shown to have LREE-enriched feature and to have been formed from the depleted-mantle in the late Archean of ca. 2.6 Ga. On the other hand, the Sobaegsan granitic gneisses in Korea are concluded to have different evolution history. Our Sm-Nd study clearly discloses that some Precambrian orthogneisses from Korea had evolved from the protolith having the similar or same geochemical properties with the Precambrian orthogneisses in Japan and northeastern China. In addition, crustal formation age of Gyeonggi Massif in southern Korea may be different from that of Sobaegasn Massif.
한반도 중부지역의 백령도, 간성, 아산-평택, 보은 조곡리와 한반도 남부의 제주도 등지의 한반도 여러 곳에 분포하는 신생대 알칼리 현무암에 포함된 초고철질 맨틀 포획암은 대부분 스피넬 러졸라이트이며 이보다 더 깊은 곳에서 안정한 석류석 러졸라이트는 아직 보고된바 없다. 이는 한반도의 암권맨틀 두께가 석류석 러졸라이트가 안정할만한 깊이까지 도달하지는 않음을 시사한다. 한반도 지각의 일부는 시생대로부터 형성된 것으로 볼 수 있기 때문에 약 150 km 이상의 암권 두께를 갖는 것이 정상이지만 맨틀포획암들로부터 보고된 최대 포획깊이는 60-90 km에 불과하다. 정상적인 한반도 암권의 두께에 비하여 현재의 암권두께가 현저하게 얇은 것은 시생대로부터의 지각진화사를 보임에도 불구하고 평균 80 km내외의 암권 두께를 보이는 북중국 크레이톤의 경우와 매우 비슷하다. 따라서 북중국에서 주장된 것처럼 한반도 역시 지질시대를 통해 수십 km에 달하는 암권맨틀의 하부가 떨어져 나갔을 가능성이 제기된다. 암권맨틀의 상당한 손실을 야기한 주요한 지질사건은 한반도의 여러 지역의 선캠브리아 지각들이 공통적으로 나타내는 19-20억년의 고원생대 화성 및 변성작용과 최근에 활발하고 보고되고 있는 중생대초의 대륙충돌 사건을 감안 할 때 북중국 동부지역과 마찬가지로 고원생대와 중생대초의 대륙충돌일 가능성이 매우 높다.
Lu-Hf 시스템은 다중검출기부착 유도결합플라즈마 질량분석기의 발달과 함께 최근 들어 지질학에 폭넓게 활용되고 있는 동위원소시스템이다. 본 연구는 Lu-Hf 동위원소시스템의 기본 원리를 소개하고, 지질연 대측정 도구로서 또 암석 성인 연구의 지시자로서의 Lu-Hf 시스템이 활용되고 있는 사례를 소개하며 향후 연구 방향을 제안한다. 나아가서는 우리나라 고철질 내지는 초고철질 암석시료에 활용한 사례를 바탕으로 Hf 동위원소를 통해 본 한반도 맨틀의 생성과 진화과정에 대해 논의한다.
맨틀 불균질성은 지구 내부의 휘발성 성분의 분포 및 순환과 밀접한 관련이 있으며, 맨틀에서 휘발성 물질의 거동은 규산염암의 유변학적 특성에도 큰 영향을 미친다. 이와 같은 상부맨틀의 물리화학적 특성은 미구조와 유체포유물의 형태로 맨틀 포획암에 기록될 수 있다. 본 논문에서는 미국 리오 그란데 리프트 지역에서 산출되는 페리도타이트 포획암의 미구조와 유체포유물의 특성과 관련된 이전 연구결과들을 요약 및 리뷰하였으며, 이를 통해 이 지역의 상부맨틀의 진화과정과 불균질성에 대해 이해하고자 한다. 리오 그란데 리프트에서 맨틀 포획암이 산출되는 지역은 크게 리프트 중심부인 리프트 축(rift axis) 지역(EB: Elephant Butte, KB: Kilbourne Hole)과 리프트 연변부인 리프트 측면(rift flank) 지역(AD: Adam's Diggings)으로 나눠진다. 전자(EB 및 KB 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 적은 조건에서 형성되는 type-A 격자선호방향이 보고되었고, 후자(AD 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 많은 조건에서 형성되는 type-C 격자선호방향이 보고된 바 있다. 특히, AD 페리도타이트의 경우 초기(type-1: CO2-N2) 및 후기(type-2: CO2-H2O)와 같은 최소 두번의 유체 침투 사건이 사방휘석 내에 기록되어있다. 이와 같은 미구조 및 유체포유물에 기록된 상부맨틀의 불균질성은 북미 판과 Farallon 판 사이의 상호작용에 기인한 것으로 추정된다.
The family Velutinidae is found in various intertidal and subtidal habitats worldwide including Arctic and Antarctic seas. They are characterized by possessing a fragile shell that is partially or entirely covered by the mantle. Eight valid species of the genus Coriocella have been reported mostly in the Indo-West Pacific. Here we report Coriocella jayi Wellens, 1996 from Korean waters for the first time and describe details of their external morphology and radula characteristics using scanning electron microscopy, and provide the mtDNA cox1 sequence as a DNA barcode sequence information. This species is distinguished from other congeneric species by having six cylinder-shaped tubercular lobes of their dorsal part of mantle body and mantle color. Phylogenetic tree using the mtDNA cox1 sequence data shows that two Coriocella species (C. jayi and C. nigra) are grouped as their respective sister among Velutinidae species, and these relationships are strongly supported by 100% bootstrap value. Despite the morphological similarities, further investigation will be needed to confirm whether the African and Korean populations can be justified as the same species with a disconnected distribution range, or represent morphologically similar but two distinct species.
The Korean nudibranch faunal study has been conducted since 2011 and five species including Dermatobranchus otome Baba, 1992, Mexichromis festiva (Angas, 1864), Noumea nivalis Baba, 1937, Hoplodoris armata (Baba, 1993), and Okenia hiroi (Baba, 1938) were newly reported with re-descriptions and figures. Also, Noumea purpurea Baba, 1949 was re-described with illustrations because previous records for this species were given without a description. Two congeneric species in the genus Noumea could be distinguished by ground color, dorsal markings, color of the mantle edge and gills, and mantle and dorsal marking. In addition, mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I (COI) sequences of five species were provided for further molecular identification study. Consequently, a total of 43 species have been reported for the Korean nudibranch fauna.
Toll-like receptors (TLRs) are a major pattern recognition receptor that recognize the structure of invading pathogen and play key roles by triggering immune response. In this study, we identified a sequence of TLR homolog and characterized at molecular level from the abalone (Haliotis discus hannai). Multiple alignments and phylogenetic analysis of abalone TLR protein belongs to the TLR 2/6. Expression level of abalone TLR 2/6 in the tissue was comparatively high in the mantle, gill, digestive duct, and hemocytes, but lowest in the muscle. Expression level of abalone TLR 2/6 mRNA in the mantle, gill, digestive duct, and hemocytes was 20-fold, 60-fold, 115-fold, 112-fold higher than in the muscle, respectively. Expression level of abalone TLR 2/6 mRNA in the mantle was steadily increased until 12 h and decreased post-infection with Vibrio parahemolyticus. While the expression level of abalone TLR 2/6 mRNA in the gill and hemocytes was drastically increased at 6 and 9 h post-infection with Vibrio parahemolyticus, respectively. These results suggest that abalone TLR 2/6 is conserved through evolution and may play roles similar to its mammalian counterparts.
DNA 함량 조사는 진화의 유전적 기작을 예측하여 종분화를 파악하게 한다. 본 연구의 목적은 참전복(Haliotis discus hannai)의 DNA 함량을 측정하고 유세포분석기(flowcytometry)로 고정(fixation) 없이 DNA 함량 측정에 최적인 조직들을 파악하는 것이다. DNA 함량 (pg nucleus-1)에 있어, 원생생물에 오염된 아가미조직(2.5±0.08)은 3.2±0.02 pg nucleus-1의 DNA 함량을 보인 근육조직과 외투막조직에 비하여 유의하게 낮았고(p<0.05) standard reference보다도 낮은 반면, 근육조직과 외투막조직은 standard reference보다 높았다. 본 연구 결과들을 고려 시, 참전복에서 고정 없이 유동세포분석에 적절한 조직은 근육과 외투막이며 본 연구에 적용된 고정 과정이 없는 유세포분석법은 참전복 DNA 함량 분석 시 정확하고, 신속한 방법임이 판명되었다.
동해의 남서해역에 위치하는 울릉분지의 지각은 정상적인 해양지각보다 두꺼워서 과연 해양지각인지 아니면 얇아진 대륙지각인지가 불분명하다. 울릉분지의 지각구조와 그 특성을 정확히 모르는 가운데 분지의 진화에 관한 서로 다른 모델들이 제시되고 있음에 비추어 이 논문에서는 심부 탄성파 탐사자료를 이용하여 울릉분지의 지각구조와 특성을 밝히고 형성에 대한 단서를 제시하고자 한다. 울릉분지 지각의 두께는 10 km로서 정상적인 해양지각보다 두꺼우나 해저면 지진계 자료의 -p 분석과 2차원 파선추적을 기초로 하는 해석의 결과는 다음과 같이 해양지각의 특징을 가짐을 지시한다. (1) 울릉분지의 지각은 깊이에 따른 속도와 속도구배(velocity gradient)의 분포에서 상부층과 하부층으로 구성되는데 이들은 각각 전형적인 해양지각을 이루는 층단위 2 (layer 2)와 층단위 3 (layer 3)과 일치한다. (2) 상부층과 하부층 사이에는 약 1 km 구간에 걸쳐 5.7-6.3 km/s의 속도를 갖는 층을 관찰할 수 있는데, 이 것은 해양 층단위 2와 3 사이의 전이층으로 알려진 층단위 2C를 나타낸다. 그러므로 전형적인 대륙지각의 특징을 보이는 남서 일본열도가 늘어나면서 울릉분지가 형성되었다고는 볼 수 없다. 대신, 지각의 속도와 두께는 맨틀플룸의 바로 위가 아니라 그 주위에서 형성되는 정상보다 뜨거운 맨틀대류권내에서 발생하는 해저면확장에 의해 울릉분지가 형성되었음을 지시한다. 울릉분지의 형성에 영향을 미친 맨틀플룸은 중국 북동부에 존재하였을 것으로 추정되는데 이러한 논리는 울릉분지내와 그 주변에 분포하는 화산암의 형성시 맨틀플룸의 영향을 받았다는 지화학적 추론과 일치한다. 따라서 이 논문에서는 동해 남서부의 열림이 일본열도의 늘어남에 의한 것이 아니라 해저면 확장과 맨틀플룸의 영향을 받은 것임을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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