일본의 제3기 해성 퇴적분지 석유탐사 시추공에서 회수된 이질암에서 산출되는 일라이트-스멕타이트 혼합층 점토광물에 대하여 광물학적 및 화학적 연구를 수행하였다. X-선회절분석에 의하면 매몰심 도가 증가함에 따라 일라이트-스멕타이트 혼합층 광물을 구성하는 스멕타이트 성분층은 감소하고 일라이트 성분층은 증가한다. 또한 매몰심도 4,000 m에서 불규칙배열의 일라이트-스멕타이트 혼합층광물은 규칙배열(R=1)의 일라이트-스멕타이트 혼합층 광물로 변화한다. 이 매몰심도는 약 $100^{\circ}C$의 매몰온도를 지시하며 유기물분석 결과와 잘 일치되고 있다. 그러나 현재의 지온구배를 고려할 때 $100^{\circ}C$의 매몰온도는 3,000 m이다. 이와 같은 차이는 약 2,500 m에 존재하는 역단층에 의하여 일부 지층이 중복되고 더욱 매몰되었기 때문에 발생한 것으로 해석된다. 화학분석에 의하면 매몰심도가 증가함에 따라 일라이트-스멕타이트의 Si 성분은 감소하고 Al과 K성분은 증가한다. 이것은 일라이트-스멕타이트의 사면체층에서 Si를 Al이 교대함에 따라 사면체층에서 발생하는 전하량을 보완하기 위하여 사면체 층간에 K이 유입되는 것을 시사한다. 이 반응에 필요한 K은 K장석과 운모류에서 유입되었을 것으로 생각된다.
점토광물들은 지질환경에 따라 다양한 화학성분을 갖게되는데, 화학성분의 변화는 X-선 회절도형 회절선 intensity에도 영향을 미치기 때문에 점토광물들의 정확한 정량분석을 위하여서는 유사한 화학식을 표준시료를 필요로 하게 된다. 대부분의 경우 특정성분의 표준시료를 확보하기 어렵지만, X-선 회절도형 계산방법을 응용하면 표준시료를 사용하지 않고 점토광물들의 정량분석을 실시할 수 있다. 대부분 심해저 퇴적물은 smectite, illite, chlorite, kaolinite듣 점토광물들을 함유하고 있는데, 특정한 화학성분을 갖는 이러한 네가지 점토광물들의 X-선 회절도형을 NEWMOD 프로그램을 이용하여 계산하였다. smectite와 illite의 001 회절선, chlorite의 004회절선, kaolinite의 002회적선의 이론적 peak intensity들을 계산된 X-선 회절도형으로부터 구하여 각 광물들의 MIF(Mineral Intensity Factor)값을 결정하였다. 실험에서 얻어진 시료의 peak intensity는 MIF값을 이용하여 교정하면 peak intensity값과 각 광물들의 wt%가 비례하도록 된다. 각 광물들의 wt% 총합계는 100wt%가 되도록 설정한 후 각 광물들의 구성비율을 이용하여 정량화 하였다. 이러한 정량분석방법은 분석하려는 광물의 화학식과 거의 비슷한 표준시료를 준비하지 않아도 되기때문에, X-선 회절도형의 계산방법을 이용한 정량분석은 표준시료를 구할 수 없거나 구하기 힘든 경우 유용하게 사용될 수 있다. 회절도형계산을 이용한 정량분석 방법은 서로 비슷한 지질환경에서 산출된 점토광물들을 대량으로 빠른 시간내에 분석하는데 이용할 수 있다.
합성 제올라이트 X의 고온 고압 하에서 압력 전달 매개체에 따른 체적탄성계수와 상전이 특성을 이해하기 위해 X-선 분말 회절 연구를 진행하였다. 제올라이트 X에 물과 탄산 용액을 압력전달매개체로 사용하여 상온 상압에서 최대 250 ℃, 5.18 GPa까지 가열 및 가압하는 과정에서 나타나는 단위포 부피 변화와 상전이를 방사광 X-선 회절을 통해 관찰하였다. 르바일의 전체 분말 패턴 분해법이 적용된 GSAS2 프로그램을 사용하여 각 압력 단계에서 제올라이트 X와 그멜리나이트, 나트로라이트, 스멕타이트의 격자상수와 단위포 부피를 도출하였다. 버치-머내한 2차 방정식이 적용된 EosFIt 프로그램을 사용하여 각 제올라이트 X와 스멕타이트의 체적탄성계수를 구하였다. 물을 사용한 실험에서 제올라이트 X의 체적탄성계수는 89(3) GPa, 탄산 수용액을 사용한 실험에서 제올라이트 X의 체적탄성계수는 92(3) GPa이다. 두 실험 모두 최초 가압 시 제올라이트 X 내부로 압력 전달 매개체의 유입으로 인한 부피 증가 현상이 발생하였다. 물을 사용한 실험에서 제올라이트 X는 그멜리나이트, 나트로라이트, 스멕타이트로 상전이 하였으며, 탄산 수용액을 사용한 실험에서 제올라이트 X는 스멕타이트로 상전이 하였다. 물을 사용한 실험에서 나타난 제올라이트 간 변화는 탄산 수용액을 사용한 실험에서는 발생하지 않았으며, 이는 특정 제올라이트 생성 조건이 압력 전달 매개체 pH와 연관이 있는 것으로 판단된다.
Glauconite grains are widely distributed in the outer shelf surficial sandy sediments of the Korean continental shelves. Morphologically, these grains are characterized by ovoidal-shaped pellets with bulbous exterior, greenish color and moderately well polished surface. In thin sections, the glauconite grains are massive and contain numerous impurities composed mainly of quartz, feldspar and mica. The morphologies and microscopic examinations indicate mainly fecal pellet as a parent matierials for glauconite. SEM examination shows that glauconitic smectite crystals grow in pores and along fractures of the host grains, commonly as a boxwork arrangement or rosette clusters of blades. Bulbous external shape, high potassium content and rosette-shaped smectite structure, reflect the evolved stage (more than 10$^4$ years in age) of glauconite authigenesis. Moreover, the association of the glauconite grains with the relict sandy sediments on the outer shelf, impliesthat the glauconite grains are geologically old, or at least have formed under the environmental conditions different from the present shelf. The widespread occurrence of the glauconite grains, therefore, might be primarily related with redeposition of sediments transported from the outer shelf during Holocene transgression.
The foundation of Noksan area is composed of consolidified sediments including clay mineral, quartz, plagioclase and calcite. The mineral compositions vary dependent on the depth. That is, at the depth of 0-15 meters quartz and plagioclase are more abundant than clay mineral, at the depth of 17-39 meters clay minerals and calcite are more than quartz and plagioclase, at the depth deeper than 40 meters, the amounts of quartz and plagioclase increase slightly and that of clay minerals decrease. Clay minerals of the clayey sediments include illite, smectite, kaolinite and chlorite. At the depth 17-39 meters smectite is abundant and kaolinite is little relatively The pH of suspension is various between 3-9 and decrease to 3-5 at the depth deeper than 40 meters. The result of soil test of clay sediments, water content shows that liquid limit, plastic limit, particle size, unconfined compressive strength varies depending on the depth. The variation of mineralogical, geochemical, engineering properties of soil with the depth are probably due the differing sediments of different sedimentary environment. That is, these variations are considered to be correlated with the sedimentary environment change resulting from the change from continental environment to ocean environment due to the transgression of the interglacial period after the regression the latest glacial period.
Unconsolidated sediments of Youngjong Island were investigated to consider the vertical distribution of clay minerals and their origin. At least three sedimentation units can be recognized by color, magnetic susceptibility, and pH. X-ray diffraction analysis of clay size fraction reveals that illite is the most abundant phase (52.06%), and chlorite (27.16%), kaolinite (16.92%), smectite (3.86%) occur next to it. Detailed XRD study suggests that illitic materials contain fairly large amount of ordinary muscovite derived from the mica schist in Youngjong Island and adjacent area. The relative amount of kaolinite and chlorite is less than those of samples from estuary mouth of several rivers that flow to Yellow Sea and South Sea. Especially smectite content of the present sample is much higher than those of estuary sediments. These indicate that the unconsolidated sediments of tidal-flat deposit in Youngjong Island are largely affected by marine influence and partly affected by sediment in influx from China. However, some degree of source of this unconsolidated sediments is inland origin from adjacent estuary sediment and in situ or nearby weathered materials.
The Pohang Basin is located in Pohang City and adjacent coastal areas in the southeastern Korea. It has a sequence of 900 meters of Neogene marine sediments (Yeonil Group) while offshore basins in the East Sea, e.g., the Ulleng basin, is over 10 Km in thickness. An understanding of the marine Yeonil Group in the Pohang Basin may provide insights into the hydrocarbon potential of the offshore East Sea regions. Heulandite, smectite, dolomite, kaolinite and opal-CT are commonly found as diagenetic minerals in the Yeonil Group. Among these minerals, heulandite occurs as a main cement only in sandstones consisting of volcanic matrix, Smectite composition and diagenetic mineral facies such as heulandite and opal-CT may reflect that the Yeonil Group has undergone shallow burial, temperatures below about 60 degrees. This suggest that sandstones have experiened weak diagenetic alteration. In order to reconstruct the thermal history of the basin, apatite fission-track analysis was carried out. Aapparent apatite fission-track ages (AFTAs) exhibit a broader range of ages from 238 Ma to 27 Ma with mean track lengths in the range of $15.24\pm8.0$ micrometers, indicating that these samples had undergone significant predepositional thermal alteration. The Triassic to Cretaceous AFTAs seem In represent the timing of cooling of their sedimentary sources. Late Cretaceous mean AFTA $(79.0\pm8.0 Ma)$ on the Neogene Yeonil Group indicates that the Yeonil Group had not been buried deeper than 2km since its deposition. The organic matters of. the Pohang Basin remain in the immature stage of thermal evolution because burial depth and temperature were not sufficient enough for maturation even in the deep section of the basin.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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