• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.259-271
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• 2022

광물의 격자구조가 특정한 방향성을 보이는 격자선호방향은 광물의 변형 조건에 따라 다르기 때문에, 해당 광물과 이를 포함한 암석의 변형 조건을 연구하는데 있어 유용하다. 이번 연구에서는 경기육괴의 남서부지역에 위치한 유구읍 추계리 금계산 일대의 각섬암류를 채취하여 암석내부 각섬석과 장석의 격자선호방향을 후방산란전자회절 기기를 사용하여 분석하였다. 분석결과 유구지역의 각섬석에서는 type IV와 type I 두가지 격자선호방향이 관찰되었다. 유구지역의 각섬암류 내 각섬석은 격자선호방향에 관계없이 강체회전에 의해 변형을 받은것으로 보이며, 암석의 변형정도가 결정입도와 격자선호방향에 영향을 준 것으로 생각된다. 각섬석의 결정입도가 커서 변형을 가장 작게 받은것으로 생각되는 시료에서는 각섬석이 강한 type I 격자선호방향을 보여주었다. 이에 반해, 각섬석의 결정입도가 작아 고변형을 받은 것으로 생각되는 시료들에서는 각섬석이 약한 type IV 격자선호방향을 보여 주었다. 유구지역에서 관찰되는 다양한 암석의 변형정도는 각섬암류와 인접해있는 페리도타이트에서도 관찰된 바 있어, 유구지역이 다양한 수준의 변형을 받았음을 지시한다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.183-197
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• 2022

한반도의 판 내부 기원 신생대 후기 현무암류(백두산, 전곡, 백령도, 평택, 아산, 간성, 울릉도, 독도, 제주도 등)에 대해 그 동안에 보고된 Sr-Nd-Pb-Mg-Zn 동위원소를 포함한 지구화학 자료를 종합정리하고, 그 근원 맨틀 속에 포함된 암상을 파악한 후 필요한 맨틀 단성분의 종류와 그 성인에 대해서 고찰하였다. Sr-Nd 동위원소 상관도에서 제주도는 EM2형 해양도 현무암의 영역에 도시되는 반면 다른 지역 현무암류는 EM1형 해양도 현무암의 영역에 도시된다. Pb-Pb 동위원소 상관도에서 제주도는 인도양 중앙해령 현무암과 EM2 단성분 간의 혼합 배열을 보이는 반면, 다른 지역 현무암류는 인도양 중앙해령 현무암과 EM1 단성분 간의 혼합 배열을 보인다. 한반도 현무암류는 석류석 러어조라이트와 함께 과거에 섭입하여 맨틀 전이대에 정치하고 있는 해양판 물질(에클로자이트/휘석암, 원양 퇴적물, 탄산염)이 혼합된 맨틀에서 유래되었다. EM1형 단성분의 역할을 하는 물질은 오래전(~2.0 Ga)에 섭입되어 중성 부력으로 맨틀 전이대에 정치되어 있는 (함)K-Hollandite 원양 퇴적물로 추정된다. EM2 단성분은 맨틀 속에 섭입된 후 빠른 시간 안에 재활성된 상대적으로 젊은(아마도 태평양판의) 원양 점토 퇴적물일 가능성이 높다. 에클로자이트와 탄산염은 EM 구성요소는 아니나 한반도 현무암의 근원 맨틀 속에 공통 인자로 포함되어 있다.

• 광물과 암석
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• 제34권4호
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• pp.209-218
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• 2021

비전통(unconventional) 에너지 자원 중 최근 각광받고 있는 셰일 가스의 회수율을 높이기 위해서는 저류층의 공극 구조 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 대면적으로 입자나 형상 분포를 확인 할 수 있도록 개발된 분석 장치인 대면적 자동화 입자 분석 시스템(Scanning Electron Microscope Particle Analysis, SELPA)을 활용하여 셰일 가스 저류층 시료의 공극 분포를 관찰하였다. 본 연구에서는 리아드 분지에서 시추된 A-068 시추공 시료 중 방해석이 주 구성 광물인 시료를 대상으로 연구를 수행하였다. SELPA를 이용하여 시료 내 수십 나노에서 수백 마이크로미터 크기의 공극을 관찰하였고 각 공극의 크기 별 비율을 확인하였다. 같은 영역의 표면을 대상으로 각각 1000배, 3000배, 5000배의 배율로 이미지를 관찰하여 공극의 분포를 확인한 결과 최소 3000배 이상의 배율에서 관찰해야 100 nm 이하의 공극까지 관찰되어 작은 스케일의 공극 분포까지 분석할 수 있는 것이 확인되었다. 본 연구에서 소개된 방법론을 통해 셰일 가스 저류층을 포함한 비전통 자원의 저류층 내공극의 분포를 단시간에 파악할 수 있는 방법론이 확인되었으며 향후 비전통 저류층 내 공극 구조 파악에 활용할 수 있을 것이 기대된다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.199-214
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• 2022

영남육괴는 광역적인 고온-저압의 변성작용과 부분용융을 경험한 한반도 지각을 대표하는 기반암 중 하나이다. 이 논문에서는 지금까지 보고된 영남육괴 고온 변성암류에 기록된 백립암상의 변성작용과 부분용융 과정을 통해 고원생대(1.87-1.84Ga)의 고온조산운동 기록을 살펴본다. 특히 열원으로서의 역할을 담당했던, 산청-하동지역 회장암질 마그마를 비롯한 고철질 화성활동과 고온-저압 변성작용 사이의 시공간적 연계는 영남육괴의 광역변성작용과 지각용융을 이해하는데 필수적인 정보를 제공한다. 지각용융은 주로 함(含)유체 부분용융과 백운모/흑운모의 탈수용융에 의해 발생하였으며, 다양한 형태의 우백대와 우백질 화강암을 형성하였다. 이차이온질량분석기를 활용한 저어콘과 모나자이트의 암석연대학적 결과는 영남육괴의 고온변성작용과 부분용융이 약 1870-1854 Ma의 ~15 Ma 기간 동안 지속되었음을 지시한다. 또한, 초기 차노카이트로 대표되는 유체유입 사건이 약 1840 Ma에 발생하였다. 이와 같이 영남육괴 내에는 고온변성작용과 부분융용, 그리고 유체유입이라는 고온조산대를 대표하는 일련의 지질사건들이 기록되어 있다. 영남육괴에서 확인된 고온조산대는 북중국 지괴에서 흔히 보고되는 고원생대 조산운동과 연계되어 있으며, 고원생대 콜럼비아/누나 초대륙 진화의 최후기 산물이리라 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.273-281
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• 2022

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.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.69-83
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• 2023

산불 피해지는 수목 및 식생 전소, 산지토양 황폐화 등으로 인해 산사태주의보 기준에 미치지 못하는 강우조건에서도 토사 세굴 및 유출로 인한 산사태와 토석류 등의 2차 피해 위험을 증가시킨다. 산불은 지표 식생과 토양 특성의 변화를 발생시켜 산불 피해지 내에서 유출량 변화에 큰 영향을 주기 때문이다. 즉, 산불은 토양의 중요한 물리, 화학적 특성 변화로 인해 토양조성 변화, 구성광물의 변화, 토양수의 반발성, 토양 덩어리의 안정성이나 토양 조직의 변화를 발생시킨다. 특히, 산불 발생 및 확산 과정에서는 토층의 유기물과 수목의 연소 외에도 지표면 또는 지표면 아래까지 열기가 전파되어 토층을 구성하고 있는 토양 광물에 영향을 주게 된다. 이에 본 연구에서는 산불 발생지와 미발생지에서 채취된 토양시료(Topsoil, Subsoil)에 대해 XRD 회절분석 및 토양 물성분석을 통해 토양 내 점토광물의 분포와 함양 특성을 파악하였다. 그 결과, 산불 발생지의 토양시료에서 뮬라이트, 아날사이트, 적철석 등이 소량 산출되었으며, 버미큘라이트, 일라이트/버미큘라이트 혼합층상 구조광물(I/V)은 특히 표토에서 특징적으로 산출되었다. 특히, 산불 발생지에서는 일라이트/버미큘라이트 혼합층상 구조 광물(I/V)이 특징적으로 확인되었으나, 산불 미발생지에서는 일라이트/버미큘라이트(I/S) 혼합층상 구조 광물은 산출되지 않아 산불 발생지의 토양과는 큰 차이를 보인다. 이와 같이 점토광물의 생성은 외적요인인 산불의 영향으로 인해 토양 내 광물 조성의 변화를 파악할 수 있었다. 팽창성 점토광물은 우기 시에 토층 내에서 흙의 체적을 팽창시키기 때문에 장기적으로 사면 지반의 구조적 안정성에 영향을 줄 수 있어, 산불 발생지의 토층에서 점토광물의 생성은 장기적으로 산지사면 안정성에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.201-215
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• 2023

청양 록평리 유적에서는 삼국시대와 통일신라 및 고려시대에 해당하는 여러 기의 석곽묘가 발굴되었다. 이 연구에서는 15기의 석곽묘를 대상으로 암석광물학적 및 지구화학적 특성을 분석하여 암종과 점유율을 검토하고 석재의 산지를 해석하였다. 석곽묘 부재로 사용한 암석은 흑색 사암, 잡사암, 점판암, 역암 및 편마암 등 5종이다. 전암대자율 측정 결과, 석곽묘와 추정산지의 동종 암석은 모두 같은 범위에 도시되며, 지구화학적 거동특성도 연구대상과 추정산지 석재의 유사성이 높게 나타난다. 석곽묘의 석재는 추정산지 암석과 성인적으로 동일하며, 유적의 기반암과 500m 이내에 분포하고 있어 특별한 조달체계 없이 현장에서 자급자족이 가능했을 것으로 보인다. 이 석재들은 특별한 치석 없이 약간의 할석을 통해 축조한 것으로 판단되나, 일부 석곽묘의 부석시설로는 균질한 흑색 사암을 사용한 것으로 보아 석재의 인위적인 선별이 있었던 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제56권4호
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• pp.475-499
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• 2023

경상지역 제철유적의 원료산지 추정을 위해 제철시료와 주요 철광상 철광석을 대상으로 암석기재학 및 지화학적 특성을 비교 분석하였다. 각 지역에서 발굴된 제철유적 시료는 제련공정 단계에 따라 원료철광석, 괴련철, 괴련철슬래그, 선철, 선철슬래그, 단조박편, 단야철, 철정 및 화살촉으로 분류되었고 각각 상이한 구성광물과 조직을 보였다. 또한 슬래그를 구성하는 규산염광물에서의 알루미늄 및 칼슘 등의 주원소 성분의 농집과 제철유물에서 니켈 및 구리 등의 미량원소 함량이 높은 것은 원료철광석의 특성이 반영된 것으로 잠재적인 제철원료의 산지추정인자로 여겨진다. 특히 제철유적 시료의 납-스트론튬 동위원소비는 크게 1) 원료철광석과 유사한 조성을 보이는 경우, 2) 스트론튬 동위원소비가 부화된 경우, 그리고 3) 납-스트론튬 동위원소비 모두 부화된 경우로 구별되며 이러한 동위원소비 특성은 고온의 제련공정 과정에서 첨가된 특정 조재제와의 혼염 가능성을 시사한다. 이러한 결과는 첨가물이 제련과정에 미치는 잠재적인 기여 측면에서 경상지역 제철유적의 산지추정 해석에 새로운 시각을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.571-582
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• 2022

이 연구에서는 백제 웅진기 공주에 축조된 벽돌무덤 3기에 사용된 벽돌의 재료와 첨가물 특성을 분석하였다. 공주에는 무령왕릉, 왕릉원 6호분, 교촌리 벽돌무덤이 남아있는데, 각 고분을 구성하는 벽돌의 태토는 유사한 재료적 특성을 가지고 있지만 형태와 물리적 특성이 다르게 나타났다. 광물학적 특성 및 미세구조 분석 결과, 무령왕릉과 왕릉원 벽돌은 정제된 토양으로 제작되었고, 벽돌 분쇄물이 첨가물로 드물게 사용되었다. 반면 교촌리 벽돌무덤 벽돌에서는 길고 두꺼운 흑색 기공의 빈도가 높았고 미세조직 관찰결과에서 탄소가 농집된 식물탄화물과 잔존물이 확인되었다. 또한 기공은 주로 0.3~1mm 두께로 분포하고 있어 일정크기의 식물을 정제된 토양에 첨가하여 제작한 것으로 판단되며, 이와 함께 벽돌 분쇄물도 비짐으로 첨가하였다. 특히 식물과 벽돌 분쇄물의 첨가는 내부구조에 두꺼운 기공을 형성하거나 균열을 발생시키는 것으로 나타났다. 교촌리 벽돌무덤 시료는 내부 균열이 많고 소성온도도 낮아 초음파 속도가 왕릉원 시료에 비해 낮게 나타났고 물성이 낮은 것으로 확인되었다. 이에 따라 벽돌의 첨가물과 소성온도, 내부구조 등은 벽돌의 내구성에 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각되며, 이는 벽돌 제작 기술의 차이로 볼 수 있다.

• 광물과 암석
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• 제36권1호
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• pp.1-17
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• 2023

전통 황색 광물안료 석황이 적용된 채색문화재에서 석황부위의 색상변질이 빈번히 발생된다. 채색문화재에서 변색되는 원인을 밝히고자 석황과 석황에 혼합하여 사용하는 몇가지 안료를 분말과 채색상태로 제작하여 연구하였다. 석황에 연백, 연단, 주사를 비율에 따라 혼합한 후 아교에 넣어 한지와 견에 채색하였다. 명반으로 발생할 수 있는 변색을 고려하기 위해서 채색시편에 대해 명반처리 시험을 실시하였다. 시편들의 내구성을 확인하기 위하여 자외선시험기로 내광성시험을 3단계, 총 96시간 동안 실시하였다. 시험을 거친 시편에 대하여 색도계를 사용하여 색변화를 측정하였으며, XRD와 Raman 스펙트로메터로 광물과 구조변이, SEM/EDS로 화학성분의 변화를 분석하였다. 내광성시험에 따른 순수 석황 분말의 색변화는 적었던 반면, 채색시편에서는 약간 어두워졌다. 견바탕에 채색한 것의 색변화가 컸으며, 명반이 처리된 시편의 색변화가 컸다. 석황분말에서는 자외선시험 후 orpiment가 변질된 백색의 arsenolite가 생성되었다. 석황-연백 혼합분말에서는 석황과 연백의 구성광물만이 검출되었고, 변질물질은 생성되지 않은 반면, 자외선시험 후에는 orpiment와 orpiment의 변질물인 arsenolite, 그리고 연백의 구성광물이 검출되였다. 두 안료의 분말상태의 혼합에서는 자외선시험에 의해서도 암흑화현상이 발생되지 않았다. 그러나 혼합분말로 채색된 시편은 자외선시험에 의해 암흑화되었다. 채색시편에서 혼합된 안료와 바탕재에 따라 석황의 색상 변화가 다르게 나타나며, 명반처리한 경우는 안한 경우보다 큰 색변화를 보여 명반도 석황의 색변화에 영향을 주는 것으로 드러났다.