경북 울진 분천화강편마암에 배태된 코리아 자수정광상에 산출되는 자수정은 킹크밴드와 파동소광을 가지는 조립의 석영결정과 이들 사이에 변형의 흔적이 없는 세립의 석영으로 이루어진 쌍봉 입자분포를 보이며 세 유형의 유체포유물을 포획하고 있다. Type I 은 액상이 풍부한 포유물(액체+기포)로, 시스템이 완전히 어는 최초 온도($T_e$)는 $-52{\sim}-20^{\circ}C$, 얼음이 최초로 형성되는 온도($T_{m-ice}$)는 $-5{\sim}0^{\circ}C$(7~0 wt% NaCl), 균질화 온도($T_{h-total}$)는 $91{\sim}231^{\circ}C$로 측정되었다. Type II는 기체상(80~90 vol%)이 풍부한 포유물(액체+기포)로서, $T_e$는 $-56{\sim}-23^{\circ}C$, $T_{m-ice}$는 $-4{\sim}-2^{\circ}C$ (6~3 wt% NaCl), $T_{h-total}$은 $230{\sim}278^{\circ}C$로 측정되었다. Type III는 액체가 풍부하고 액체+기포+확인되지 않은 딸결정 ${\pm}$ 칼리암염(KCl)로 구성되어 있다. Type III의 $T_{h-total}$은 $210{\sim}271^{\circ}C$, 유체의 염도는 32~36 wt% NaCl로 측정되었다. 석영과 자수정이 보이는 조직적 특성과 유체포유물의 성분은 자수정이 모암과 함께 동력재결정작용을 받았음을 제시한다. 또한 포획된 유체포유물은 변성기원으로 변성작용은 적어도 $271{\sim}278^{\circ}C$ 이상의 환경에서 이루어졌음을 지시한다. 울진 코리아 자수정은 합성 자수정이나 산지가 다른 자수정의 감별증거로 볼 수 있는 독특한 유체포유물들이 포획되어 있다. 울진 코리아 자수정 내의 유체포유물은 화강암과 관련된 언양과 삼천포 자수정에 비해 NaCl 암염과 $CO_2$ 유체포유물이 산출되지 않고 있는 점이 주목할 만하다.
경북 울진 분천화강편마암에 배태된 코리아 자수정광상에 산출되는 자수정은 킹크밴드와 파동소광을 가지는 조립의 석영결정과 이들 사이에 변형의 흔적이 없는 세립의 석영으로 이루어진 쌍봉 입자분포를 보이며 세 유형의 유체포유물을 포획하고 있다. Type I 은 액상이 풍부한 포유물(액체+기포)로, 시스템이 완전히 어는 최초 온도($T_e$)는 $-52{\sim}-20^{\circ}C$, 얼음이 최초로 형성되는 온도($T_{m-ice}$)는 $-5{\sim}0^{\circ}C$(7~0 wt% NaCl), 균질화 온도($T_{h-total}$)는 $91{\sim}231^{\circ}C$로 측정되었다. Type II는 기체상(80~90 vol%)이 풍부한 포유물(액체+기포)로서, $T_e$는 $-56{\sim}-23^{\circ}C$, $T_{m-ice}$는 $-4{\sim}-2^{\circ}C$ (6~3 wt% NaCl), $T_{h-total}$은 $230{\sim}278^{\circ}C$로 측정되었다. Type III는 액체가 풍부하고 액체+기포+확인되지 않은 딸결정 ${\pm}$ 칼리암염(KCl)로 구성되어 있다. Type III의 $T_{h-total}$은 $210{\sim}271^{\circ}C$, 유체의 염도는 32~36 wt% NaCl로 측정되었다. 석영과 자수정이 보이는 조직적 특성과 유체포유물의 성분은 자수정이 모암과 함께 동력재결정작용을 받았음을 제시한다. 또한 포획된 유체포유물은 변성기원으로 변성작용은 적어도 $271{\sim}278^{\circ}C$ 이상의 환경에서 이루어졌음을 지시한다. 울진 코리아 자수정은 합성 자수정이나 산지가 다른 자수정의 감별증거로 볼 수 있는 독특한 유체포유물들이 포획되어 있다. 울진 코리아 자수정 내의 유체포유물은 화강암과 관련된 언양과 삼천포 자수정에 비해 NaCl 암염과 $CO_2$ 유체포유물이 산출되지 않고 있는 점이 주목할 만하다.
Three distinct types of fluid inclusions in amethyst and quartz crystals are associated with metamorphic events in the Korea Amethyst deposit from Uljin-Gun, Gyeongbuk Province. The amethyst displays bimodal grain size distribution in fine-grained, strain-free equigranular quartz with coarse-grained...
Three distinct types of fluid inclusions in amethyst and quartz crystals are associated with metamorphic events in the Korea Amethyst deposit from Uljin-Gun, Gyeongbuk Province. The amethyst displays bimodal grain size distribution in fine-grained, strain-free equigranular quartz with coarse-grained quartz grains with kink bands and undulose extinction. Type I inclusions are liquid-rich and salinity is 0~7 wt% NaCl and the homogenization temperatures ($T_h$) $91{\sim}231^{\circ}C$ with eutectic temperatures ($T_e$) $-52{\sim}-20^{\circ}C$. Type II inclusions are vapor-rich (80~90 vol%). The salinity and $T_h$ ranges 3~6 wt% NaCl and $230{\sim}278^{\circ}C$, respectively with $T_e$$-56{\sim}-23^{\circ}C$. Type III inclusions contain a daughter mineral other than NaCl. The salinity ranges 32~36 wt% NaCl and $T_h$$210{\sim}271^{\circ}C$. The textural and fluid inclusion evidences suggest that the host Buncheon granite gneiss and Amethyst pegmatite experienced dynamic recrystallization and the studied fluid inclusions are metamorphic in origin. The metamorphic event possibly occurred at higher temperature than $271{\sim}278^{\circ}C$. The amethysts from Uljin Korea Amethyst can be distinguished from the synthetic amethyst on basis of the distinctive two and three-phases fluid inclusions. Furthermore, it is noticeable that Korea amethyst do not contain NaCl-bearing and $CO_2$-rich fluid inclusions unlike those compared to those from Eonyang and Samcheonpo deposits related to unmetamorphosed granitic rocks.
Three distinct types of fluid inclusions in amethyst and quartz crystals are associated with metamorphic events in the Korea Amethyst deposit from Uljin-Gun, Gyeongbuk Province. The amethyst displays bimodal grain size distribution in fine-grained, strain-free equigranular quartz with coarse-grained quartz grains with kink bands and undulose extinction. Type I inclusions are liquid-rich and salinity is 0~7 wt% NaCl and the homogenization temperatures ($T_h$) $91{\sim}231^{\circ}C$ with eutectic temperatures ($T_e$) $-52{\sim}-20^{\circ}C$. Type II inclusions are vapor-rich (80~90 vol%). The salinity and $T_h$ ranges 3~6 wt% NaCl and $230{\sim}278^{\circ}C$, respectively with $T_e$$-56{\sim}-23^{\circ}C$. Type III inclusions contain a daughter mineral other than NaCl. The salinity ranges 32~36 wt% NaCl and $T_h$$210{\sim}271^{\circ}C$. The textural and fluid inclusion evidences suggest that the host Buncheon granite gneiss and Amethyst pegmatite experienced dynamic recrystallization and the studied fluid inclusions are metamorphic in origin. The metamorphic event possibly occurred at higher temperature than $271{\sim}278^{\circ}C$. The amethysts from Uljin Korea Amethyst can be distinguished from the synthetic amethyst on basis of the distinctive two and three-phases fluid inclusions. Furthermore, it is noticeable that Korea amethyst do not contain NaCl-bearing and $CO_2$-rich fluid inclusions unlike those compared to those from Eonyang and Samcheonpo deposits related to unmetamorphosed granitic rocks.
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문제 정의
본 논문을 심사하여 주신 익명의 심사자께 깊은 감사를 보냅니다. 본 연구는 부산대학교 자유과제 학술연구비(2년)에 의하여 연구되었습니다.
2007년 코리아자수정 광업소로 이름이 바뀌었다. 본 연구는 코리아자수정 광상에서 채굴되고 있는 자수정에 포획된 유체포유물 연구를 통하여 자수정의 형성 기원과 물리화학적 환경, 유체포유물의 종류와 특징에 대한 정보를 천연 자수정의 감별 증거로 제시하고자 한다.
가설 설정
Photomicrographs showing recrystallized textures of the amethystine quartz from the Korea Amethyst pegmatite. The scale bar in (d) applies for all pictures, (a) and (b) An euheral coarse-grained quartz crystal with growth zones showing fine-grained subgrains, (c) and (d) Subgrains along the growth zones which is highly altered. Photos a and c were taken under plain-polarized light; b and d under cross-polarized light.
Photomicrographs showing fluid inclusions trapped within the Korea amethyst. All photographs were taken at room temperature, (a) Isolated liquidich inclusions (Type I), (b) Low-temperature inclusions without vapor bubbles, (c) Type II vapor-rich inclusion, (d) Type Ⅲ inclusion with unidentified daughter crystal plus sylvite. L = liquid, V = vapor, S = sylvite, U = unidentified daughter crystal.
제안 방법
유체포유물의 분포를 시 . 공간적 변화에 따라 관찰할 수 있도록 C축에 평행하게 수직으로 3등분하였으며, 3등분된 중앙부분 중 모암과 접촉하고 있는하부의 유백색대 부분, 유백색대와 경계하고 있는 자수 정색 대부분, 자수정대와 경계하고 있는 투명색대 부분을 각각 나누어 시편을 제작하였다(그림 5). 시편은 약 0.
1 ℃)을 이용하여 보정되었다(Bodnar and Sterner, 1987). 유체포유물에서 측정된 데이터는 냉각 시 유체포유물 시스템이 완전히 어는 온도(TQ, 최초로 얼기 시작하는 온도 (Tsce) 와 가열시 기포가 사라지는 온도 (Tm.vapor), 암염이 녹는 온도 (Tghame), 균질화온도 (Th 侦 al) 를 측정했다(표 1). 냉각/가열대에서 시스템이 완전히 얼음이 되는 상변화(phase change)와 최초로 얼음이 형성되는 상의 인식은 유체포유물과 같은 작은 크기에서 관찰하기는 매우 어렵다.
냉각/가열대에서 시스템이 완전히 얼음이 되는 상변화(phase change)와 최초로 얼음이 형성되는 상의 인식은 유체포유물과 같은 작은 크기에서 관찰하기는 매우 어렵다. 이러한 상변화를 관찰하기 위해 상변화 과정을 역방향으로 하여 관찰하였다. 즉, 시스템이 완전히 어는온도보다 매우 낮은 온도까지 시스템을 냉각시킨 후 최초로 얼음이 녹아서 물이 생기는 온도 (Te) 와마지막으로 얼음이 사라지는 온도(T„&e)를 각각 측정하였다.
낮은 임계온도를 가지는 CO2 함유 유체포유물 같은 것은 실내온도 혹은 현미경의 조명 등에 의해 이미 균질화 되어 현미경하에서는 관찰이 쉽지 않다. 이를 극복하고 CO2 함유 포유물의 존재 여부를 확인하기 위해 모든 포유물을 -180℃ 정도까지 냉각하여 온도를 올리는 순서로 상변화를 관찰하였다. 유체포유물의 염도는 Bodnar et al.
이러한 상변화를 관찰하기 위해 상변화 과정을 역방향으로 하여 관찰하였다. 즉, 시스템이 완전히 어는온도보다 매우 낮은 온도까지 시스템을 냉각시킨 후 최초로 얼음이 녹아서 물이 생기는 온도 (Te) 와마지막으로 얼음이 사라지는 온도(T„&e)를 각각 측정하였다. 낮은 임계온도를 가지는 CO2 함유 유체포유물 같은 것은 실내온도 혹은 현미경의 조명 등에 의해 이미 균질화 되어 현미경하에서는 관찰이 쉽지 않다.
대상 데이터
Type I: 액상이 풍부하고 기포의 크기가 20-30 vol% 이하인 포유물로서 액체+기포로 구성되어 있다(그림 6a). Type Ie 가열실험 시 기포가 사라지면서 액상으로 균질화되며 이는 포획 당시의 유체는 액상이었음을 나타낸다.
Type Ⅲ: 액체가 풍부하고 액체+기포+확인되지 않은 딸결정 土칼리암염(KCI)으로 구성되어 있고 대체로 기포의 크기가 10-20 vol%이다(그림 6d). Type Ⅲ 유체포유물의 크기는 20~30 #1로, 단독으로 분포하거나 2~5개 정도가 동일한 상비율을 보이며 산출되기도 한다.
이러한 염도의 불연속적인 특성은 현재로서는 확인되지 못하고 있으며 좀 더 발전된 연구가 이루어져야 할 것이다. 본 연구에서 제시하는 테이터는 변성작용 시 관여한 유체는 적어도 271~278℃ 이상의 온도였으며, 최고 32-36 wt%의 염도를 가졌음을 지시한다.
유체포유물의 균질화온도와 성분을 파악하기 위한 냉각/가열 실험은 부산대학교의 Linkam Th 600 가열/냉각대를 사용하였으며, 표준 인조 유체포유물, 순수 CO (-566C)와 H2O (0℃, 374.1 ℃)을 이용하여 보정되었다(Bodnar and Sterner, 1987). 유체포유물에서 측정된 데이터는 냉각 시 유체포유물 시스템이 완전히 어는 온도(TQ, 최초로 얼기 시작하는 온도 (Tsce) 와 가열시 기포가 사라지는 온도 (Tm.
수행되었다. 정동과 맥상의 페그마타이트를 구성하고 있는 석영과 자수정이 채취되었다. 유체포유물의 분포를 시 .
이론/모형
이를 극복하고 CO2 함유 포유물의 존재 여부를 확인하기 위해 모든 포유물을 -180℃ 정도까지 냉각하여 온도를 올리는 순서로 상변화를 관찰하였다. 유체포유물의 염도는 Bodnar et al. (1989)의 프로그램을 이용하여 구하였다.
성능/효과
1) 자수정을 배태하고 있는 자수정 페그마타이트는 모암인 분천화강편마암과 함께 동력 재결정작용을 받았으며, 자수정에 포획된 세 유형의 유체포유물은 울진 코리아 자수정의 성장이 모두 끝난 후 재결정작용 동안 혹은 그 이후에 포획되어진 것으로 여겨진다.
2) 변성작용 시 관여한 유체는 적어도 271~278℃ 이상의 온도였으며, 최고 32-36 wt%의 염도를 가졌음을 지시한다.
3) 울진 코리아 자수정에 포획되어 있는 유체포유물은 독보적이고 독특한 것으로 합성자수정과 다른 산지에서 산출되는 자수정과의 구별할 수 있는가 장 특징적이고 확실한 증거가 될 수 있다.
후속연구
유체포유물의 크기, 수량, 성질, 위치와 선명도 등은 보석으로 상품화 될 경우 색과 빛의 분산, 연마 시원 석의 파손에도 영향을 주기 때문에 보석으로서 사용되는 경우에는 유체포유물의 크기가 작거나 없는 것이 휠씬 유리하다. 그러므로 앞으로 울진 코리아 자수정은 채굴작업이 지속되어 더 많은 갱구들이 개발된다면 보석학적 가치측면에서는 상당한 경제성이 있을 것으로 기대된다.
비록 유체의 성분은 NaCl로 나타내고 있지만 실질적으로 유체는 NaCl에 포화되어 있는 것은 아니고 여러 다른 복합적인 딸 결정들로 인해 높은 염도를 보이고 있다. 이러한 염도의 불연속적인 특성은 현재로서는 확인되지 못하고 있으며 좀 더 발전된 연구가 이루어져야 할 것이다. 본 연구에서 제시하는 테이터는 변성작용 시 관여한 유체는 적어도 271~278℃ 이상의 온도였으며, 최고 32-36 wt%의 염도를 가졌음을 지시한다.
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