[논문]경주시 양북면 단층각력대에서 산출하는 로몬타이트와 아듈라리아의 광물학적 특징과 후기 단층활동

추창오; 장윤득; 장천중

doi:10.9727/jmsk.2012.25.1.023

경주시 양북면 단층각력대에서 산출하는 로몬타이트와 아듈라리아의 광물학적 특징과 후기 단층활동
Mineralogical Characteristics of Hydrothermal Laumontite and Adularia in the Breccia Zone of a Fault, Yangbuk-myeon, Gyeongju and Implications for Fault Activity 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.25 no.1, 2012년, pp.23 - 36

추창오 (경북대학교 지질학과) , 장윤득 (경북대학교 지질학과) , 장천중 (한국수력원자력(주) 중앙연구원 부지재해평가팀)

초록
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경주시 양북면 단층대의 각력암에서 로몬타이트와 아듈라리아가 산출되는데, 이들의 형태적 특징은 단층활동과 관련된 열수와의 반응으로 형성되었음을 지시한다. 로몬타이트의 산출은 충분한 물이 존재하는 각력대에 알칼리원소가 풍부하게 공급되었음을 의미한다. 로몬타이트는 신장된 주상형의 결정이 특징적인데 길이와 폭의 비는 대부분 5~10 : 1 범위이다. 자형의 로몬타이트, 아듈라리아는 Ca-사장석을 교대하거나, 유체로부터 침전되어 이차적으로 형성되었는데, 최후기 단계에서 비교적 빠르게 형성되었다. 단층파쇄작용으로 인해 투수성이 높아진 화강암질 모암은 열수와 반응하여 Ca, K와 같은 알칼리원소를 용탈시켰으며, 중성-약알칼리성의 열수용액으로부터 각력대에 로몬타이트, 아듈라리아가 침전되었다. 단층파쇄대에서 흔히 발달하는 로몬타이트와 아듈라리아와 같은 저온성 변질광물의 형성과정과 성인은 천열수광상에서 흔히 일어나는 모암변질, 열수반응과 유사하다. 단층대에서 생성되는 저온성, 이차적 아듈라리아의 형태적 특징과 화학조성은 조암광물의 K-장석류와 구분되므로 국내의 단층대에서 흔히 산출하는 K-장석은 아듈라리아일 가능성이 높다.

Abstract ▼ AI-Helper

Morphological and mineralogical characteristics of laumontite and adularia in the breccia zone in a fault, Yangbuk-myeon, Gyeongju, Korea suggest that they formed by reaction with hydrothermal alteration related to fault activity. Laumontite commonly occurring in the breccia zone is related to the presence of hydrothermal fluids bearing alkaline elements in the zone. Laumonite is characterized by elongated columnar form with aspect ratio varying 5~10. Laumontite and adularia whose characteristic euhedral forms are indicative of the latest product formed as rapid precipitation from fluids or replacements of Ca-plagioclase. Hydrothermal fluids reacted with intensively fractured granite, typical with high permeability, leached alkaline elements such as Ca, K, allowing laumontite and adularia to be precipitated under neutral to weak alkaline conditions. It is noteworthy that the formation process and genesis of low temperature minerals such as laumontite and adularia are very similar to those formed by wallrock alteration or hydrothermal alteration that occurred in epithermal deposits. Taking into account its characteristic morphology and chemistry, authigenic K-feldspar that commonly forms at low temperature in many fault zones must be adularia.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

5 Å으로 나타나는 것을 볼 때, 이는 이팔면체형으로 판단되나 현재 데이터로써는 어떤 스멕타이트 광물종인지를 확언할 수 없다. 방해석은 현미경 상에서 일부 세맥이나, 교대조직으로 나타나는데, 본 논문에서는 이에 관한 현미경 자료를 생략하였다.
본 연구의 목적은 경주시 양북면 단층대에서 산출하는 로몬타이트와 아듈라리아의 광물학적 특징과 성인을 밝히고, 이를 통하여 단층활동에 수반되어 일어나는 저온성 열수변질작용의 의미를 고찰 하는데 있다. 특히 아듈라리아의 경우 현재까지 국내 단층암에서 그 산출이 알려진 바 없다.

제안 방법

황(sulfur, S)이나, 주요 중금속원소의 스펙트럼과의 간섭중첩을 피하기 위하여 시료표면을 오스뮴(osmuim, Os; 원자번호 76)으로 코팅하여 분석시편를 제작하였다. FE-SEM 관찰시의 가속전압과 전류는 각각 20 kV, 10 nA 조건이며, 최대 10,000 배율 이하에서 관찰하였다.
Ni-필터링 CuKα (1.54056 Å)선을 이용하여 가속전압과 전류는 40 kV/30 mA, 5°∼65° 범위에서 0.02° 간격으로 1sec씩 스캔하여 측정하였다.
단층각력대 구성광물의 감정을 위하여 X-선회절 분석(XRD)을 실시하였다. 시료를 상온에서 건조시킨 다음, 분말상태로 제작하여 모노크로미터가 장착된 Philips X’ Pert-PRO/MRD X-ray diffracto-meter를 이용하여 분석하였다.
미세조직 관찰과 주요 광물의 화학분석을 위하여 주사전자현미경(SEM) 분석을 실시하였다. 이를 위하여 한국기초과학지원연구원 대구센터의 전계 방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, HITACHI model S-4200)과 이에 부착된 에너지분산스펙트럼(energy dispersive spectrum, EDS)을 이용하여 광물의 화학분석을 실시하였다.
시료를 상온에서 건조시킨 다음, 분말상태로 제작하여 모노크로미터가 장착된 Philips X’ Pert-PRO/MRD X-ray diffracto-meter를 이용하여 분석하였다.
미세조직 관찰과 주요 광물의 화학분석을 위하여 주사전자현미경(SEM) 분석을 실시하였다. 이를 위하여 한국기초과학지원연구원 대구센터의 전계 방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, HITACHI model S-4200)과 이에 부착된 에너지분산스펙트럼(energy dispersive spectrum, EDS)을 이용하여 광물의 화학분석을 실시하였다. 황(sulfur, S)이나, 주요 중금속원소의 스펙트럼과의 간섭중첩을 피하기 위하여 시료표면을 오스뮴(osmuim, Os; 원자번호 76)으로 코팅하여 분석시편를 제작하였다.
이를 위하여 한국기초과학지원연구원 대구센터의 전계 방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, HITACHI model S-4200)과 이에 부착된 에너지분산스펙트럼(energy dispersive spectrum, EDS)을 이용하여 광물의 화학분석을 실시하였다. 황(sulfur, S)이나, 주요 중금속원소의 스펙트럼과의 간섭중첩을 피하기 위하여 시료표면을 오스뮴(osmuim, Os; 원자번호 76)으로 코팅하여 분석시편를 제작하였다. FE-SEM 관찰시의 가속전압과 전류는 각각 20 kV, 10 nA 조건이며, 최대 10,000 배율 이하에서 관찰하였다.

대상 데이터

스멕타이트는 절리틈새를 채우거나, 세립질 파쇄물이 집중된 곳에서 분포하는데, 팽활성의 점토 질감을 주며, 담갈색을 띤다. 본 연구를 위하여 각력대에서 5개의 시료를 채취하였다.
본 연구를 위하여 양북면 용당리 일대에서 북서서-남동동으로 발달하는 계곡을 따라 분포하는 단층(N35°44.174'/E129°28.327')에서 단층 각력암 시료를 채취하였다.
연구지역인 경상북도 경주시 양북면 일대는 백악기 경상누층군에 속하는 하양층군, 유천층군과 이들을 관입하는 불국사 관입암류 및 그 위에 부정합적으로 놓이는 소규모의 제3기 지층, 그리고 제4기 미고결층으로 구성되어 있다. 불국사 관입암류는 화강암류와 유문암, 안산암과 같은 맥암류로 구성되는데, 화강암류는 화강섬록암, 흑운모 화강암, 각섬석 화강암, 미문상 화강암 등이며, 퇴적암류와 경계부에는 접촉변성작용이 관찰된다(장태우와 채연준, 2004).

데이터처리

02° 간격으로 1sec씩 스캔하여 측정하였다. 회절패턴에 대해 Rietveld법 프로그램인 Siroquant v.3.0으로 정량계산을 하였다.

성능/효과

특히 K-장석은 새니딘, 정장석, 미사장석을 포괄적으로 지칭하지만, 구조적 특징차이로 인해 XRD 상에서 각각의 광물종의 구분이 가능하다(Smith, 1974). 그러나 단층각력대 전암시료를 대상으로 XRD 분석을 실시한 본 연구에서는 단지 K-장석으로만 감정할 수 있을 뿐, 어떤 K-장석 광물종에 해당하는지, 또는 이들이 아듈라리아인지는 판단할 수 없었다.아듈라리아는 질서도(ordering)가 다양한 범위에 걸쳐 일어나므로 여러 광물종이 혼합된 단층암에서 XRD상으로 각각을 구분하기가 어렵다.
이 과정에서 과잉의 Ca²⁺는 방해석을 형성하게 된다. 본 각력대에서 방해석의 산출은 XRD 분석으로는 확인이 안되며, 현미경으로만 관찰될 정도로 소량인 것으로 보아 로몬타이트를 형성한 후에까지도 잔존하는 Ca²⁺의 양은 적었던 것으로 보인다.
본 연구지역 일대 화강암류 균열대의 시추코아에서 발견되는 맥상광물 또는 점토광물 위주의 단열충전광물의 기원은 황, 산소, 수소 안정동위원소분석 결과에 의하면 마그마 기원으로 알려져 있다(김건영 외, 2008). 이를 종합 하면, 본 단층암에서 흔히 산출하는 로몬타이트, 석영, 황철석과 같은 맥상광물은 단층파쇄대를 따라 유입된 마그마성 열수공급에 의해 생성되었다고 판단된다.
유체의 pH가 강알칼리성 으로 높아지면 일라이트는 더 이상 생성되지 않고, 아듈라리아만 형성된다(Reed and Spycher, 1985).일라이트가 풍부하면서도, 아듈라리아가 최후기 산물로 관찰되는 것으로 보아 유체에는 K가 풍부하였던 것으로 판단된다. 즉 투수성이 높은 단층파쇄 대로 K가 풍부한 유체가 유입되면 빠르게 침전반응이 일어났을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아듈라리아는 화학조성상 어떠한 특징을 가지는가?	K-장석의 변종광물인 아듈라리아(adularia)는 저온에서 형성되는데, 열수변질된 주변암(wall rocks) 이나 지열수가 상승하는 단층파쇄대에서 흔하다 (Steiner, I970). 아듈라리아는 화학조성상 간극양이 온(interstitial cation)으로서 거의 K만을 함유하며, 독특한 결정형태나 정벽(habit)을 가진다. 아듈라리 아의 결정형은 pseudo-orthorhombic를 비롯하여 다양한 형태가 존재하며, 구조적으로는 질서도가 높은 미사장석에서부터 무질서한 새니딘까지 다양하게 나타나는데, 그 이유는 결정성장속도 및 결정생성 후의 열적변화와 밀접히 관련된다(Smith, 1974;Cerny and Chapman, 1986).
	단층대의 높은 투수율로 인하여 어떤 현상이 발생하는가?	단층대와 같은 파쇄된 열극대는 높은 투수성과 공극률이 특징적인 개방계(open system)이므로 화성활동과 관련된 지열수나 마그마수를 쉽게 운반할 수 있으며, 평형상태를 유지하기보다는 연속적으로 교란된다. 단층대에는 높은 투수율로 인하여 여러 단계의 후속변질작용이 중첩되어 있으며, 이로 인해 다양한 유용광물이 배태되거나, 변질작용이 일어나며, 암반역학적으로도 취약하다(장태우와 채연준, 2004; 장태우와 장윤득, 2008; 이영민 외, 2009; 이창섭과 이효민, 2009). 단층파쇄대에서는 저온에서 안정한 이차광물들이 잘 형성되는데, 이는 단층대가 열수변질의 영향을 받기 쉬운 지질구조임을 의미한다.
	adularia의 결정형태는?	아듈라리아는 화학조성상 간극양이 온(interstitial cation)으로서 거의 K만을 함유하며, 독특한 결정형태나 정벽(habit)을 가진다. 아듈라리 아의 결정형은 pseudo-orthorhombic를 비롯하여 다양한 형태가 존재하며, 구조적으로는 질서도가 높은 미사장석에서부터 무질서한 새니딘까지 다양하게 나타나는데, 그 이유는 결정성장속도 및 결정생성 후의 열적변화와 밀접히 관련된다(Smith, 1974;Cerny and Chapman, 1986). 아듈라리아는 광학적으로도 매우 불균질하여 단사정계와 삼사정계의 혼합적인 특징을 보이거나, 심지어 단일결정 내에서조차 중심부와 외곽부가 서로 다른 결정계를 가지 기도 한다(Akizuki and Sunagawa, 1978).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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