[논문]울릉도의 하부층 현무암질 집괴암 층내 염기성 암맥에서 산출되는 타킬라이트의 광물학적 특성과 화산학적 의미

배수경; 추창오; 장윤득

doi:10.9727/jmsk.2012.25.2.063

울릉도의 하부층 현무암질 집괴암 층내 염기성 암맥에서 산출되는 타킬라이트의 광물학적 특성과 화산학적 의미
Mineralogical Characteristics of Tachylite occurring in Basic Dike, Basaltic Agglomerate Formation, Ulleung Island and Its Implications of Volcanic Activity 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.25 no.2, 2012년, pp.63 - 76

배수경 (경북대학교 지질학과) , 추창오 (경북대학교 지질학과) , 장윤득 (경북대학교 지질학과)

초록
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타킬라이트는 현무암질 용암의 급랭에 의해 형성된 흑색의 현무암질 유리질암로서 울릉도 최 하부층 현무암질 집괴암 내에서 드물게 산출된다. 본 논문의 목적은 타킬라이트의 산출특징과 미세조직의 광물학적 특징을 규명하고, 울릉도 초기 화산활동의 의미를 밝히는데 있다. 이를 위하여 타킬라이트의 산상을 조사하고 편광현미경, XRD, EPMA, SEM을 이용하여 광물학적 연구를 수행하였다. 타킬라이트는 내수전, 도동 및 저동 해안산책로, 거북바위, 예림원 지역 현무암질 집괴암 내 염기성 암맥 주변부에서 산출된다. 타킬라이트의 폭은 수 cm 내지 10 cm까지 다양하다. 타킬라이트의 겉 표면은 치밀하고 매끈하나, 내부는 패각상 깨짐이 특징적이다. 타킬라이트의 기질부는 유리질과 같은 비정질로 구성되어 있으며, 미립질의 반정광물로는 흑운모, 아노소클레이즈, 새니딘, 사장석, 각섬석, 및 티탄철석 등이 소량으로 포함된다. 타킬라이트에서 특징적으로 발달하는 균열은 아원형, 타원형이 우세하며, 간혹 여러 다면체를 보이는데, 경계부가 구획되어 일종의 구상체나 덩어리를 이룬다. 조직과 광물조성의 특징으로 볼 때, 타킬라이트는 가수분해작용과 같은 후속 저온성 변질작용을 거의 받지 않았다. 타킬라이트의 산출특징은 울릉도 하부층인 현무암집괴암층의 대부분이 수중환경에 있었거나, 최소한 해수에 포화되어 있었음을 지시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Tachylite, black basaltic glass formed by the rapid cooling of molten basalt, locally occurs at the Basaltic Agglomerate Formation (BAF), the lowest formation of Ulleung Island. The purposes of this study are to characterize the occurrence and mineralogy of tachylite and to elucidate its formation condition, with emphasis on its fracture pattern, which can serve as implications for the early volcanic activity of Ulleung Island. To this end, we investigated the occurrence pattern of tachylite in the field and carried out mineralogical analyses using optical microscope, XRD, EPMA, and SEM. Tachylite occurs at the chilled margin of basic dikes which are distributed in Naesujeon, Dodong and Jeodong seasides, Turtle Rock, and Yaerimwon, whose widths vary from several cm to 10 cm. It is evident that the outer surface of tachylite is dense and smooth, whereas the inner surface, if fractured, is characterized by conchoidal fracture. The matrix of tachylite consists of amorphous, glass and some fine-grained phenocrysts present in tachylite include biotite, anorthoclase, sanidine, plagioclase, hornblende, and Fe-Ti oxides. The fracture patterns characteristic of tachylite are subrounded, oval, or less commonly polygonal, bounded by joints to form globule or lump. Taking into account texture and mineralogy, tachylite is interpreted to have undergone little subsequent alteration at low temperature via hydration or hydrolysis that could form clay minerals after it was formed. Because tachylite with peculiar fractures occurs as dikes in a close association with BAF, its presence is considered as reliable evidence that when tachylite formed, the most part of BAF was still under subaqueous conditions, or at least saturated with seawater.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 울릉군의 지원(울릉도 세계지질공원 등재 추진을 위한 학술연구)으로 이루어졌으며 이에 감사드린다. 논문을 검토하고 건설적인 개선안을 제시한 두 분의 심사위원께 심심한 사의를 표한다.
본 논문의 목적은 울릉도 현무암질 집괴암층내 염기성 암맥의 최외곽부에서 산출하는 타킬라이트의 광물학적 및 냉각특징을 규명하고, 이를 통하여 현무암질 집괴암층의 화산학적 생성환경을 고찰하는데 있다. 현재까지 국내에서는 타킬라이트 자체의 지질학적 연구나, 노두 규모의 암맥상으로 산출하는 사례는 보고된 바 없다.

제안 방법

FE-SEM 관찰시 가속전압과 전류조건은 각각 20 kV 및 10 nA이었으며, 주로 100∼10,000범위의 배율에서 관찰하였다.
FE-SEM 관찰시 가속전압과 전류조건은 각각 20 kV 및 10 nA이었으며, 주로 100∼10,000범위의 배율에서 관찰하였다. SEM 분석시 시료의 표면은 Os로 코팅하였으며, 석기부와 반정을 대상으로 광물학적 미세조직의 특징을 관찰하고, EDS 로 반정량을 분석하였다. 또한, EPMA로 분석이 불가능한 함수성분은 작열감량법(loss on ignition) 으로 측정하였다.
주요 광물과 석 기부의 화학분석을 위하여 경북대학교 및 안동대학교 공동실험실습관에서 EPMA (Shimadzu EPMA1600)를 이용하여 후방산란전자영상분석(BSE) 및 정량분석(WDS)를 실시하였다. 또한 한국기초과학 연구원 대구센터에서 주사전자현미경(FE-SEM, HITACH S-4200)을 이용하여 미세조직 분석을 실시하였다. FE-SEM 관찰시 가속전압과 전류조건은 각각 20 kV 및 10 nA이었으며, 주로 100∼10,000범위의 배율에서 관찰하였다.
비정질 상태 내지 유리질이 특징적인 석기부는 편광현미경하에서 조직관찰과 광물감정이 불가능 하여 석기부를 선택분리한 후, 분말상태의 시료를 대상으로 X-선회절분석(XRD)을 실시하였다. 이를 위하여 한국기초과학연구원 대구센터에서 Monochromator가 장착된 Philips X' Pert-PRO/MRD X-ray diffractometer를 사용하였다.
이때 Ni-필터링 CuKα (1.54056 Å)선을 이용하여 가속전압과 전류 40 kV/30 mA, 5∼65° 범위에서 0.02° 간격으로 1초씩 스캔하여 측정하였다.
타킬라이트와 암맥, 기존모암과의 경계부를 대상으로 박편을 제작하고, 편광현미경을 통해서 구성 광물과 조직의 특징을 관찰하였다. 주요 광물과 석 기부의 화학분석을 위하여 경북대학교 및 안동대학교 공동실험실습관에서 EPMA (Shimadzu EPMA1600)를 이용하여 후방산란전자영상분석(BSE) 및 정량분석(WDS)를 실시하였다. 또한 한국기초과학 연구원 대구센터에서 주사전자현미경(FE-SEM, HITACH S-4200)을 이용하여 미세조직 분석을 실시하였다.
타킬라이트와 암맥, 기존모암과의 경계부를 대상으로 박편을 제작하고, 편광현미경을 통해서 구성 광물과 조직의 특징을 관찰하였다. 주요 광물과 석 기부의 화학분석을 위하여 경북대학교 및 안동대학교 공동실험실습관에서 EPMA (Shimadzu EPMA1600)를 이용하여 후방산란전자영상분석(BSE) 및 정량분석(WDS)를 실시하였다.
본 연구에서는 내수전(NM), 저동 해안산책로 대표지점(JD), 도동 해안산책로 대표지점(SG4, DDS, Way293), 도동항 서편(DDW), 거북바위(GB), 남양(NY), 예림원입구(HP1)에서 시료를 채취하였다 (그림 2). 현장 조사시 타킬라이트를 포함하는 암 맥의 배향, 폭, 암질, 암맥과 타킬라이트간 경계부의 형태, 타킬라이트의 폭, 육안상 구성광물의 종류 및 크기, Munshell chart를 이용한 기질부의 색깔을 기재하였다. 예를 들면 SG4의 암맥의 폭은 124.

대상 데이터

본 연구에서는 내수전(NM), 저동 해안산책로 대표지점(JD), 도동 해안산책로 대표지점(SG4, DDS, Way293), 도동항 서편(DDW), 거북바위(GB), 남양(NY), 예림원입구(HP1)에서 시료를 채취하였다 (그림 2). 현장 조사시 타킬라이트를 포함하는 암 맥의 배향, 폭, 암질, 암맥과 타킬라이트간 경계부의 형태, 타킬라이트의 폭, 육안상 구성광물의 종류 및 크기, Munshell chart를 이용한 기질부의 색깔을 기재하였다.
이를 위하여 한국기초과학연구원 대구센터에서 Monochromator가 장착된 Philips X' Pert-PRO/MRD X-ray diffractometer를 사용하였다.
타킬라이트는 울릉도 현무암질 집괴암층 분포지역 염기성 암맥의 가장자리에서 산출한다. 타킬라이트의 기질부는 비정질로 구성되어 있으며, 미립질의 반정광물로는 흑운모, 아노소클레이즈, 새니딘, 사장석, 각섬석 및 티탄철석 등이 소량으로 포함된다.

이론/모형

SEM 분석시 시료의 표면은 Os로 코팅하였으며, 석기부와 반정을 대상으로 광물학적 미세조직의 특징을 관찰하고, EDS 로 반정량을 분석하였다. 또한, EPMA로 분석이 불가능한 함수성분은 작열감량법(loss on ignition) 으로 측정하였다.

성능/효과

염기성 암맥은 대부분 현무암질 조면안산암 내지 휘록암질암맥인데, 이들은 현무암질 집괴암 지역에서만 관찰되며, 현무암질 집괴암층의 상위에서는 확인되지 않는다. 이로 보아 현무암질 집괴암층 생성 이후, 및 그 상위층인 조면암질 각력암, 응회암 분출 이전에 관입한 것임을 알 수 있다. 암맥은 수직 내지 급경사로 관입하고 있는데, 대체로 암맥의 관입주향은 조사지점과 무관하게 섬의 중앙부인 나리칼데라쪽을 향하고 있어 지맥(feeder dike)일 가능성이 있다.
전형적인 타킬라이트 유리 질에 대하여 EPMA 정량분석을 실시한 결과에 따르면 SiO2 55.0∼58.54, Al2O3, 18.49∼18.86, Fe2O34.27∼4.39, K2O 3.15∼3.32%이고, CaO와 Na2O 는 약 1% 내외, TiO2와 MgO는 0.5% 내외로 함유 되어 있다(그림 7, 표 1).
함수성분을 작열감량법으로 측정한 결과 1.5∼3%로 나타나, 약간의 수산기가 함유되어 있는 것으로 보인다 (표 2).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	슈도타킬라이트는 어떻게 형성되는가?	한편, 슈도타킬라이트(pseudotachylite)는 높은 응력의 심부단층대에서 마찰열로 인해 단층암이 국부적으로 용융되어 형성되는데, 타킬라이트와 유사 하게 검은 유리질을 나타내는 이유로 인해 ‘슈도 (pseudo)’를 타킬라이트 앞에 붙인 용어이다. 슈도 타킬라이트는 단층지진에서 중요하며 비교적 산출이 흔하므로 활발히 연구가 이루어진 데 비하여(Ferr et al.
	타킬라이트는 무슨 색을 띠는가?	타킬라이트(tachylite)는 화산암이 급랭하면서 형성되는 검정색 내지 담갈색을 띠는 현무암질 유리암(basaltic glass)을 지칭하는데, 특히 현무암질 마그마 기원의 암맥, 암상(sill), 베개용암(pillow lava) 의 냉각연변부(chilled margin) 등에서 드물게 발견된다. 타킬라이트는 특히 수중환경이나 빙하지역에서 현무암질 용암이 급랭하면서 형성되므로 이는 빙하, 해양, 수중화산체의 생성환경을 해석하는데 중요하다.
	타킬라이트질 암편이 화산성 퇴적물이나 응회 암에 포함되는 예시는?	국내의 경우, 타킬라이트질 암편이 화산성 퇴적물이나 응회 암에 간혹 포함되기도 한다. 예를 들면, 제주도의 일부 수중 응회환(tuff ring)의 응회암내에 타킬라 이트 파편이 퇴적물 입자로 포함되거나(Sohn and Park, 2005), 신생대 마이오세 팔조리 응회암의 괴상화산력 응회암 내 암편들 중에서 타킬라이트가 소량으로 존재한다(정종옥 외, 2006). 이들은 현무암질 용암이 수성화산활동(hydrovolcanic activity) 동안 용암의 가장자리나 껍질부에서 타킬라이트가 형성된 후, 침식, 파쇄되어 퇴적작용으로 운반된 것들로서 라필리(lapilli) 크기의 암편이다.

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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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