청송 주왕산 화산암체의 최하부층인 대전사 현무암에서 산출되는 페퍼라이트는 화성활동과 퇴적작용의 동시성을 보여준다. 본 연구에서는 야외 조사와 이미지 분석, 편광현미경 분석, XRD 같은 실내 조사를 통해 주왕산 페퍼라이트의 형태를 분류하고 형성과정을 유추함으로써 반응 메커니즘과 고환경을 연구하였다. 야외 조사 결과, 하부에서는 구형, 중부에서는 아각형, 상부에서는 불규칙형 페퍼라이트가 대표적으로 나타나며, 노두 규모에서 페퍼라이트 영역은 판상형, 유동형 그리고 공급통로형의 특징적인 구조로 산출된다는 것을 알 수 있다. 페퍼라이트의 형태는 마그마 또는 용암과 퇴적물의 종류에 의해 좌우된다고 연구되어 왔지만, 동일한 공급물에도 불구하고 다양한 형태로 페퍼라이트가 산출되는 것은 형성과정이 단일 메커니즘으로 이루어진 것이 아니라 여러 메커니즘의 복합적인 결과임을 나타낸다. 상하부에 따른 변화 중 가장 뚜렷한 변화를 보이는 퇴적물비로부터 생성 당시 모퇴적물의 공급량이 페퍼라이트의 형성과정에 영향을 미쳤을 것으로 추정한다.
청송 주왕산 화산암체의 최하부층인 대전사 현무암에서 산출되는 페퍼라이트는 화성활동과 퇴적작용의 동시성을 보여준다. 본 연구에서는 야외 조사와 이미지 분석, 편광현미경 분석, XRD 같은 실내 조사를 통해 주왕산 페퍼라이트의 형태를 분류하고 형성과정을 유추함으로써 반응 메커니즘과 고환경을 연구하였다. 야외 조사 결과, 하부에서는 구형, 중부에서는 아각형, 상부에서는 불규칙형 페퍼라이트가 대표적으로 나타나며, 노두 규모에서 페퍼라이트 영역은 판상형, 유동형 그리고 공급통로형의 특징적인 구조로 산출된다는 것을 알 수 있다. 페퍼라이트의 형태는 마그마 또는 용암과 퇴적물의 종류에 의해 좌우된다고 연구되어 왔지만, 동일한 공급물에도 불구하고 다양한 형태로 페퍼라이트가 산출되는 것은 형성과정이 단일 메커니즘으로 이루어진 것이 아니라 여러 메커니즘의 복합적인 결과임을 나타낸다. 상하부에 따른 변화 중 가장 뚜렷한 변화를 보이는 퇴적물비로부터 생성 당시 모퇴적물의 공급량이 페퍼라이트의 형성과정에 영향을 미쳤을 것으로 추정한다.
Peperite exposed along the Dajeonsa basalt in Mt.Juwang, Cheongsong emerged as a consequence of the simultaneity of volcano-sedimentary sequences. This study aims to classify peperites as morphological characteristics and infer the formation process by the field investigation, image analysis, X-Ray ...
Peperite exposed along the Dajeonsa basalt in Mt.Juwang, Cheongsong emerged as a consequence of the simultaneity of volcano-sedimentary sequences. This study aims to classify peperites as morphological characteristics and infer the formation process by the field investigation, image analysis, X-Ray Diffractometer and polarization microscope for the magma-sediment interaction mechanism and paleoenvironment. As a result of the field investigation globular(fluidal) peperite is the representative feature at the bottom of Dajeonsa basalt, sub-angular peperite at the middle and irregular peperite at the top. Peperite domains range from sheet and pod or feeder conduit. Although the study that the morphologies of peperite are controled by the sorts of sediment and lava or magma has tended to center around the peperite, the study addresses not single mechanism but the multi-stage mechanism because Mt.juwang peperite, under the same conditions, varies in shapes and sizes and also the ratio of sediments that show the most change of the peperite affects to the formation of peperite.
Peperite exposed along the Dajeonsa basalt in Mt.Juwang, Cheongsong emerged as a consequence of the simultaneity of volcano-sedimentary sequences. This study aims to classify peperites as morphological characteristics and infer the formation process by the field investigation, image analysis, X-Ray Diffractometer and polarization microscope for the magma-sediment interaction mechanism and paleoenvironment. As a result of the field investigation globular(fluidal) peperite is the representative feature at the bottom of Dajeonsa basalt, sub-angular peperite at the middle and irregular peperite at the top. Peperite domains range from sheet and pod or feeder conduit. Although the study that the morphologies of peperite are controled by the sorts of sediment and lava or magma has tended to center around the peperite, the study addresses not single mechanism but the multi-stage mechanism because Mt.juwang peperite, under the same conditions, varies in shapes and sizes and also the ratio of sediments that show the most change of the peperite affects to the formation of peperite.
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문제 정의
, 2000)의 일환으로 주왕산 페퍼라이트에 대한 기초적인 연구가 선행 되었으며 다양한 형태학적 산출상태를 보이고 있는 청송 페퍼라이트에 대한 형태학적인 특성규명과 성인에 대한 심도 있는 연구의 필요성이 제기되어 왔다. 본 논문에서는 청송 주왕산에서 산출되는 페퍼라이트에 대해서 정밀한 지표조사와 발달 상태에 대한 이미지 분석을 통하여 마그마와 물 또는 퇴적물이 만나 이루어진 페퍼라이트의 형태를 연구하고 형성 과정과 고환경을 유추하고자 한다.
앞서 기술한 페퍼라이트의 최상부는 모퇴적물의 양이 적어 엄밀한 의미에서 페퍼라이트의 정의에서 벗어나지만 미고결 퇴적물과 용암과의 반응이 시작 및 종결된 시점을 기준으로 하는 넓은 범위에서 본 연구에 함께 논의하였다.
연구에서는 청송 주왕산에서 산출되는 페퍼라이트의 산출상태와 형태학적 특징에 대해 조사하고 이를 종합하여 페퍼라이트의 형성환경에 대해 고찰하였다. 주왕산 페퍼라이트는 두꺼운 현무암층 내에 페퍼라이트 층이 교호하는 형태로 나타나며, 층에 따라 대표적인 페퍼라이트의 형태가 변화하는 양상을 보인다.
제안 방법
불순물이 포함되지 않도록 유의하여 분말화 하였으며, 105°의 온도에서 24시간 건조시킨 후 분석을 시행하였다.
정밀 야외 조사을 통해 거시적 차원에서 형태 및 산출 양상을 파악하였으며, 각 페퍼라이트 산출지점에서 특징적으로 나타나는 형태를 대표하는 노두를 선정하여 페퍼라이트의 분포 및 산출양상을 심층 조사하였다. 이 후 실내 작업에서 페퍼라이트를 구성하는 셰일과 현무암의 명확한 구분을 위해 이미지제이(Image J), 포토샵과 같은 이미지 프로그램을 이용하여 이미지 보정을 실시하였다.
정밀 야외 조사을 통해 거시적 차원에서 형태 및 산출 양상을 파악하였으며, 각 페퍼라이트 산출지점에서 특징적으로 나타나는 형태를 대표하는 노두를 선정하여 페퍼라이트의 분포 및 산출양상을 심층 조사하였다. 이 후 실내 작업에서 페퍼라이트를 구성하는 셰일과 현무암의 명확한 구분을 위해 이미지제이(Image J), 포토샵과 같은 이미지 프로그램을 이용하여 이미지 보정을 실시하였다. 포토 이미지 정량법을 이용, 페퍼라이트 내 퇴적물의 분포도를 계산하였으며, 이미지제이로 최대직경을 기준으로 한 암편의 평균 크기를 계산하였다.
이 후 실내 작업에서 페퍼라이트를 구성하는 셰일과 현무암의 명확한 구분을 위해 이미지제이(Image J), 포토샵과 같은 이미지 프로그램을 이용하여 이미지 보정을 실시하였다. 포토 이미지 정량법을 이용, 페퍼라이트 내 퇴적물의 분포도를 계산하였으며, 이미지제이로 최대직경을 기준으로 한 암편의 평균 크기를 계산하였다.
미시적인 차원의 페퍼라이트 형태를 파악하고, 퇴적물과 용암 사이의 접촉부 양상 및 변질을 알아보기 위해 현무암과 셰일의 경계부를 중심으로 박편을 제작하였다. 또한 암편의 단면에서 접촉부의 특징을 잘 나타내는 경우, 암편의 단면을 연마작업한 후 고해상도의 카메라를 이용하여 사진 촬영한 뒤 그 특징을 기재하였다.
미시적인 차원의 페퍼라이트 형태를 파악하고, 퇴적물과 용암 사이의 접촉부 양상 및 변질을 알아보기 위해 현무암과 셰일의 경계부를 중심으로 박편을 제작하였다. 또한 암편의 단면에서 접촉부의 특징을 잘 나타내는 경우, 암편의 단면을 연마작업한 후 고해상도의 카메라를 이용하여 사진 촬영한 뒤 그 특징을 기재하였다. 셰일과 현무암의 물성차이 때문에 박편 제작과정에서 쉽게 부서져, 저밀도 에폭시로 시편을 고정시킨 후 연마제를 사용하여 박편을 제작하였다.
또한 암편의 단면에서 접촉부의 특징을 잘 나타내는 경우, 암편의 단면을 연마작업한 후 고해상도의 카메라를 이용하여 사진 촬영한 뒤 그 특징을 기재하였다. 셰일과 현무암의 물성차이 때문에 박편 제작과정에서 쉽게 부서져, 저밀도 에폭시로 시편을 고정시킨 후 연마제를 사용하여 박편을 제작하였다.
야외 관찰과 실내 이미지 분석을 통해 산출된 퇴적물의 비와 암편 및 입자의 크기를 기준으로 연구지역의 페퍼라이트를 세 가지로 분류하였다. 하부에 해당하는 A type의 페퍼라이트의 경우, 현무암과 셰일의 경계가 곡선을 이루며 초생암편의 모양이 구에 가까운 구형 페퍼라이트가 우세하다.
페퍼라이트의 모퇴적물에 해당하는 S01지점과 A, B, C Type 페퍼라이트의 대표성을 보여주는 P02, P06, P08지점에서 채취한 셰일 샘플에 대해 XRD 분석을 시행하였다(Fig. 6). 셰일의 구성광물로는 석영이 가장 높은 함량을 보이며, 장석류, 적철석, 극소량의 점토광물이 수반된다.
논문에 대한 유익한 비평을 해주신 두 분의 심사자에게도 심심한 감사를 드린다. XRD분석은 한국기초과학연구원 대구 분소에서 시행하였다.
기반을 이루는 퇴적층의 배향을 고려하여 대전사 현무암의 상·하부를 판단하였으며, 야외 조사를 실시하였다.
대상 데이터
본 연구의 대상인 대전사 현무암이 분포하는 청송주왕산 국립공원 일대에는 백악기 유천층군의 여러 암층과 관입암이 분포하고 있다. 화산암체의 기반을 이루고 있는 퇴적층암층인 가송동층은 경사가 주왕산 화산암체를 향해 경사진 분지구조를 나타낸다.
분석기기는 한국기초과학지원연구원 대구분소의 Philips X’ Pert-PRO/MRD모델이며 5-65°, 2세타의 조건으로 분석하였다.
부분적으로 붉은 현무암편이 관찰되며 7-10 m 두께로 발달한 현무암층 내에 페퍼라이트가 협재되어 나타난다. 페퍼라이트의 발달이 뚜렷한 지점을 대표 연구 지역으로 설정하였고, 층후에 따른 변화 양상을 파악하기 위해 각 지점에서 시료를 채취하였다.
이론/모형
셰일에 포함되어 있는 미정질의 광물들을 동정하기 위하여 X-선 회절분석기(XRD, X-Ray Diffractometer)를 이용하였다. 페퍼라이트 암편으로부터 순수 셰일 부분을 채취하여, 다른 흙이나 불순물 등이 남아있지 않도록 초음파 세척기로 세척한 후, 상온에서 건조시켰다.
성능/효과
기공이 발달한 붉은 현무암편과 치밀한 암회색 현무암편이 뒤섞여 나타나며 이들 암편 사이를 소량의 셰일이 메우고 있다. 전체 면적 대 퇴적물의 비가 12-25%이며, 암편의 크기는 5-27 cm, 평균 18.7 cm로 나타난다. 상부의 C type 페퍼라이트는 불규칙적인 형태가 특징적이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
주왕산 페퍼라이트는 어떤 과정을 통해 형성된 것으로 추정되는가?
따라서 이러한 증거들을 통해 주왕산 페퍼라이트는 다음과 같은 과정으로 형성되었을 것이라 추정할 수 있다. 먼저 미고결된 퇴적층(Fig. 7a)에 현무암질 마그마의 1차 분출이 발생하였다. 충분한 양의 미고결 퇴적물과 만난 현무암질 용암은 퇴적물 내의 수분이 상쇄물질을 형성하면서 암편 형태가 둥글고 풍화도가 낮은 구형 페퍼라이트를 형성한다(Fig. 7b). 계속되는 퇴적으로 소량의 미고결 퇴적층을 형성하였고(Fig. 7c), 이후 현무암질 용암이 재분출하였다. 1차 분출되었던 현무암편을 포획하면서 상승한 용암류가 소량의 미고결층과 만나 반응하면서 두 종류의 현무암편이 아각형의 암편으로 자리 잡고, 그 사이 간극을 소량의 셰일이 메우는 형태로 산출된다(Fig. 7d). 또한 흐르는 용암에 포획된 셰일이 상부에 불규칙형 페퍼라이트를 형성하였다(Fig. 7e).
페퍼라이트란 무엇인가?
페퍼라이트(Peperite)는 미고결된 퇴적물 위로 용암이 흐르거나, 마그마가 미고결 퇴적층내로 관입하여 혼합되면서 형성된 암석을 칭한다. 퇴적물 내에 물을 함유한 채 미고결 상태이거나 수중에 퇴적되어 있는 퇴적층은 차가운 퇴적물과 뜨거운 마그마 또는 용암이 섞일 때 물성에 따라 여러 가지의 반응을 보인다.
주왕산 페퍼라이트는 어떤 형태인가?
이 때, 온도 차이를 상쇄시킬 수 있는 물질의 유무에 따라, 형성되는 페퍼라이트의 형태가 구분된다. 주왕산 페퍼라이트의 경우, 대부분이 불규칙한 형태의 페퍼라이트로 이루어져있으며, 일부지역에서 아각형 페퍼라이트가 산출된다. 이러한 형태로부터 퇴적물 내의 충분한 수분이 급격한 온도에 의해 기화되면서 셰일과 현무암 사이의 직접적인 반응을 막았을 것이라 추측할 수 있다(Wohlets, 2002; Hanson and Hargrove, 1999).
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