백악기 말기 불국사 관입암류에 해당하는 대구 대덕산 규장질 관입암체 내에서는 구형, 방사형의 두 가지 형태의 전기석 결정이 발견된다. 이 연구에서는 두 가지 형태를 보이는 전기석의 광물화학적인 특징과 더불어 결정화 환경이 형태적인 차이점에 끼친 영향에 대해 알아보았다. 두 전기석은 화학적으로 모두 철전기석에 해당하며, 구형 전기석은 방사형 전기석에 비해 Al이 풍부하고 Ca, Na, K, Fe, Mn, Mg 등이 결핍되어 X 및 Y 사이트가 채워져 있지 않음을 알 수 있었다. 한편 확산규제결합(DLA) 모델에 의하면 결정의 성장형태가 불규칙적일수록 마그마의 유동이 활발하다고 알려져 있다. 따라서 방사형 전기석이 비교적 유동적인 환경에서 결정화되었음을 알 수 있으며, 마그마의 분화에 따라 고철질 성분에 비해 규장질 성분이 농집되면서 마그마 환경이 안정되고 구형의 전기석을 만들어 내기에 적합한 환경이 조성되었을 것이라 판단된다.
백악기 말기 불국사 관입암류에 해당하는 대구 대덕산 규장질 관입암체 내에서는 구형, 방사형의 두 가지 형태의 전기석 결정이 발견된다. 이 연구에서는 두 가지 형태를 보이는 전기석의 광물화학적인 특징과 더불어 결정화 환경이 형태적인 차이점에 끼친 영향에 대해 알아보았다. 두 전기석은 화학적으로 모두 철전기석에 해당하며, 구형 전기석은 방사형 전기석에 비해 Al이 풍부하고 Ca, Na, K, Fe, Mn, Mg 등이 결핍되어 X 및 Y 사이트가 채워져 있지 않음을 알 수 있었다. 한편 확산규제결합(DLA) 모델에 의하면 결정의 성장형태가 불규칙적일수록 마그마의 유동이 활발하다고 알려져 있다. 따라서 방사형 전기석이 비교적 유동적인 환경에서 결정화되었음을 알 수 있으며, 마그마의 분화에 따라 고철질 성분에 비해 규장질 성분이 농집되면서 마그마 환경이 안정되고 구형의 전기석을 만들어 내기에 적합한 환경이 조성되었을 것이라 판단된다.
The felsitic intrusives of Bulguksa granitic rocks of late Cretaceous in age are located at Mt. Daeduk, Daegu, where two different types of tourmalines are found. Two tourmalines show rounded and radiating in morphology and are found in separated region, but in same felsitic rocks. In this study, we...
The felsitic intrusives of Bulguksa granitic rocks of late Cretaceous in age are located at Mt. Daeduk, Daegu, where two different types of tourmalines are found. Two tourmalines show rounded and radiating in morphology and are found in separated region, but in same felsitic rocks. In this study, we investigate the chemical differences between two types of tourmaline and the effect of growing condition of the crystal on the its morphology. The rounded tourmaline has more amounts of Al and vacancy and less amounts of Ca, Na, K, Fe, Mn, Mg, which commonly occupy X and Y-site of the tourmaline. On the basis of the Diffusion-limited aggregation model, morphological irregularity indicates the active mobility of the magma. The radiating tourmaline, therefore, crystallized with active magma condition relatively, and the rounded tourmaline crystallized with stable magma condition created by decreasing temperature and the concentration of felsic components as the magma differentiate continually.
The felsitic intrusives of Bulguksa granitic rocks of late Cretaceous in age are located at Mt. Daeduk, Daegu, where two different types of tourmalines are found. Two tourmalines show rounded and radiating in morphology and are found in separated region, but in same felsitic rocks. In this study, we investigate the chemical differences between two types of tourmaline and the effect of growing condition of the crystal on the its morphology. The rounded tourmaline has more amounts of Al and vacancy and less amounts of Ca, Na, K, Fe, Mn, Mg, which commonly occupy X and Y-site of the tourmaline. On the basis of the Diffusion-limited aggregation model, morphological irregularity indicates the active mobility of the magma. The radiating tourmaline, therefore, crystallized with active magma condition relatively, and the rounded tourmaline crystallized with stable magma condition created by decreasing temperature and the concentration of felsic components as the magma differentiate continually.
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문제 정의
동일한 규장암체에서 다른 형태의 전기석이 나타나는 것은 내부적으로는 압력 및 온도 변화에 마그마 성분 변화, 외부적으로는 열수 유입, 혹은 그 밖의 구조 및 역학적 요인 등에 따른 결과로 해석할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 두가지 형태를 보이는 전기석의 광물화학적인 특징을 통해 전기석의 결정화 환경의 차이를 알아보고자 하였다. 이를 위하여 편광 및 전자현미분석, 광물정량분석을 수행하였으며, 전기석의 성장형태가 지시하는 마그마 환경을 적용하여 대덕산 규장암의 정치와 전기석의 정출 간의 관계를 고찰하였다.
가설 설정
ZAF correction으로 화학량을 계산하였으며, Fe는 ferrous로 가정하였고, cation number는 29 산소에 맞추었다. B 성분의 측정이 제한되어 각 화학식 단위당 B 원자 3개를 가정하여 B2OD의 weight %를 계산하였다. 또한, EPMA 에 탑재된 WDS를 이용하여 광물의 정성 및 정량을 분석할 때에 다음에 나열된 자연계 내지 실험실 내에서 만들어진 표준시료들을 지정하여 사용하였다.
분석은 빔 직경 1 μm, 가속전압은 15 kV 하에서 수행되었다. ZAF correction으로 화학량을 계산하였으며, Fe는 ferrous로 가정하였고, cation number는 29 산소에 맞추었다. B 성분의 측정이 제한되어 각 화학식 단위당 B 원자 3개를 가정하여 B2OD의 weight %를 계산하였다.
제안 방법
따라서 전기석은 어떠한 양이온이나 음이온이 어느 자리에 채워지느냐, 혹은 비어있느냐에 따라서 다양하게 분류되는 광물군이다. 대덕산에서 관찰되는 구형 및 방사형 전기석을 과학적으로 분류하고 생성환경을 추론하기 위하여 광물 정량분석을 수행하였다(Tables 1, 2). 대덕산 규장암체 내의 전기석에서 주로 나타나는 원소는 B, Na, Mg, Si, Al, Fe이고 부수적으로는 Ca, Mn, K, Ti가 분석된다.
B 성분의 측정이 제한되어 각 화학식 단위당 B 원자 3개를 가정하여 B2OD의 weight %를 계산하였다. 또한, EPMA 에 탑재된 WDS를 이용하여 광물의 정성 및 정량을 분석할 때에 다음에 나열된 자연계 내지 실험실 내에서 만들어진 표준시료들을 지정하여 사용하였다.
본 연구에서는 두가지 형태를 보이는 전기석의 광물화학적인 특징을 통해 전기석의 결정화 환경의 차이를 알아보고자 하였다. 이를 위하여 편광 및 전자현미분석, 광물정량분석을 수행하였으며, 전기석의 성장형태가 지시하는 마그마 환경을 적용하여 대덕산 규장암의 정치와 전기석의 정출 간의 관계를 고찰하였다.
암석학, 광물학 및 지화학적 분석을 위하여 가장 대표적인 형태의 전기석을 포함한 규장암 시료 형태별 5개씩 총 10개를 선별하여 표준박편으로 제작하였다. 편광 현미경을 이용하여 전기석의 결정 광학적 특성을 관찰하였으며, 경북대학교 공동실험실습관의 EPMA (Shimadzu 1,600)를 이용하여 BSE 사진촬영 및 광물정량분석을 실시하였다. 분석은 빔 직경 1 μm, 가속전압은 15 kV 하에서 수행되었다.
대상 데이터
대구 대덕산 규장암 관입대의 야외 조사를 실시하여 전기석을 포획하고 있는 규장암 시료를 채취하였다. 암석학, 광물학 및 지화학적 분석을 위하여 가장 대표적인 형태의 전기석을 포함한 규장암 시료 형태별 5개씩 총 10개를 선별하여 표준박편으로 제작하였다.
대구 대덕산 규장암 관입대의 야외 조사를 실시하여 전기석을 포획하고 있는 규장암 시료를 채취하였다. 암석학, 광물학 및 지화학적 분석을 위하여 가장 대표적인 형태의 전기석을 포함한 규장암 시료 형태별 5개씩 총 10개를 선별하여 표준박편으로 제작하였다. 편광 현미경을 이용하여 전기석의 결정 광학적 특성을 관찰하였으며, 경북대학교 공동실험실습관의 EPMA (Shimadzu 1,600)를 이용하여 BSE 사진촬영 및 광물정량분석을 실시하였다.
전기석의 기본 화학식은 XY3Z6(T6O18)(BO3)3V3 W이다. X 사이트에는 Na, Ca, K가, Y 사이트에는 Fe2+, Mg, Mn2+, Li, Al, Cr3+, V3+, Fe3+, (Ti4+)가 들어가고(Hawthorne et al.
성능/효과
대덕산 규장암체 내의 전기석에서 주로 나타나는 원소는 B, Na, Mg, Si, Al, Fe이고 부수적으로는 Ca, Mn, K, Ti가 분석된다. 본 분석을 통해 X 사이트에 Ca, Na, K, Y 사이트에 Ti, Fe, Mg, Mn, Z 사이트에 Si, Al이 채워져 있음을 확인할 수 있다(Hawthorne and Henry, 1999). 광물정량분석값들 중 각 원소 조성의 최소치와 최대치의 평균을 계산한 결과, 이 전기석은 X 사이트 및 Al 성분도 (Fig.
이처럼 지점 간의 거리는 짧으나 동일 암체 내 동종의 광물이 형태 및 화학조성에서 차이를 보이는 것은 결정화 시기 및 환경이 상이하였음을 의미한다. 전기석의 형태에 DLA 모델을 적용하고 광물 화학조성을 서로 비교한 결과, AMR 및 CR 환경은 마그마의 조성 및 관입운동에 의해 규제되었으며 따라서 대덕산 규장암체의 관입 초기에 방사형 전기석이 결정화한 뒤 관입이 완료되면서 구형의 전기석이 정출되었음을 도출하였다. 차후 대덕산 인근의 과거 지구조 운동 및 규장암체의 관입방향 등의 연구가 뒷받침된다면 전기석의 형태의 기원 즉, 성장환경의 해석에 더 가까이 다가설 수 있을 것이라 생각된다.
한편 구형 및 방사형 전기석의 대조에서, 구형 전기석은 방사형 전기석에 비해 X 사이트에 채워지는 Ca, Na, K 등의 알칼리 성분과 주로 Y 사이트에 채워지는 Fe, Mg, Mn 등의 고철질 성분이 모두 결핍되어있음을 알 수 있다. 즉 구형 전기석은 방사형 전기석에 비해 Al 함량이 높고 결정구조상의 빈공간이 매우 우세하였다(Fig. 7).
후속연구
, 2004; Perugini and Poli, 2005;) AMR 및 CR 환경의 조성은 앞서 언급한 온도와 성분 외의 다른 인자들에 의해서도 제어될 가능성이 있다. 따라서 전기석의 결정형태에 대한 미세조직 연구와 더불어 규장암체와 대덕산 전반에 걸친 다방면의 고찰이 뒷받침된다면 더 나은 해석이 이루어질 수 있을 것이다.
전기석의 형태에 DLA 모델을 적용하고 광물 화학조성을 서로 비교한 결과, AMR 및 CR 환경은 마그마의 조성 및 관입운동에 의해 규제되었으며 따라서 대덕산 규장암체의 관입 초기에 방사형 전기석이 결정화한 뒤 관입이 완료되면서 구형의 전기석이 정출되었음을 도출하였다. 차후 대덕산 인근의 과거 지구조 운동 및 규장암체의 관입방향 등의 연구가 뒷받침된다면 전기석의 형태의 기원 즉, 성장환경의 해석에 더 가까이 다가설 수 있을 것이라 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대구 대덕산 규장질 관입암체 내에는 무엇이 발견되는가?
백악기 말기 불국사 관입암류에 해당하는 대구 대덕산 규장질 관입암체 내에서는 구형, 방사형의 두 가지 형태의 전기석 결정이 발견된다. 이 연구에서는 두 가지 형태를 보이는 전기석의 광물화학적인 특징과 더불어 결정화 환경이 형태적인 차이점에 끼친 영향에 대해 알아보았다.
대구 대덕산 규장질 관입암체는 무엇에 해당하는가?
백악기 말기 불국사 관입암류에 해당하는 대구 대덕산 규장질 관입암체 내에서는 구형, 방사형의 두 가지 형태의 전기석 결정이 발견된다. 이 연구에서는 두 가지 형태를 보이는 전기석의 광물화학적인 특징과 더불어 결정화 환경이 형태적인 차이점에 끼친 영향에 대해 알아보았다.
구형, 방사형의 두 가지 형태의 전기석의 특징은 무엇인가?
이 연구에서는 두 가지 형태를 보이는 전기석의 광물화학적인 특징과 더불어 결정화 환경이 형태적인 차이점에 끼친 영향에 대해 알아보았다. 두 전기석은 화학적으로 모두 철전기석에 해당하며, 구형 전기석은 방사형 전기석에 비해 Al이 풍부하고 Ca, Na, K, Fe, Mn, Mg 등이 결핍되어 X 및 Y 사이트가 채워져 있지 않음을 알 수 있었다. 한편 확산규제결합(DLA) 모델에 의하면 결정의 성장형태가 불규칙적일수록 마그마의 유동이 활발하다고 알려져 있다.
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