경북 포항시 남구 동해면 금광리 일대의 전기 마이오세 현무암층 내에 단층파쇄대의 중심에 약 5-10 cm의 폭을 가진 흑색의 단층점토가 길게 연장되어 나타났다. 이 단층점토에 대해 XRD, FTIR, DTA/TGA, SEM, TEM, XRF, EPMA 등으로 자세히 분석한 결과, Fe 성분을 다량 함유하는 Fe-세피올라이트인 것으로 확인되었다. 이 외에 단층파쇄대의 변질광물은 주로 스멕타이트인 것으로 나타났으며, 신선한 모암인 현무암에도 스멕타이트가 상당량 포함되어 나타났다. 이러한 구성광물의 산상으로 보아, Fe-세피올라이트는 현무암의 고화 형성 후에 다소 깊은 곳에서 단층작용과 함께 열수변질작용이 관여하여 형성된 것으로 사료된다.
경북 포항시 남구 동해면 금광리 일대의 전기 마이오세 현무암층 내에 단층파쇄대의 중심에 약 5-10 cm의 폭을 가진 흑색의 단층점토가 길게 연장되어 나타났다. 이 단층점토에 대해 XRD, FTIR, DTA/TGA, SEM, TEM, XRF, EPMA 등으로 자세히 분석한 결과, Fe 성분을 다량 함유하는 Fe-세피올라이트인 것으로 확인되었다. 이 외에 단층파쇄대의 변질광물은 주로 스멕타이트인 것으로 나타났으며, 신선한 모암인 현무암에도 스멕타이트가 상당량 포함되어 나타났다. 이러한 구성광물의 산상으로 보아, Fe-세피올라이트는 현무암의 고화 형성 후에 다소 깊은 곳에서 단층작용과 함께 열수변질작용이 관여하여 형성된 것으로 사료된다.
The black fault gouge having 5-10 cm width occurs at the center of the fault fracture zone developed at the early Miocene basaltic rocks that is located at the Geumkwang-ri area in Donghae-myeon, Pohang city. The fault gouge was analyzed with XRD, FTIR, DTA/TGA, SEM, TEM, XRF, EPMA. Analyses reveal ...
The black fault gouge having 5-10 cm width occurs at the center of the fault fracture zone developed at the early Miocene basaltic rocks that is located at the Geumkwang-ri area in Donghae-myeon, Pohang city. The fault gouge was analyzed with XRD, FTIR, DTA/TGA, SEM, TEM, XRF, EPMA. Analyses reveal that the fault gouge is Fe-rich sepiolite having high iron content. Alteration minerals observed in the fault fracture zone are mainly smectite. The significant amount of smectite also observed in the basaltic parent rocks. The occurrence of constituent minerals indicates that the Fe-rich sepiolite was crystallized by faulting and hydrothermal alteration after the consolidation of basaltic rock at the deep place.
The black fault gouge having 5-10 cm width occurs at the center of the fault fracture zone developed at the early Miocene basaltic rocks that is located at the Geumkwang-ri area in Donghae-myeon, Pohang city. The fault gouge was analyzed with XRD, FTIR, DTA/TGA, SEM, TEM, XRF, EPMA. Analyses reveal that the fault gouge is Fe-rich sepiolite having high iron content. Alteration minerals observed in the fault fracture zone are mainly smectite. The significant amount of smectite also observed in the basaltic parent rocks. The occurrence of constituent minerals indicates that the Fe-rich sepiolite was crystallized by faulting and hydrothermal alteration after the consolidation of basaltic rock at the deep place.
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문제 정의
, 2008). 이처럼 세계적으로도 산출이 드물며, 아직 국내에서는 보고된 바가 없으므로 이번에 발견된 Fe-세피올라이트에 대해서 산상과 광물학적 특성에 대해서 분석결과를 제시하고자 한다. 특히 단층점토로서 산출되었기 때문에 이광물의 생성과정을 검토하고 지질구조운동사의 해석에 유용한 자료를 제공하고자 한다.
이처럼 세계적으로도 산출이 드물며, 아직 국내에서는 보고된 바가 없으므로 이번에 발견된 Fe-세피올라이트에 대해서 산상과 광물학적 특성에 대해서 분석결과를 제시하고자 한다. 특히 단층점토로서 산출되었기 때문에 이광물의 생성과정을 검토하고 지질구조운동사의 해석에 유용한 자료를 제공하고자 한다.
특히 이곳에 산출된 Fe-세피올라이트는 드물게 산출되는 광물로서, 이들 Fe-세피올라이트의 산상과 성인에 대하여 검토해보았다. 먼저 제3기의 응회질 사암층을 관입하는 맥상의 사장석반암이 열수변질작용으로 나타난 경우(Hoe and Hayashi, 1975), 화강암과의 접촉변성작용으로 인해 재결정화 된 돌로마이트 광산에서 산출되는 경우(Shimosaka et al.
제안 방법
세피올라이트의 가열에 의한 결정구조의 변화를 관찰하기 위하여 300, 500, 700, 800, 900 ℃의 온도에서 각각 1시간씩 가열 후 X-선 회절분석을 실시하였다. 가열실험은 자기도가니를 이용하여 시료 분말을 전기로에서 가열하였고, 비정방위 시료의 상태로 X-선 회절분석을 실시하였다. 가열실험 동안 동일한 시료를 사용하여 저온에서 고온까지 실험하였으며, 실험결과는 Fig.
단층점토에서 산출된 세피올라이트의 결정형태를 관찰하기 위하여 주사전자현미경(SEM)과 투과 전자현미경(TEM)의 관찰을 실시하였다. 우선 SEM으로 관찰해 보면 솜털이나 깃털 같은 형태를 나타냈으며, 배율을 높여 자세히 관찰해 보면 길쭉한 형태들이 집합된 형태를 나타냈다(Fig.
본 지역의 현무암체, 단층파쇄대, 단층점토 등에 대하여 시료를 채취하였고, 이들 암석과 점토의 시료에 대하여 X-선회절분석(X-Ray Diffraction, XRD), 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 관찰, 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy, TEM) 관찰, 적외선분광분석(FTIR), 시차열분석(Diffrential Thermal Analysis, DTA) 및 열중량분석(Thermogravimetric Analysis, TGA), X-선형광분석(X-Ray Fluorescence, XRF), 전자탐 침미량분석(Electron Probe Micro-Analysis, EPMA) 등을 실시하였다.
세피올라이트의 가열에 의한 결정구조의 변화를 관찰하기 위하여 300, 500, 700, 800, 900 ℃의 온도에서 각각 1시간씩 가열 후 X-선 회절분석을 실시하였다. 가열실험은 자기도가니를 이용하여 시료 분말을 전기로에서 가열하였고, 비정방위 시료의 상태로 X-선 회절분석을 실시하였다.
, 2008)가 있는데, 이곳 시료의 분석결과에서 이들 Fe-세피올라이트와 유사한 화학성분을 나타냈다. 전술한 바와 같이, Sep-1시료에도 아주 소량의 스멕타이트가 포함되어 있기 때문에 이 세피올라이트 시료의 화학성분에 대해서는 EPMA 분석도 추가하여 검토하였다.
조사지역의 현무암체와 단층파쇄대 및 단층점토에 대하여 다양한 시료를 채취하였고, 모든 시료에 대하여 X-선 회절분석을 실시하였다. X-선 회절분석 결과, 현무암에는 사장석이 주로 나타났으며, 스멕타이트와 함께 휘석과 자철석이 소량 수반되었다.
대상 데이터
1. 경북 포항시 남구 동해면 금광리 일대의 전기 마이오세 현무암층 내에 3-9 m 정도의 폭을 가진 단층파쇄대를 관찰하였으며, 이 단층파쇄대의 중심부에 좁고 길게 연장되어 있는 약 5-10 cm의 폭을 가진 흑색의 단층점토를 발견하였다.
암석 및 광물시료의 화학성분분석을 위해서 XRF, EPMA, 전자현미경의 EDS 등을 사용하였다. Table 2에서는 파쇄대 중심부에 나타나는 암색의 단층점토와, 파쇄대내의 변질암석, 주변의 신선한 모암의 XRF에 의한 화학분석의 결과를 나타냈다.
데이터처리
세피올라이트 시료의 정확한 화학성분을 알기 위하여 EPMA분석을 실시하였으며, 그 결과를 Table 3에 나타냈다. 전자현미경의 EDS와 XRF 분석에서 이 광물시료에서는 Si, Fe, Mg, Al의 성분이 주성분인 것으로 나타나 이들 원소에 대하여 분석하였다.
이론/모형
EPMA 분석은 부산대학교 공동실험실습관의 JEOL사의 JXA-8530F 모델의 FE-EPMA를 사용하여 분석하였으며, 분석조건은 High Voltage 10 KeV, Probe current range 20 nA, beam size 10 µm로 분석하였다.
X-선형광분석은 부경대학교 공동실험실습관에 의뢰하여 실시하였으며, 장비는 SHIMADZU (Japan)사의 XRF-1700 모델을 이용하여 4 kW Rh-Ka X-ray Tube의 조건으로 Glass bead 정량법을 사용하여 분석을 실시하였다.
시차열분석 및 열중량분석은 기초과학지원연구원 부산센터의 SDT Q600 모델을 이용하여 분석 하였으며, 상온부터 950 ℃까지의 범위에서 가열 속도 10 ℃/min의 조건으로 측정하였다.
적외선분광분석은 부산대학교 공동실험실습관의 Spectrum GX 모델의 장비를 사용하여, 적외선 범위(파수 4000-400 cm-1)에서 KBr 정제법으로 측정하였다.
주사전자현미경은 부산대학교 공동실험실습관의 SUPRA40 VP 모델의 FE-SEM 장비를 활용하였으며 가속전압은 15 kV로 관찰하였고, 투과전자현미경은 기초과학지원연구원 부산센터의 JEM 2011 모델을 이용하여 200 kV의 가속전압으로 관찰하였다.
성능/효과
시차열분석과 열중량분석의 그래프의 모습에서도 일반적인 Mg-세피올라이트는 구간의 경계가 뚜렷하고 날카로운 흡열 및 발열반응피크를 보이는 반면, Fe-세피올라이트는 완만한 감소구간과 미약한 피크들을 보이고 있는 것이 특징적으로 나타났다.
77 wt%를 나타냈다. 이 결과로 볼 때, 이 지역의 세피올라이트는 일반적인 Mg형의 세피올라이트가 아니며, Fe를 다량 포함하는 세피올라이트인 것으로 볼 수 있다.
2. 이 단층점토에 대해 XRD, FTIR, DTA/TGA, SEM, TEM, XRF, EPMA 등으로 자세히 분석한 결과, XRD에 의한 결정구조분석과 전자현미경 (SEM, TEM)에 의한 결정형태 분석 등으로 보아 미세한 섬유상 형태를 가진 세피올라이트에 해당 되는 것으로 나타났다. 또한 XRF, EPMA에 의한 화학성분 분석의 결과, 전철로서 FeO가 약 11 wt% 정도로 철을 다량 함유하는 Fe-세피올라이트 인것으로 확인되었다.
후속연구
4. 이곳에 산출된 Fe-세피올라이트는 세계적으로 드물게 보고된 광물이며, 이러한 특이 광물의 형성 조건을 규명하는 것은 단층작용과 지질구조사의 과정을 해석하는데 유용한 자료를 제공할 수 있으므로 더 많은 검토가 요구된다.
이곳에 산출된 Fe-세피올라이트는 세계적으로 드물게 보고된 광물이며, 이러한 특이 광물의 형성 조건을 규명하는 것은 단층작용과 지질구조사의 과정을 해석하는데 유용한 자료를 제공할 수 있으므로, 좀 더 범위를 확장하여 더욱 심도 깊은 광물학적, 지질학적, 성인적인 연구가 필요한 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
세피올라이트란?
세피올라이트는 팔리고스카이트(palygorskite)와 화학조성과 결정구조가 유사한 함수마그네슘규산염 광물이며, 층상구조와 쇄상구조가 혼합된 찬넬 구조 혹은 리본구조라고 하는 특이한 결정구조를 지닌 점토광물이다(Brauner and Preisinger, 1956). 이로 인하여 세피올라이트는 다공질이고 가벼운 특성을 가지고 있다.
세피올라이트는 주성분에 따라 어떻게 변하는가?
세피올라이트는 주성분에 따라 Mg-세피올라이 트, Fe-세피올라이트, Al-세피올라이트 등 다양한 형태로 나타난다. 일반적으로 세피올라이트는 Mg 을 주성분으로 하는 Mg-세피올라이트의 형태로 주로 산출한다.
세피올라이트의 결정형태를 SEM으로 관찰한 결과는?
단층점토에서 산출된 세피올라이트의 결정형태 를 관찰하기 위하여 주사전자현미경(SEM)과 투과 전자현미경(TEM)의 관찰을 실시하였다. 우선 SEM 으로 관찰해 보면 솜털이나 깃털 같은 형태를 나타 냈으며, 배율을 높여 자세히 관찰해 보면 길쭉한 형태들이 집합된 형태를 나타냈다(Fig. 7).
참고문헌 (24)
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