[논문]울릉도 곰바위용결응회암 내 흑요암의 산출특징과 성인

임지현; 추창오

doi:10.9719/eeg.2017.50.2.105

울릉도 곰바위용결응회암 내 흑요암의 산출특징과 성인
Occurrence and Genesis of Obsidian in Gombawi Welded Tuff, Ulleung Island, Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.50 no.2, 2017년, pp.105 - 116

초록
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이 연구의 목적은 울릉도 남서부 지역에 분포하는 흑요암의 화산학적, 광물학적 특징을 통하여 흑요암의 성인과 산출의미를 고찰하는 데 있다. 흑요암은 곰바위용결응회암 하부에서 국부적으로 발달하며, 다양하고 복잡한 조직과 유동띠가 관찰된다. 흑요암은 알칼리장석 반정과 응회암 및 조면암의 암편과 혼재하여 산출된다. 흑요암은 파동형, 렌즈상의 덩어리로 산출되거나 파쇄된 흑요암 입자들로 인해 얇은 층리로 발달한다. 진주상 균열, 둥근 또는 구형균열과 같은 냉각균열이 특징적으로 발달하는데, 이는 빠르게 냉각하여 규산질이 풍부한 비정질 상태의 흑요암이 형성되었음을 지시한다. 수화작용은 흑요암의 가장자리에서 상대적으로 현저하여 변질띠를 이룬다. 흑요암의 유리질 기질에는 자형의 새니딘과 아노소클레이스 같은 알칼리장석 반정 외에도, 투휘석, 흑운모, 티탄철석, 철산화물 등이 수반된다. 특히 산점상의 미세결정들은 대부분 알칼리장석류와 티탄철석으로 구성된다. EPMA 정량분석 결과, 흑요암의 유리 기질부는 조면암질 조성을 보이며, 철 함량은 약 3 wt.%로 높은 편이다. 본 흑요암은 용암돔이나 칼데라의 붕괴에 의하여 고온상태에서 역-화산재 흐름 퇴적물이 계곡부로 운반된 후, 차가운 지표면과 접촉하였으며 유동성을 띠는 가운데서 급랭하여 형성된 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to provide the information on genesis of obsidian occurring in the southwestern part of Ulleung Island, Korea, and to discuss its implications for volcanic activity through volcanological and mineralogical properties of obsidian. Obsidian occurs locally at the lower part of the Gombawi welded tuff, showing various complex textures and flow banding. Though obsidian is mostly homogeneous, it is closely associated with alkali feldspar phenocrysts, reddish tuff, and greyish trachyte fragments. The obsidian occurs as wavy, lenticular blocks or lamination composed of fragments. Cooling fractures developed on obsidian glass are characterized by perlitic cracks, orbicular or spherical cracks, indicating that obsidian rapidly quenched to form an amorphous silica-rich phase. It is evident that hydration took place preferentially at the outer rim relative to the core of obsidian, forming alteration rinds. The glassy matrix of obsidian includes euhedral alkali feldspars, diopside, biotite, ilmenite, and iron oxides. Microlites in glassy obsidian are composed mainly of alkali feldspars and ilmenite. Quantitative analysis by EPMA on the obsidian glass part shows trachytic composition with high iron content of 3 wt.%. Accordingly, obsidian formed with complex textures under a rapid cooling condition on surface ground, with slight rheomorphism. Such results might be induced by collapse of lava dome or caldera, which produced the block-and-ash flow deposit and the transportation into valley while keeping high temperatures.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구의 목적은 울릉도 남서부 지역에 분포하는 곰바위용결응회암 내에서 산출하는 흑요암의 발달특징과 광물학적 특성분석을 통하여 그 성인을 고찰하는데 있다.

가설 설정

(b) Massive bed characterized by the block-and-ash flow deposit. (c) Basaltic boulders with varying sizes in reddish brown tuff matrix. (d) Pebble-sized breccia and fragmented obsidian scattered in tuff.

제안 방법

흑요암의 조직관찰을 위해 대표적인 시료를 선별하여 한국지질자원연구원에서 연마편을 제작하였다. 분말시료는 암석을 파쇄한 다음, 실체현미경을 이용하여 미세암편과 반정광물이 제거된 흑색 유리질 입자를 선별하여 만들었다.
범위 하에서 이루어졌다. 분석 전 시료는 분말로 제작한 후, KBr과 혼합한 펠릿으로 제작하여 투과율(transmittance)을 측정하였다.
회절 패턴은 Cu target(CuKα: 40 kV, 30 mA)을 이용하여 3-65° 2θ 구간에서 0.01° 스텝 하에서,스텝 당 0.25초 간격으로 획득하였다.
흑요암 내 비정질의 함량계산과 광물동정은 한국지질자원연구원 지질자원분석센터의 X-선 회절분석(X-ray diffraction(XRD), Philip X’Pert MPD)을 이용하여 수행되었다.
흑요암 유리질에 대한 분광학적 분석은 경북대학교 공동실험실습관의 적외선분광기(fourier transform infrared(FT-IR) spectrometer, Perkin-Elmer Frontier)를 이용하여 분해능 1 cm^-1, 파수(wave number) 4000-400 cm^-1 범위 하에서 이루어졌다. 분석 전 시료는 분말로 제작한 후, KBr과 혼합한 펠릿으로 제작하여 투과율(transmittance)을 측정하였다.
구시료는 울릉읍 서면 해안 인근에 분포하는 곰바위용결응회암 하부에서 발달하는 흑요암이다. 흑요암의 조직관찰을 위해 대표적인 시료를 선별하여 한국지질자원연구원에서 연마편을 제작하였다. 분말시료는 암석을 파쇄한 다음, 실체현미경을 이용하여 미세암편과 반정광물이 제거된 흑색 유리질 입자를 선별하여 만들었다.

대상 데이터

구시료는 울릉읍 서면 해안 인근에 분포하는 곰바위용결응회암 하부에서 발달하는 흑요암이다. 흑요암의 조직관찰을 위해 대표적인 시료를 선별하여 한국지질자원연구원에서 연마편을 제작하였다.

데이터처리

25초 간격으로 획득하였다. 배경치를 포함한 전체패턴을 대상으로 Siroquant 프로그램 v3.0을 이용하여 광물함량과 비정질의 양을 계산하였다.

이론/모형

흑요암의 조직관찰과 흑요암 내 유리질, 반정광물, 미세결정의 주성분원소 정량분석은 경상대학교 공동실험실습관의 전자현미분석기(electron probe X-raymicroanalyzer(EPMA), JEOL JXA-8100)를 이용하여 수행되었다. 흑요암 표면의 미세조직관찰과 EDS(energy dispersive spectrometer)에 의한 반정량분석은 한국기초과학연구원 대구센터의 고분해능주사전자현미경(high resolution scanning electron microscope(HR-SEM),Hitachi S-4800)을 이용하여 수행되었다.
흑요암의 조직관찰과 흑요암 내 유리질, 반정광물, 미세결정의 주성분원소 정량분석은 경상대학교 공동실험실습관의 전자현미분석기(electron probe X-raymicroanalyzer(EPMA), JEOL JXA-8100)를 이용하여 수행되었다. 흑요암 표면의 미세조직관찰과 EDS(energy dispersive spectrometer)에 의한 반정량분석은 한국기초과학연구원 대구센터의 고분해능주사전자현미경(high resolution scanning electron microscope(HR-SEM),Hitachi S-4800)을 이용하여 수행되었다.

성능/효과

8a). EDS 분석에 의하면 유리질 부분은 Si, Al, Ti, Fe, Na, K가 확인되며, 이들 구성비는 EPMA 분석치와도 잘 일치한다. 일메나이트는자형의 포유물로 존재하며, 유리질의 기질이 이를 둘러싸는 양상을 보인다(Fig.
흑요암에는 미세결정 또는 장석류의 반정이 흔히 포함되므로 1000 cm^-1 이하에서는 Si-O 결합에 의한 흡수 띠가 나타난다. 본 흑요암에서는 XRD 분석상 비정질의 함량이 높은 시료에서 흑요암 고유의 실리카 특성이 강하며, 장석류가 많이 함유될수록 800-500 cm^-1 범위에서 Si-O, AlO 결합에 의한 흡수 띠가 복잡하게 나타난다. 한편,FT-IR 분석 결과에 의하면 석영에 의한 흡수 띠는 확인되지 않으므로 흑요암에는 석영이 존재하지 않는 것으로 해석된다.
본 흑요암에서는 점토광물과 같은 함수성 이차변질 광물이 생성되지 않았으며, 독특한 수화변질 조직을 고려할 때, 수화작용은 비교적 약하게 일어난 것으로 보인다.

후속연구

추후 연구에서 흑요암의 실리카 자체의 무질서-질서도의 특성연구, 흑요암 내 물의 기원, 포유물의 특성연구가 보완된다면 흑요암의 성인을 보다 명확하게 설명할 수 있을 것으로 기대된다.

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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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