포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지의 현무암 비교 분석 Petrological Study on Basaltic Rocks of the Daljeon-ri Columnar Joint and the Noeseongsan Noerok Site in Pohang, Korea원문보기
포항 달전리 주상절리(천연기념물 제415호)와 뇌성산 뇌록산지(천연기념물 제547호)는 중요한 지질 유산적 가치를 지니고 있기 때문에 두 지역의 현무암체에 대한 암석학적 연구를 수행하였다. 달전리 주상절리의 현무암은 감람석과 휘석이 반정으로 나타나며 침상의 사장석, 휘석, 불투명 광물 등이 기질을 이루는 반상조직을 보인다. 반면 뇌록산지의 현무암은 미정질의 기질에 사장석, 감람석, 휘석 반정을 함유하고 있으며, 사장석 반정이 특징적으로 나타난다. 또한, 전암대자율, XRD, XRF 분석 결과에서도 두 지역의 현무암은 서로 뚜렷이 구분되는 특성을 가진다. 화학분석 결과를 TAS와 Zr-Ti 다이어그램에 도시 결과, 전자는 대부분 알칼리 계열의 포노테프라이트(phonotephrite)의 조성을 가지며 판내부환경(within-plate basalt)에서 형성된 것으로 판단되며, 후자는 칼크-알칼리 계열의 현무암질 안산암 내지 안산암 조성을 가지며, 화산호(volcanic arc basalt)의 영역에 도시된다. 따라서 두 현무암은 기원 맨틀 물질에 차이가 있으며, 이러한 차이는 신생대 마이오세의 지체구조 환경 변화에 기인한 것으로 판단된다.
포항 달전리 주상절리(천연기념물 제415호)와 뇌성산 뇌록산지(천연기념물 제547호)는 중요한 지질 유산적 가치를 지니고 있기 때문에 두 지역의 현무암체에 대한 암석학적 연구를 수행하였다. 달전리 주상절리의 현무암은 감람석과 휘석이 반정으로 나타나며 침상의 사장석, 휘석, 불투명 광물 등이 기질을 이루는 반상조직을 보인다. 반면 뇌록산지의 현무암은 미정질의 기질에 사장석, 감람석, 휘석 반정을 함유하고 있으며, 사장석 반정이 특징적으로 나타난다. 또한, 전암대자율, XRD, XRF 분석 결과에서도 두 지역의 현무암은 서로 뚜렷이 구분되는 특성을 가진다. 화학분석 결과를 TAS와 Zr-Ti 다이어그램에 도시 결과, 전자는 대부분 알칼리 계열의 포노테프라이트(phonotephrite)의 조성을 가지며 판내부환경(within-plate basalt)에서 형성된 것으로 판단되며, 후자는 칼크-알칼리 계열의 현무암질 안산암 내지 안산암 조성을 가지며, 화산호(volcanic arc basalt)의 영역에 도시된다. 따라서 두 현무암은 기원 맨틀 물질에 차이가 있으며, 이러한 차이는 신생대 마이오세의 지체구조 환경 변화에 기인한 것으로 판단된다.
The basaltic rocks of Daljeon-ri columnar joint (Natural Monuments # 415) and Noeseongsan Noerok site (Natural Monuments # 547) were analysed in order to understand basalt types of two areas. The basaltic rocks of the Pohang Daljeon-ri columnar joint show a typical porphyritic texture containing phe...
The basaltic rocks of Daljeon-ri columnar joint (Natural Monuments # 415) and Noeseongsan Noerok site (Natural Monuments # 547) were analysed in order to understand basalt types of two areas. The basaltic rocks of the Pohang Daljeon-ri columnar joint show a typical porphyritic texture containing phenocrysts (olivine and clinopyroxene) and groundmasses composed of clinopyroxene, plagioclase, and opaque minerals,. In contrast, basaltic rocks of Noeseongsan Noerok are characterized by fine-grained groundmass with large phenocrysts of plagioclase. Other analysis such as magnetic susceptibility, X-ray diffraction and X-ray fluorescence also support the petrological differences of two basalt rocks. The Daljeon-ri basaltic rocks are plotted on phonotephrite volcanic rocks of alkaline series in TAS(total alkali silica), and on within plate basalt in Zr-Ti diagram. The Noeseongsan basalts, on the other hand, are plotted on basaltic andesite to andesite of sub-alkaline series in TAS, and on volcanic arc basalt in Zr-Ti diagram. These results indicate that the original mantle materials between two basalt rocks were different each other, which probably originated from the change of a tectonic setting in the southeastern Korean peninsula during the Miocene.
The basaltic rocks of Daljeon-ri columnar joint (Natural Monuments # 415) and Noeseongsan Noerok site (Natural Monuments # 547) were analysed in order to understand basalt types of two areas. The basaltic rocks of the Pohang Daljeon-ri columnar joint show a typical porphyritic texture containing phenocrysts (olivine and clinopyroxene) and groundmasses composed of clinopyroxene, plagioclase, and opaque minerals,. In contrast, basaltic rocks of Noeseongsan Noerok are characterized by fine-grained groundmass with large phenocrysts of plagioclase. Other analysis such as magnetic susceptibility, X-ray diffraction and X-ray fluorescence also support the petrological differences of two basalt rocks. The Daljeon-ri basaltic rocks are plotted on phonotephrite volcanic rocks of alkaline series in TAS(total alkali silica), and on within plate basalt in Zr-Ti diagram. The Noeseongsan basalts, on the other hand, are plotted on basaltic andesite to andesite of sub-alkaline series in TAS, and on volcanic arc basalt in Zr-Ti diagram. These results indicate that the original mantle materials between two basalt rocks were different each other, which probably originated from the change of a tectonic setting in the southeastern Korean peninsula during the Miocene.
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문제 정의
이번 연구에서는 이 천연기념물을 대상으로 하였으며, 신생대 마이오세 퇴적분지인 포항분지와 장기분지에 위치하고 있다. 이에 신생대 마이오세 퇴적분지에 대한 층서 관계를 살펴보았으며, 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지를 구성하고 있는 두 현무암질암에 대해 암석학적 특징을 비교하고자 하였다. 이번 연구의 결과는 경관적으로 뛰어난 다양한 지질유산에 대한 가치와 중요성을 더욱 증대시켜줄 수 있는 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
포항 달전리 주상절리 및 뇌록 산출지 일대에 분포하는 암석에 대해 광물학적 특성을 알아보기 위해 광역적인 지질조사를 바탕으로 지질 시료를 확보하였다. 이를 편광현미경분석 및 X-선 회절 분석을 실시하여 구성광물을 파악하였다.
제안 방법
Collimator mask는 34 mm, Cu mask, 최대허용 전압·전류는 30 kv, 170 mA이며, 경원소가 전압에 영향을 많이 받기 때문에 분석 순서를 Na, Ma, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe 순으로 설정하였다.
전암대자율 측정은 전암대자율 측정기 SM30(GF Instruments社, Czech)을 이용하였다. X-선 형광분석은 경상대학교 공동실험실습관에서 보유하고 있는 X-선형광분석기(S8 TIGER, Bruker AXS)를 이용하였다. Collimator mask는 34 mm, Cu mask, 최대허용 전압·전류는 30 kv, 170 mA이며, 경원소가 전압에 영향을 많이 받기 때문에 분석 순서를 Na, Ma, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe 순으로 설정하였다.
또한 구성광물 동정의 경우 더욱 정밀하게 하기 위해 추가적으로 X-선 회절 분석을 실시하였다. X-선 회절 분석은 경상대학교에서 보유하고 있는 Bruker社의 D8 Advance를 이용하였으며, 분석 조건은 40 kV, 40 mA하에서 구간은 5~90o, 스텝간격은0.02o, 주사시간은 0.3초로 설정하였다.
5). 두 현무암의 기질은 미정질로 편광현미경하에서 동정이 어려워 X선 회절 분석을 통해 추가적으로 구성광물을 동정하였다. 포항 달전리 주상절리의 구성 광물은 방비석(analcime), 단사휘석, 알칼리장석, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 흑운모, 녹니석, 뇌성산 뇌록산지 일대 현무암은 안데신, 단사휘석, 몬모릴로나이트 등이 동정되었다(Fig.
Collimator mask는 34 mm, Cu mask, 최대허용 전압·전류는 30 kv, 170 mA이며, 경원소가 전압에 영향을 많이 받기 때문에 분석 순서를 Na, Ma, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe 순으로 설정하였다. 또한 구성광물 동정의 경우 더욱 정밀하게 하기 위해 추가적으로 X-선 회절 분석을 실시하였다. X-선 회절 분석은 경상대학교에서 보유하고 있는 Bruker社의 D8 Advance를 이용하였으며, 분석 조건은 40 kV, 40 mA하에서 구간은 5~90o, 스텝간격은0.
포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지는 포항분지와 장기분지에 각각 위치하고 있어, 분지의 충전물인 두 현무암체에 대한 암석학적 연구를 실시하였다. 이를 위해 전암대자율분석, 편광현미경분석, X-선 회절 분석, X-선 형광분석을 통해 광물 조합 및 지구화학적 특징을 비교하였다. 전암대자율 측정은 전암대자율 측정기 SM30(GF Instruments社, Czech)을 이용하였다.
이번 연구에서는 천연기념물로 지정된 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지에 분포하는 두 현무암체에 대한 암석학적 특징을 비교하였다. 이를 위해 한반도 남동부에 대한 지질구조에 대해 문헌조사 및 광역적인 지질조사를 실시하였다. 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지는 포항분지와 장기분지에 각각 위치하고 있어, 분지의 충전물인 두 현무암체에 대한 암석학적 연구를 실시하였다.
포항 달전리 주상절리 및 뇌록 산출지 일대에 분포하는 암석에 대해 광물학적 특성을 알아보기 위해 광역적인 지질조사를 바탕으로 지질 시료를 확보하였다. 이를 편광현미경분석 및 X-선 회절 분석을 실시하여 구성광물을 파악하였다. 편광현미경 분석 결과, 포항 달전리 현무암의 경우 감람석과 휘석을 반정으로 하는 반상조직을 가지며, 사장석 반정은 거의 나타나지 않는다.
이번 연구에서는 천연기념물로 지정된 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지에 분포하는 두 현무암체에 대한 암석학적 특징을 비교하였다. 이를 위해 한반도 남동부에 대한 지질구조에 대해 문헌조사 및 광역적인 지질조사를 실시하였다.
, 2007; Kim and Jwa, 2010). 이에 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록 산출지 일대에 분포하는 현무암질암에 대하여 전암 대자율을 측정한 후 비교하였다. 포항 달전리 주상절리의 경우 전체적인 전암대자율 값을 알아보기 위해 주상절리가 노출된 사면의 서측에서 동측에 이르기까지 크게 세부분으로 나누어 측정하였다.
이를 위해 한반도 남동부에 대한 지질구조에 대해 문헌조사 및 광역적인 지질조사를 실시하였다. 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지는 포항분지와 장기분지에 각각 위치하고 있어, 분지의 충전물인 두 현무암체에 대한 암석학적 연구를 실시하였다. 이를 위해 전암대자율분석, 편광현미경분석, X-선 회절 분석, X-선 형광분석을 통해 광물 조합 및 지구화학적 특징을 비교하였다.
포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산출지 일대에 분포하는 두 현무암체에 대해 지구화학적 특성을 비교하였다(Table 1). 포항 달전리 주상절리를 구성하고 있는 암석의 경우 SiO2의 함량은 51.
이에 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록 산출지 일대에 분포하는 현무암질암에 대하여 전암 대자율을 측정한 후 비교하였다. 포항 달전리 주상절리의 경우 전체적인 전암대자율 값을 알아보기 위해 주상절리가 노출된 사면의 서측에서 동측에 이르기까지 크게 세부분으로 나누어 측정하였다. 측정 결과, 포항 달전리 주상절리 구성하고 있는 현무암의 경우 북서쪽 지점은 14.
한반도 남동부에 분포하고 있는 천연기념물 제415호 포항 달전리 주상절리에 대한 암석학적 연구를 실시하였으며, 이를 뇌성산 뇌록산지 일대 현무암체와 비교하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
대상 데이터
, 2005; Dowling and Newsome, 2006, Dowling and Newsome, 2008), 특히 국립문화재연구소에서는 지속적으로 포항 인근에 발생하고 있는 지진 발생 등으로 인하여 천연기념물로 지정되어 있는 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지에 대해 ‘중점관리대상’으로 지정하여 정기적으로 보존 관리를 위한 모니터링을 수행하고 있다. 이번 연구에서는 이 천연기념물을 대상으로 하였으며, 신생대 마이오세 퇴적분지인 포항분지와 장기분지에 위치하고 있다. 이에 신생대 마이오세 퇴적분지에 대한 층서 관계를 살펴보았으며, 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지를 구성하고 있는 두 현무암질암에 대해 암석학적 특징을 비교하고자 하였다.
이론/모형
이 연구를 위해 현지조사에 많은 도움을 주신 포항시청 관계자들과 심도 깊은 논문이 될 수 있도록 유익한 조언을 해주신 익명의 심사위원님께 감사드린다. 이 논문은 국립문화재연구소의 자체과제인 한국의 지질 다양성 연구[NRICH-1805-A15F-1]에 의해 진행되었다.
이를 위해 전암대자율분석, 편광현미경분석, X-선 회절 분석, X-선 형광분석을 통해 광물 조합 및 지구화학적 특징을 비교하였다. 전암대자율 측정은 전암대자율 측정기 SM30(GF Instruments社, Czech)을 이용하였다. X-선 형광분석은 경상대학교 공동실험실습관에서 보유하고 있는 X-선형광분석기(S8 TIGER, Bruker AXS)를 이용하였다.
성능/효과
1) 포항 달전리 주상절리는 신생대 마이오세 현무암질 마그마의 관입에 의해 형성되었으며, 단면의 형태는 대부분 5~6각형으로 나타난다. 반면 우리나라내 유일한 뇌록 산출지로 알려진 뇌성산 뇌록 산출지는 뇌성산 현무암질암 내에 맥상 또는 간극 충전형태로 뇌록이 관찰되며, 최근 광정산 사이 포항 블루밸리 조성 단지 내에서도 현무암 단열을 암맥상으로 뇌록이 관찰된다.
2) 포항 달전리 주상절리의 구성 암석은 미정질로 감람석, 휘석이 반정이 나타나는 반면 뇌성산 뇌록 산출지 일대 현무암질암은 사장석, 감람석, 휘석 반정으로 사정석 반정이 특징적으로 나타난다. 이러한 두 암석의 광물조합 및 조직은 기원 맨틀 물질의 차이에 따른 것으로 판단된다.
3) 두 현무암체에 대한 전암대자율 측정 결과, 뇌록 산출지 일대(포항 블루벨리)에 분포하는 뇌성산현무암은 포항 달전리 주상절리에 비해 다소 높은 값을 보이나, 대자율 값에 근거한 암석의 분류에서 두 암석은 모두 자철석 계열에 해당한다.
4) 두 암석에 대한 주성분 분석 결과를 바탕으로 TAS Diagram에 도시해보면 포항 달전리 주상절리는 알칼리 계열의 포노테프라이트(Phonotephrite), 뇌성산 현무암질암은 현무암질 안산암 내지 안산암 영역에 해당한다. 또한 Zr-Ti 도표 상에서 포항 달전리 주상절리는 판 내부 환경 현무암(within-plate basalt), 뇌성산 현무암질암은 화산호 현무암(volcanic arc basalt)영역에 해당한다.
SiO2의 함량은 뇌성산 현무암질에서 다소 높게 측정된 반면 Na2O, K2O의 함량은 포항 달전리 주상절리에서 높게 측정 되어 구분되어진다. 주원소 분석 결과를 TAS(total alkaline silica)도에 도시해보면 포항 달전리 주상절리는 알칼리 계열의 포노테프라이트(phonotephrite)에 도시된 반면 뇌성산 현무암질암은 비알칼리암(sub-alkaline) 계열의 현무암질 안산암 내지 안산암 영역에 도시된다(Fig. 7a). 포항 달전리 주상절리는 포항분지 내에 분포하는 달전현무암에 대한 기존 연구 결과와 잘 부합한다(Song et al.
측정 결과, 포항 달전리 주상절리 구성하고 있는 현무암의 경우 북서쪽 지점은 14.5~21.5(×10-3SI), 북쪽지점은 10.7~14.6(×10-3SI), 북동쪽 지점은 10.6~16.8(×10-3SI)의 범위를 보인다.
이를 편광현미경분석 및 X-선 회절 분석을 실시하여 구성광물을 파악하였다. 편광현미경 분석 결과, 포항 달전리 현무암의 경우 감람석과 휘석을 반정으로 하는 반상조직을 가지며, 사장석 반정은 거의 나타나지 않는다. 기질은 미정질로서 감람석, 휘석, 사장석, 불투명광물 등을 포함하고 있다.
두 현무암의 기질은 미정질로 편광현미경하에서 동정이 어려워 X선 회절 분석을 통해 추가적으로 구성광물을 동정하였다. 포항 달전리 주상절리의 구성 광물은 방비석(analcime), 단사휘석, 알칼리장석, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 흑운모, 녹니석, 뇌성산 뇌록산지 일대 현무암은 안데신, 단사휘석, 몬모릴로나이트 등이 동정되었다(Fig. 6).
후속연구
이에 신생대 마이오세 퇴적분지에 대한 층서 관계를 살펴보았으며, 포항 달전리 주상절리와 뇌성산 뇌록산지를 구성하고 있는 두 현무암질암에 대해 암석학적 특징을 비교하고자 하였다. 이번 연구의 결과는 경관적으로 뛰어난 다양한 지질유산에 대한 가치와 중요성을 더욱 증대시켜줄 수 있는 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
뇌성산 뇌록산지의 위치는?
한반도 남동부에 위치하고 있는 경북 포항에는 천연기념물 제415호로 지정되어 있는 포항 달전리 주상절리와 이로부터 약 20 km 정도 떨어진 곳에 최근 천연기념물 제547호로 지정된 뇌성산 뇌록산지가 있다(Fig. 1a).
포항 달전리 주상절리는 무엇에 의해 형성되었나?
1a). 과거 채석 과정에서 발견된 포항 달전리 주상절리는 신생대 마이오세에 관입한 현무암질 마그마에 의해 형성되었으며, 수직한 방향으로 주상절리가 잘 발달하고 있다. 주상절리의 규모는 높이 20 m, 길이 약 100 m에 달하고 있으며, 마치 병풍을 펼쳐 놓은 형상을 보인다(Fig.
포항 달전리 주상절리의 규모는?
과거 채석 과정에서 발견된 포항 달전리 주상절리는 신생대 마이오세에 관입한 현무암질 마그마에 의해 형성되었으며, 수직한 방향으로 주상절리가 잘 발달하고 있다. 주상절리의 규모는 높이 20 m, 길이 약 100 m에 달하고 있으며, 마치 병풍을 펼쳐 놓은 형상을 보인다(Fig. 1b).
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