[논문]석개재 지역 하부 막골층 탄산염암의 광물조성, 미세구조 및 지화학적 특성

박채원; 김하; 송윤구

doi:10.9719/eeg.2018.51.4.323

석개재 지역 하부 막골층 탄산염암의 광물조성, 미세구조 및 지화학적 특성
Mineralogical, Micro-textural, and Geochemical Characteristics for the Carbonate Rocks of the Lower Makgol Formation in Seokgaejae Section 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.51 no.4, 2018년, pp.323 - 343

박채원 (연세대학교 지구시스템과학과) , 김하 (연세대학교 지구시스템과학과) , 송윤구 (연세대학교 지구시스템과학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 석개재 지역 하부 막골층 탄산염암을 대상으로 광물조성, 미세구조 및 지화학적 특성을 분석하고 퇴적 환경에 영향을 준 유체의 특성에 대해 고찰해보았다. X-선 회절을 이용한 광물 정량 분석, SEM-BSE를 이용한 미세구조 분석에 근거하여 막골층 최하부와 하부의 탄산염암 미세구조를 4가지 Type으로 분류하고, EPMA 및 LA-ICP-MS를 이용해 각 Type 내 탄산염광물을 대상으로 주원소 및 미량원소를 분석하여 비교하였다. 다양한 크기의 반자형에서 타형의 돌로마이트 결정이 치밀하게 맞물린 구조를 갖는 Type 1과 다양한 크기의 자형에서 반자형의 돌로마이트 결정이 치밀하게 맞물린 구조를 갖는 Type 2의 돌로마이트는 상대적으로 높은 Mg/Ca ratio, 평평한 기울기의 REE 패턴, 낮은 또는 중간 이하의 Fe 함량, 낮은 Mn 함량 특성을 가진다. 돌로마이트가 광범위하고 치밀하게 맞물린 구조로 나타나는 것은 고염수로부터 지속적인 Mg 유입의 가능성을 지시한다. 반면, 세립질의 자형에서 타형의 돌로마이트 결정이 산재된 특성을 보이는 Type 3와 다양한 크기의 자형에서 반자형의 돌로마이트 결정을 갖는 Type 4는 Type 1, 2에 비해 돌로마이트 결정의 미세구조가 덜 치밀하게 맞물린 형태를 가진다. 또한 상대적으로 낮은 Mg/Ca ratio, MREE가 부화된 패턴, 중간 이상의 또는 높은 Fe 및 Mn 함량 특성을 가진다. 부분적인 돌로마이트화와 덜 치밀하게 맞물린 구조가 관찰되는 것은 해수와 염수의 혼합수 환경에서 Mg의 제한적인 유입을 지시한다. 또한 Type 4에서 나타나는 철함유 광물과 돌로마이트 결정에서 관찰되는 재결정화와 상대적으로 높은 Fe, Mn 함량을 갖는 특성은 속성 유체의 영향과 아산화 환경에 노출되면서 돌로마이트가 재결정화 작용을 받았을 가능성을 제시한다. 막골층 최하부와 하부의 주구성광물인 돌로마이트와 방해석의 광물학적, 미세구조적, 지화학적 분석을 종합한 결과, 최하부는 고염분의 대규모 퇴적수 영향을 받았고 하부는 담수와 해수의 혼합수 환경에서 속성 유체 영향을 받았음을 뒷받침한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study defines the mineralogical, micro-textural and geochemical characteristics for the carbonate rocks and discusses the fluids that have affected the depositional environment of the Lower Makgol Formation in Seokgaejae section. Based on analysis of X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectrometry (SEM-EDS), Electron Probe Micro Analyzer-Wavelength Dispersive X-ray Spectrometry (EPMA-WDS) and Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS), carbonate miorofacies in the basal and the lower members of the Makgol Formation are distinguished and classified into four types. Type 1 dolomite (xenotopic interlocking texture) and Type 2 dolomite (idiotopic interlocking texture) have relatively high Mg/Ca ratio, flat REE pattern, low Fe and Mn. Extensively interlocking textures in these dolomites indicate constant supply of Mg ion from hypersaline brine. Type 3 and Type 4 dolomite (scattered and loosely-aggregated texture) have relatively moderate Mg/Ca ratio, MREE enriched pattern, low to high Fe and Mn. These partial dolomitization indicate limited supply of Mg ion under the influx of meteoric water with seawater. Also, the evidence of Fe-bearing minerals, recrystallization and relatively high Fe and Mn in Type 4 indicates the influence of secondary diagenetic fluids under suboxic conditions. Integrating geochemical data with mineralogical and micro-textural evidence, the discrepancy between the basal and the lower members of the Makgol Formation indicates different sedimentary environment. It suggest that hypersaline brine have an influence on the basal member, while mixing meteoric water with seawater have an effect on the lower member of the Makgol Formation.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하부 오르도비스기 막골층이란 무엇인가?	하부 오르도비스기 막골층은 한반도 중동부의 대규모 탄산염암-쇄설성 규산염암 복합체(mixed carbonatesiliciclastic sequence)가 분포하는 캠브리아기-오르도비스기(Cambrian-Ordovician) 조선누층군의 태백층군에 속하며(Kobayashi, 1966; Cheong, 1969; Choi, 1998; Fig. 1a), 주로 천해성의 탄산염암(shallow water carbonates sequence)으로 구성되어 있다(Paik, 1987; Woo, 1999; Choi et al., 2004).
	탄산염암의 어떤 특성이 존재하는가?	탄산염암은 천해 탄산염암 대지(carbonate platform)에서 퇴적될 때 수 m 또는 수십 m 규모의 연속적인 상향천해화(shallowing-upward successions)를 이루며 퇴적되는데, 일부 구간에서 돌로마이트가 우세한 암상 또는 부분적으로 돌로마이트화된 암상이 반복적으로 퇴적되는 특성이 존재한다(Fischer, 1975; Hoffman, 1975; Wright, 1984; Goodwin et al., 1986; Anderson and Goodwin, 1990; Pratt et al.
	Type1과 Type2의 돌로마이트 결정은 상대적으로 높은 Mg/Ca ratio와 평평한 기울기의 REE패턴, 낮은 또는 보통 이하의 Fe 함량, 낮은 Mn 함량의 특성을 가지는데 이러한 이유는 무엇인가?	Type 1과 Type 2의 돌로마이트 결정은 상대적으로 높은 Mg/Ca ratio와 평평한 기울기의 REE 패턴, 낮은 또는 보통 이하의 Fe 함량, 낮은 Mn 함량의 특성을 가진다. 이는 고염수로부터의 지속적인 Mg 유입이 돌로마이트 형성에 영향을 주었음을 지시한다. 방해석 결정에서 Type 1은 LREE가 부화된 REE 패턴을 가지는 반면, Type 2는 평평한 기울기의 패턴을 가지며 이는 막골층 하부 Type 3와 Type 4 방해석 결정의 REE 패턴 및 총 REE 함량과 유사한 특성을 갖는다.

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