Supergene Chloritization and Vermiculitization in Hornblende Gneiss, the Cheongyang Area, Korea

청양지역 각섬석 편마암의 녹니석화 및 질석화 작용 연구

A biotite that substantially altered to chlorite and vermiculite in hornblende gneiss from Cheonyang, Korea, has been investigated with electron microprobe analysis. The data show the general variational trends of Ti and K-leaching with increased weathering. However, the chloritization is characterized by Si- conservative reaction and relatively dramatic increase of Al-for-(Fe+Mg) octahedral substitution, whereas the vermiculitization is characterized by total Mg-conservative and Ca-enriching exchange reaction. In the initiating stage the vermiculitization proceeded in a continuous decrease of the Al-for-Si tetrahedral substitution and an increase of the Al-for-(Fe+Mg) octahedral substitution, supporting the currently accepted weathering process. But it differs in the late stage, in which AI(IV) and Fe increase significantly. Recalculations of the structural formular for vermiculite on the basis of several assumptions indicate that the oxidation of Fe is necessary for vermiculite to form the reasonable strutural formular. The relative timing of the oxidation of Fe probably occurs in the late stage, supported by the substantial increase of the Al-for-Si tetrahedral substitution.

청양지역의 각섬석편마암을 구성하는 흑운모는 심한 변질작용을 받아 녹니석화 및 질석화되어있다. 흑운모와 변질작용의 산물들에 대한 체계적인 전자현미분석은 이들 변질작용의 진행과정에서의 화학적 변화양상에 대한 중요한 정보를 제공해 준다. K와 Ti의 이탈작용은 두 변질작용에서 모두 나타나는 공통된 현상이지만, 흑운모의 사변체화 팔면체에서의 치환양상은 두 작용에서 전혀 다르게 나타난다. 그러나, 두 작용은 모두 층간의 전기적 균형을 이루려는 치환양상을 보이고 있다. 녹니석화 작용에서는 사면체내의 Si수가 일정하게 유지되며, 팔면체내에서의 Fe 및 Mg에 대한 Al의 치환양상이 두드러지게 나타난다. 이와는 달리, 질석화작용의 경우, 초기에는 일반적인 변질작용의 경향과 일치하는 dioctahedral화 되는 치환작용, 즉, Al의 팔면체에 대한 치환도가 증가하는 경향을 보이지만, 후기에서는 Al의 사면체로의 치환과 Fe의 팔면체 치환이 두드러지게 나타나는데, 이는 Fe의 양의 증가와 산화작용에 의한 결과로 생각된다. 두 변질작용은 모두 하나의 흑운모 구조가 곧바로 하나의 녹니석 및 질석으로 변화하는 과정과 두개의 흑운모 구조가 하나의 녹니석 및 질석으로 변화하는 과정이 제시되어 있는데, 현미경관찰 결과 및 화학적인 변화양상 등을 고려하여 볼 때, 녹니석화작용의 경우는 후자의 변화과정이 우세하였을 가능성이 높으며, 이 작용에 의해 변질과정이 요구되는 Al의 자체공급도 가능할 수 있다. 반면에 질석화 작용은 전자의 변화과정이 우세하였을 것으로 보이는데, 후기의 치환작용에서 요구되는 Fe의 증가는 보다 드물게 병행된 두개의 흑운모층이 하나의 질석으로 되는 작용의 결과로 생각할 수 있다. 질석화작용은 Fe의 전하상태가 매우 중요한 역할을 하는 것으로 보이는데, 이에 대한 해석을 위하여 몇가지 가정하에서 구조식을 재계산하여 보았다. 그 결과 질석에 적절한 구조식이 되기 위해서는 상당량의 Fe의 산화를 요구하게 되는 것으로 나타났다. 산화작용의 시기는 확실하지는 않지만, 치환작용변화가 일어난 질석화작용의 후기일 가능성이 높다.