화성 암권의 진화해석을 위한 예비연구: 3가철 산화물의 자화특성

Magnetism of Ferric Iron Oxide and Its Significance in Martian Lithosphere

화성의 암권 진화 연구에서 최근 각광받는 광물은 적철석으로 대표되는 3가철 산화물이다. 물리적 방법의 하나인 잔류자화기억도 실험은 비파괴적이고 지구 기원이 아닌 고체 시료의 자화특성 규명에 유용하게 사용된다. 금번 연구에서는 알루미늄 농도를 조절하며 열수반응과 탈수반응을 통해 총 8개 성분의 3 가철 산화물을 합성하였다. 이들 시료에 대해 잔류자화기억도와 자화상실온도($T_N$)를 측정하였다. 3가철 산화물의 격자상수는 알루미늄의 3가철 함량이 증가하며 감소한다. 3 가철 산화물의 자화상실 온도 역시 알루미늄의 몰농도가 증가하며 감소한다. 알루미늄이 거의 첨가되지 않은 적철석의 $T_N$은 광물의 합성방법과 무관하게 대략 $690^{\circ}C$로 수렴한다. 탈수반응으로 합성된 3가철 산화물의 잔류자화기억도는 알루미늄의 함량에 거의 무관하게 매우 높지만, 열수반응으로 합성된 3가철 산화물의 잔류자화기억도는 알루미늄 함량이 증가하며 동반 상승한다. 상대적으로 쉽고 측정이 간단하며 비파괴적인 잔류자화기억도를 이용하면 추후 암석 내 3가철 산화물 입자의 성인 유추가 가능하며, 특히 화성의 암권 진화 규명에도 일조하리라 예상된다.

Martian satellite missions indicate that Martian equatorial plains are covered by ferric iron oxide. As a non-destructive technique, low-temperature treatment of remanent magnetization is effective in identifying magnetic minerals in rocks. In the present study, four sets of ferric iron oxides were prepared by aqueous alteration of ferrihydrite at warm conditions and four others by dehydration of goethite. As the amount of aluminous trivalent cations increases, crystallographic lattice parameters and N$\acute{e}$el temperatures decrease. Such declines originate from lattice distortion as the smaller aluminous trivalent cations substitue the larger terric irons. Whilst high remanence memory was observed for aqueously produced ferric iron oxide, low remanence memory was observed for dehydrated ferric iron oxide. In the future. magnetic remanence memory would be powerful in diagnosing the origin of ferric iron oxide.