• 한국광물학회지
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• 제8권2호
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• pp.108-117
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• 1995

옥천층군의 상부 이질암에 속하는 구룡산층내의 함흑연질셰일층준에서 흑연단괴가 산출된다. 이들 중 덕평과 조곡지역에서 산출되는 흑연질단괴는 두 지역 모두 장경 2cm 이하의 타원체가 주이며, 조곡지역의 단괴가 덕평지역의 단괴에 비하여 더욱 신장되어 있다. 덕평지역에서는 단괴가 초기 속성기간 중에 생성된 것임을 지시해 주는 조직이 단괴와 모암의 접촉부에서 관찰되는 반면 조곡지역에서는 이러한 조직이 관찰되지 않는다. 덕평지역 단괴의 주구성 광물은흑연, 인회석, 석영, 운모이고 조곡지역 단괴의 구성광물은 흑연, 석영, 운모이다. 덕평 및 조곡지역에서 산출되는 단괴내의 총탄소함량은 각각 40%, 5% 내외의 값을 갖는다. 덕평 및 조곡지역의 탄질물의 d002는 동인한 3.356~3.360$\AA$의 범위의 값을 가진다. 이는 고진화된 흑연의 저면간격에 해당되는 것으로, 두 지역의 변성상이 동일함을 의미한다.

• 자원환경지질
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• 제56권1호
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• pp.1-11
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• 2023

이번 연구에서는 2021년 ARA12B 탐사를 통해 동시베리아해 대륙붕의 서로 다른 수심을 갖는 2개의 정점에서 수집한 망가니즈단괴 440개[ARA12B-St52 (150 m, n = 239), ARA12B-St58i (73 m, n = 201)]에 대하여 형태학적·지화학적 분석을 수행하고, 수심에 따른 단괴의 특성 변화를 고찰하였다. 단괴의 크기는 두 정점 모두에서 3 cm 이상의 크기가 일반적이다. 그러나 단괴의 외형적 특징은 수심에 따라 크게 차이가 있다. 수심 150 m에서 획득된 단괴의 일반적인 형태는 거친 표면조직을 가지는 갈색-흑색의 판상형, 원통형 및 타원체형이다. 반면, 수심 73 m에서 회수된 단괴들은 매끄러운 표면을 가지는 노랑-갈색의 판상형 단괴가 대부분을 차지한다. 또한 단괴의 내부조직, 공극률 및 구성원소와 관련이 있는 크기와 무게 간 추세선의 기울기는 150 m의 단괴의 경우 약 1.60, 83 m 단괴는 약 0.84로 큰 차이가 있음이 확인되었다. 이는 단괴의 내부조직 및 화학조성에 차이로부터 기인한다. 단괴의 내부조직과 화학조성 분석 결과, 수심 150 m의 단괴들은 핵을 중심으로 두꺼운 Mn층과 얇은 Fe층들로 이루어진 반면, 83 m의 단괴들은 핵을 중심으로 얇은 Mn 및 Fe층이 교호하며 성장한다. 마이크로 X선 형광분석(µ-XRF)을 통해 단괴의 절개면에서 분석된 평균 화학조성은 150 m 단괴의 경우 Mn 40.6 wt%, Fe 5.2 wt%, Mn/Fe 비 7.9이며, 83 m 단괴의 경우 Mn 10.3 wt%, Fe 19.0 wt%, Mn/Fe 비 0.6이다. 타 해역 단괴들의 화학조성과 비교한 결과 수심 150 m에서 회수된 단괴의 조성은 태평양의 페루 분지의 단괴들과 유사한 반면, 83 m에서 획득된 단괴의 조성은 태평양의 쿡 섬 또는 발트해의 단괴들과 유사하다. 관찰된 단괴들의 형태학적·지화학적 특성은 두 정점에서 뚜렷한 차이를 나타내며, 이는 북극해 대륙붕의 수심에 따라 단괴의 형성 당시의 환경적 조건에 명확한 차이가 있음을 지시한다.

• 광물과 암석
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• 제35권4호
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• pp.409-421
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• 2022

자연계에서 산출되는 망가니즈단괴 내 광물종 및 원소의 공간적 분포를 규명하는 것은 단괴의 형성 과정 중 변화하는 생성 환경 및 지화학적 조건에 대한 이해를 가능하게 한다. 최근의 라만 분광분석을 이용한 연구에서 구형으로 성장한 단괴의 성장에 따른 산화망가니즈 광물종의 변화에 대해 연구한 바 있으나, 상대적으로 천해에서 획득되는 비구형 단괴 내 광물종의 분포는 자세히 연구되지 않았다. 이에 본 연구에서는, 동시베리아해 천해(수심 약 73 m)에서 산출되는 판상의 비구형 망가니즈단괴 내 서로 다른 성장 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과를 바탕으로 단괴 내 광물종 및 해당 광물의 구조적 특성에 대하여 면밀히 연구하였다. 또한 에너지분산형 X-선 분광분석(energy dispersive spectroscopy, EDS)을 통하여 단괴 내부 구조 및 부수광물의 존재에 대하여도 관찰을 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 사용한 비구형 단괴의 내부는 중심으로 부터 외곽 방향으로 크게 핵, 철 기질부, Mn-Fe 층으로 구분되었다. Mn-Fe 층 내 서로 다른 성장 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과는 모든 방향에 대하여, 단괴 중심부로부터 외곽부로 신호 획득위치가 옮겨감에 따라 산화망가니즈 광물의 경우 터널형 광물의 비율이 감소하는 경향성을 관찰할 수 있었다. 이 때, 단괴 내 성장 방향에 따라 구성 광물의 상대적 비율 및 구조적 특성이 크게 다르다는 것이 확인되었다. 총 3가지의 실험 방향 중, 한 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과는, 철 수산화물의 비율이 낮고, 버네사이트나 토도로카이트와 같은 산화망가니즈 광물들의 결정도가 상당히 높다는 것을 보여주었다. 반면, 나머지 두 방향에서 획득된 신호를 분석한 결과, 산화망가니즈 광물들의 결정도가 매우 낮으며 비정질 내지는 결정도가 낮은 철 수산화물들의 비율이 높다는 것이 확인되었다. 이러한 결과는 비구형 단괴가 속성 과정으로 형성되는 동안 단일 단괴 내에서도 지화학적 조건에 차이가 있었다는 것을 지시한다. 더하여, 부수광물로서 암염이 일부 층에서 관찰되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 단괴 내 존재하던 해수의 증발로 인해 암염 결정이 형성되었음을 지시한다. 이처럼 본 연구에서는 라만 분광분석을 통해 비구형 단괴 내 광물종의 분포 및 구조적 특성에 대해 제시하였고 향후 본 연구 방법은 다양한 단괴 연구에 적용되어 지구물질의 지질학적 형성 과정에 대한 보다 세밀한 이해를 가능하게 할 것으로 기대된다.

• 한국광물학회지
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• 제30권4호
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• pp.219-227
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• 2017

북극해 망간단괴는 카라해, 바렌츠해 등에서 발견되었지만, 광물조성과 화학조성에 대해서는 정확하게 조사된 바가 없다. 이번 연구에서는 Arctic Expedition ARA07C 탐사를 통해 동시베리아 북부 해역에서 획득한 망간단괴에 대하여, 광물학적 및 지구화학적 특성을 파악하고, 이를 통하여 그 성인에 대하여 추정하였다. 망간단괴를 구성하는 주된 산화망간광물은 부서라이트, 버네사이트, 버나다이트 등이다. 망간단괴는 대체로 방사상대와 괴상대 조직을 나타내며, 층상대는 제한적으로 발달한다. 동시베리아해 망간단괴의 주요한 특징인 방사상대에는 주로 첨-구상조직이 발달한다. 동시베리아해 망간단괴는 태평양이나 인도양에서 산출되는 망간단괴에 비하여 Mn은 풍부하지만 Fe의 함량은 매우 부족하다. 단괴 외곽과 내부, 또는 미세조직에 따른 화학성분의 차이는 거의 없었다. 미세조직 간의 화학적 성분 차이가 거의 나타나지 않기 때문에 단괴는 성장하는 동안 하나의 성인을 가질 가능성이 크며, $Mn-Fe-(Cu+Ni+Co){\times}10$ 삼각도표에서 모두 속성기원을 지시한다. 북극해로 유입되는 대부분의 Mn은 강 또는 연안 침식에 의해 비롯되며, 이들 대부분이 북극해에 갇혀져 있기 때문에 동시베리아해 망간단괴에서 특징적으로 높은 Mn 함량을 나타내는 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지
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• 제25권4호
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• pp.189-204
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• 1990

태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대 서부의 KODOS(Korea Deep Ocean Study)지역에 분포하는 망간단괴의 성인과 분포, 그리고 분포 원인을 규명하기 위하여 망간단괴와 퇴적물을 채취하여 화학 및 광물학적 분석을 하였다. 이 지역의 망간단괴는 Mn/Fe 비 가 크고 구리, 니켈, 아연, 마그네슘, 토도로카이트 함량이 높으며 표면조직이 거친 속성기원의 망간단괴(S-형 망간단괴)와 철, 코발트, 버나다이트 함량이 높고 표면조직 이 매끈한 수성기원의 망간단괴(S-형 망간단괴) 그리고 화학 및 광물조성과 표면조직 이 두 기원의 중간성격을 띄는 망간단괴(R-S-형 망간단괴)로 구분된다. 성인 및 부존 밀도 등의 특성에 따라 KODOS-89 지역은 크게 4지역으로 구분된다. 즉, 부존밀도가 10 kg/m$^2$이하이고 수성기원의 망간단괴가 분포하는 최북단지역, 부존밀도가 1 kg/m$^2$ 내 외이고 속성기원의 망간단괴가 분포하는 남부 지역, 그리고 부존밀도가 10 kg/m$^2$ 이 상으로 높고 수성기원의 망간단괴가 분포하는 해저산지역으로 구분된다. 이러한 망간 단괴의 분포특성은 주로 위도에 따른 수층의 생산성 및 해저지형의 차이에 의해 기인 되었다고 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.477-486
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• 2012

북동태평양 대한민국 망간단괴 광구중 하나인 KR1 지역에서 망간단괴의 분포특성을 파악하기 위하여 정밀수심 측량과 망간단괴의 특성(외형, 조직, 크기, 금속함량) 분석을 수행하였다. 작고(<2 cm), 매끄럽고(s-형), 불규칙하고(I-형), Fe의 함량이 높은 망간단괴가 KR1의 북동부(KR1-2) 지역에 우세하게 분포하는 것에 비하여, KR1의 남서부(KR1-1) 지역에서는 상대적으로 Mn, Cu, Ni의 함량이 높고, 크고(2~4 cm), 거칠고(t-형, d-형), 원반형(D-형)의 망간단괴가 우세하게 분포하는 것으로 나타났다. 정밀수심 자료에 의하면 상대적으로 KR1-1 지역은 수심이 깊고(3,838~4,799 m; 평균 4,599 m), KR1-2 지역은 3,940~4,664 m (평균: 4,451 m)의 수심을 보이며 소규모의 해저산이 발달해 있다. KR1 지역에서 나타나는 이러한 수심과 망간단괴에 포함된 Mn, Cu, Ni의 함량과의 상관성은 태평양 전역에 걸쳐 나타나는 일반적인 특성과도 일치한다. 또한 망간단괴의 크기와 형태와 관련하여, KR1-2 지역에 분포하고 있는 소규모 해저산에서부터 망간단괴의 핵으로 사용되는 암편의 공급이 원활하기 때문에 작고 매끄럽고 불규칙한 초기 형태의 망간단괴가 주로 분포하고 있는 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 망간단괴의 분포특성에 있어서, 수심과 더불어 해저지형의 특성이 중요한 변수로 작용할 수 있음을 보여준다.

• 한국해양학회지
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• 제23권3호
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• pp.110-122
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• 1988

해양연구소는 한국 해양학사상 처음으로 1983년 12월 북태평양의 클라리온-클리퍼톤균열대 (Clarion and Clipperton Fracture Zones) 사이에서 망간단괴와 망간각을 채취하였으며, 이때 사용된 해양조사선은 하와이대학의 KANA KEOKI호였다. 본 연구는 KONOD-1 지역에서 채취된 망간단괴와 망간각의 광물조성과 유용금속성분을 분석, 경호하였으며, 태평양 심해저 평원에서 보고된 망간만괴와 비교하였다. 한편 광물 및 금속함량을 기초하여 금속원소의 공급원과 망간단괴가 형성되는 원리를 해석하였다. 연구지역 망간단괴는 망간산화물로 토도로카이트(todorokite)와 ${\delta}$-$MnO_2$로 그리고 망간각은 ${\delta}$-$MnO_2$로 조성되어 있다. 주요 금속성분의 평균함량은 Mn 21.4%, Fe 6.2%, Ni 0.9%, Cu 0.7%, 그리고 Co 0.2% 이며, 이 값은 클라리온과 클리퍼톤 균열대 지역에서 규질연니를 표층퇴적물로 하고 있는 심해저평원 망간만괴에서 보고된 값보다 적다. 그러나 망간단괴중 높은 Mn/Fe비 (평균 3.9, 최고 5.9)와 높은 Cu/Ni비 (평균 0.8, 최고 1.0)는 북태평양에서 속성작용으로 형성된 망간단괴와 일치한다. KONOD-1 지역 망간단괴의 화학적 특징은 두 종류로 대분되며, 각각의 특성은 망간단괴가 형성된 퇴적환경을 암시한다. 강한 속성작용의 망간단괴는 심해저평원지역 규질연니의 현생 퇴적층위에서 형성되고 있으며 약한 속성작용의 망간단괴는 심해저 구릉이 분포하는 지형, 즉 퇴적층이 균일하지 못한 환경에 주로 분포되어 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권4호
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• pp.401-410
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• 2003

제주도 북제주군 우도의 서쪽에 분포하는 서광리 해안에는 3개의 해빈이 발달해 있으며, 이 해빈들에는 모두 홍조단괴로만 이루어져 있는 해빈퇴적물이 분포한다. 해빈을 이루는 홍조단괴 퇴적물은 조립 샌드에서 그래뉼로 입자의 크기에 따라 해빈과 평행한 방향으로 대상분포하고 있으며, 해안가의 암반 사이와 해빈의 북쪽에 위치하는 방파제에는 자갈 크기의 홍조단괴가 밀집되어 퇴적되어 있다. 이는 서광리 앞의 천해에서 성장하던 홍조단괴가 태풍 에 의해 해안가로 운반되었기 때문으로 생각된다. 홍조단괴를 이루는 홍조류에 대한 조직적 관찰 결과, 대부분의 홍조류는 덮개상 홍조류의 일종인 Lithophyllum sp.로 분류된다. 해빈을 이루는 조립 샌드에서 그래뉼의 홍조단괴는 핵을 중심으로 천해에서 성장하다가 파랑에 의해 그 표면이 심하게 마모된 것이 특징이다. 또한 자갈에서 왕자 갈 크기의 홍조단괴는 다른 생물체의 각질을 포함하고 있거나, 태선류와 같은 덮개상 동물과 함께 자란 것도 관찰 할 수 있다. 홍조단괴는 성장함에 따라 그 형태가 동심원상에서 동상으로 변화해 가는데, 이는 홍조단괴가 자라면서 크기가 커짐에 따라 조류나 파랑에 의해 잘 뒤집히거나 구르지 않게 되고 비교적 에너지가 낮은 지점에서 성장하였음을 의미한다. 홍조단괴 내에 형성된 공극(콘셉터클, 태선류 내의 공극, 천공 등)에는 천해 교질작용에 의해 형성된 구과상이나 침상의 아라고나이트 교질물과 방해석 교질물이 발견된다. 서광리 앞 천해에서 많은 홍조단괴가 성장하는 것은 이 지역이 홍조단괴의 성장에 알맞은 해양학적 조건을 가지고 있기 때문이다. 즉 이 지역은 수온이 약 19$^{\circ}C$ 정도로 연중 따뜻하고, 하천을 통한 화산쇄설성 퇴적물의 유입이 없어 바닷물이 매우 맑은 상태로 유지되기 때문에 홍조류의 서식에 알맞은 조건을 가지고 있다. 또한 우도수로의 천해 지역은 수심이 대부분 15 m 정도로 얕아 매우 빠른 조류가 흐르며, 이러한 빠른 조류와 파랑으로 인해 홍조류가 빈번히 뒤집히거나 구르며 성장하여 홍조단괴를 형성한 것으로 생각된다. 또한 여름철마다 이 지역에 영향을 주고 있는 태풍은 홍조단괴의 성장에 기여를 한 것으로 추정된다.

• 광물과 암석
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• 제34권4호
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• pp.241-253
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• 2021

유라시아 대륙 주변부 북극해의 천해에서도 태평양이나 인도양의 심해저에서와 같이 많은 망가니즈단괴가 발견되고 있지만, 이에 관한 자세한 연구는 많이 수행되고 있지 않다. 아라온호의 북극해 탐사를 통하여 동시베리아해에서 채취한 망가니즈단괴는 Mn/Fe 비가 매우 높아 Mn 자원으로서의 가능성이 매우 크다. 이번 연구에서는 북극 동시베리아해에서 산출되는 망가니즈단괴 중 약 7%를 차지하는 비구형 단괴를 외부형태에 따라 구분하고, 크기와 무게, 내부조직을 관찰하였으며, X선회절분석 그래프의 피크 면적비를 이용한 산화망가니즈광물의 반정량 분석과 지화학분석을 실시하여, 그 결과를 구형 단괴와 비교하였다. 비구형 망가니즈단괴는 외부형태에 따라 5가지로 구분되며, 타원체형, 판상형과 불규칙형이 대부분을 차지하며, 장경과 무게는 비례하는 경향이 있다. 비구형 단괴는 모두 핵을 가지며, 핵 성분은 이질 퇴적물이 주를 이룬다. 산화망 가니즈광물의 평균 함량은 버네사이트, 부서라이트, 토도로카이트 순으로 감소하며, 함량비는 외부형태, 내부조직이나 핵 성분과는 상관관계가 없지만, 단괴의 내부에서 외부로 갈수록 토도로카이트와 부서라이트는 감소하고, 버네사이트가 증가하는 경향이 있다. 북극해의 다른 천해는 물론 태평양이나 인도양의 심해저의 단괴에 비하여 Mn 함량이 많고, Mn/Fe 비가 높다. 비구형 단괴는 구형 단괴에 비하여 크기가 크고 무겁고, Mn 함량이 적고 Mn/Fe 비는 낮지만, 광물조성이나 내부조직에서는 큰 차이가 없다. 동시베리아해에서 채취된 모든 망간단괴는 Mn/Fe 비가 5 이상으로 높으므로 대부분 속성작용에 의하여 형성된 것으로 여겨진다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.303-312
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• 2023

망가니즈 단괴를 구성하고 있는 금속 원소의 산화상태의 규명은 단괴의 형성기작 및 성인에 대한 이해를 증진시키고 단괴 형성 당시 수계의 산화-환원 전위 등의 고해양 환경에 대한 단서를 제공한다. 본 연구에서는 상용 X선 광전자 분광분석(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)을 활용하여 자연계 망가니즈 단괴를 구성하는 광물의 결합상태와 금속 원소의 산화상태에 대한 정보를 획득하고자 하였다. 이를 위하여 위하여 광물학적 변동의 영향이 효과적으로 기록된 동시베리아해 천해 단괴를 그 연구의 대상으로 삼았다. XPS Mn 2p 스펙트럼 분석 결과, 단괴의 중심부에서 외곽부로 이동함에 따라 망가니즈 산화 상태에 유의미한 변화가 있음을 확인할 수 있었다. 단괴의 중심부는 Mn⁴⁺가 약 67.9%의 비율을 보이는 반면, 단괴의 최외곽부는 환원된 형태의 Mn³⁺+Mn²⁺의 증가로 인해 Mn⁴⁺의 비율이 약 63%로 감소하였다. 이와 같은 단괴 성장에 따른 망가니즈 산화수의 감소는 단괴가 성장함에 따라 토도로카이트에서 버네사이트로 산화망가니즈 광물종이 변화한다는 기존 연구 결과로 설명된다. 또한 O 1s 스펙트럼 분석 결과 단괴 중심부에 비하여 외곽에서 Mn-O-H 결합이 우세하게 나타나는데, 이는 층상형 버네사이트가 우세한 외곽부에서 보다 해수 혹은 공극수로 인한 수화가 효과적으로 일어났음을 시사한다. 본 연구 결과는 망가니즈 단괴의 성장 중 수계의 산화-환원 양상 등 고해양 조건의 변동에 대해 XPS 방법론이 직접적으로 활용될 수 있음을 제시하며, 향후 보다 높은 분해능의 방사광 X선원을 이용한 실험을 통해 보다 세밀한 단위의 망가니즈 산화수 정보의 획득 및 미량 금속원소의 산화 상태 연구가 가능할 것임을 보여준다.