태양계 질량의 대부분은 플라즈마, 기체, 또는 액체 상태로 존재하며, 극히 일부만이 고체 즉 암석과 광물로 존재한다. 하지만, 반응 특히 혼합(mixing)이 일어나는 속도가 매우 느린 고체의 특성상 태양계의 탄생과 진화 과정의 기록은 고체태양계 물질에 더 잘 보관되어 있다. 지구를 제외한 고체 태양계 물질을 확보하기 위해서는 지구로 낙하한 암석인 운석(meteorites)을 발견하거나, 우주로 나가 시료를 가져와야 한다. 아폴로 미션(Apollo mission)에 의한 월석(lunar rocks) 채취(Papike et al., 1998), 하야부사 미션(Hayabusa mission)에 의한 소행성(asteroid) 시료 채취(Nakamura et al., 2011), 스타더스트 미션(Stardust mission)에 의한 혜성 시료 채취(Zolensky et al., 2006) 등이 후자에 속한다. 능동적으로 가져온 시료는 아직까지는 그 종류와 양에서 운석에 비해 매우 부족하므로 현재까지 우리가 알고 있는 고체 태양계에 관한 대부분은 운석 연구를 통해 얻어졌다. 운석은 크게 미분화운석 즉 콘드라이트(chondrites)와 분화운석(differentiated meteorites)으로 구분한다. 분화운석 중 일부는 달운석(lunar meteorites) 또는 화성운석(martian meteorites)이며, 나머지 분화운석과 콘드라이트는 암석-지구화학적 특징과 성인적 연관성에 의해 다양한 그룹으로 세분되는데 각 그룹은 하나의, 또는 둘 이상의 매우 유사한, 소행성에서 유래한 것으로 해석된다(Krot et al., 2014; 최변각 2009). 다양한 종류의 운석과 구성 광물에 포함된 기록으로는 (1) 태양계 이전 존재한 항성의 대기에서 생성된 광물, 즉 선태양계 광물(presolar grains), (2) 태양계 성운 탄생과 각 진화 단계의 정확한 시기, (3) 태양계 성운의 화학조성-동위원소 조성, 온도-압력 조건 등을 포함한 물리-화학적 특징, (4) 가스-먼지로부터 미행성, 소행성, 행성으로의 진화 과정, (5) 행성 진화의 열원, (6) 소행성 핵의 생성 과정 등이 있다. 강연에서는 이들을 간략히 살펴보고자 한다. 운석연구 등을 통해 태양계 생성과 진화과정에 관한 다양한 정보가 축적되었지만, 앞으로 연구할 것들이 더 많다. 또한 태양계 물질 중에는 운석의 형태로 지구로 들어왔거나 앞으로 들어올 수 있는 것도 있지만 그렇지 않은 것도 있다. 가스나 기체의 경우가 그러할 것이며, 고체지만 결합이 약해 일부라도 원형을 유지한 채 대기권을 통과 할 수 없는 것도 있을 것이다. 또 공전궤도나 중력 등 물리적 이유로 지구권 진입이 불가능한 것도 있다. 이러한 태양계 구성원에는 우리가 아직까지 얻지 못한 정보들이 다량 보존되어 있을 것이다. 미래의 태양계탐사가 기대되는 이유 중 하나이다.
In the Hapcheon area, hypersthene-bearing monzonite (mangerite) and syenite are recognized. The main minerals of syenite are alkali feldspar, plagioclase, amphibole, biotite, and quartz. Anhedral hornblende and biotite are interstitial between feldspar and quartz, indicating that the hydrous minerals were crystallized later on. Based on petrochemical studies of major elements, syenite is alkaline series, metaluminous, and I-type. The variation patterns in the trace and rare earth elements of mangerite and syenite show the features of subduction-related igneous rock such as depletion of HFSE, relative enrichment in LILE to LREE, and negative Nb-P-Ti anomalies. Based on the experimental data and petrographic characteristics of the syenite, Hapcheon syenitic magma is considered to be formed by partial melting in a dry system. SHRIMP U-Pb zircon data yield the Triassic age as $227.4{\pm}1.4Ma$ in mangerite, $215.3{\pm}1.2Ma$ in syenite, and $217.9{\pm}2.6Ma$ in coarse-grained syenite, respectively. The mangerite age is similar to those of post-collisional plutonic rocks in Hongseong (226~233 Ma), Yangpyeong (227~231 Ma), and Odaesan (231~234 Ma) areas in the Gyeonggi Massif. Syenites were intruded after about 10 Ma. The features seen in the mangereite and syenite rocks can be explained by models such as the continental collision and slab break-off and the lithosphere thinning and asthenosphere upwelling model.
It is well known that rock properties can be affected by loading in underground condition. In the case of flooded underground mine or tunnels, rock properties variation due to loading might be different from the loading in dry condition. In order to verify the influence of saturated loading condition on rock properties, various laboratory tests had been carried out. Loading on the rock specimen was controlled to be ranged in between 20 ~ 80% of UCS. By comparing the variation of thermal, mechanical, and physical properties of rock specimens under the same load in saturated and dry condition, it was possible to find that the rock properties can be more significantly disturbed in the saturated loading condition than in dry loading condition.
Geochemical characteristics of the Early Cretaceous igneous rocks from eastern China and the Gyeongsang Basin, Korean Peninsula has been summarized. They have wide range of lithological variation with extrusive picrite-basalt-andesite-trachyte-rhyolite and lamprophyre, and intrusive gabbro-diorite-monzonite-syenite-granite and diabase in eastern China, mostly belonging to the high-K calc-alkaline or shoshonitic series. The volcanic rocks intercalated with the Hayang Group sedimentary assemblages in the Gyeongsang basin are high-K to shoshonitic basaltic trachyandesites. The Early Cretaceous basaltic rocks studied mostly fall within the field of within-plate basalts on the Zr/Y-Zr and Nb-Zr-Y tectonic discrimination diagrams. On a Sr-Nd isotope correlation diagram, basaltic rocks from the North China block (NCB) and the continent-continent collision zone (CZ) between the North and South China blocks plot into the enriched lower right quadrant along the extension of the mantle array. The initial $^{87}Sr/^{86}Sr$ ratios of basaltic rocks from the South China block (SCB) are indistinguishable from those of the NCB and CZ basaltic rocks, but their ${\varepsilon}_{Nd}$ (t) values are relatively more elevated, plotting in right side of the mantle array. Basaltic rocks from the NCB and CZ are characterized by low $^{206}Pb/^{204}Pb(t)$ ratios, lying to the left of the Geochron on the $^{207}Pb/^{204}Pb(t)$ vs. $^{206}Pb/^{204}Pb(t)$ correlation. Meanwhile, the SCB basaltic rocks have relatively radiogenic Pb isotopic compositions compared with those of the NCB and CZ basaltic rocks. Basaltic rocks from the Hayang Group plot within the field of the NCB basaltic rocks in Sr-Nd and Pb-Pb isotope spaces. Metasomatically enriched subcontinental lithospheric mantle (SCLM) is likely to have been the dominant source for the early Cretaceous magmatism. Asthenospheric upwelling under an early Cretaceous extensional tectonic setting in eastern China and the Korean Peninsula might be a heat source for melting of the enriched SCLM. Metasomatic agents proposed include partial melts of lower continental crust delaminated and foundered into the mantle or subducted Yangtze continental crust, or fluid/melt derived from the subducted paleo-Pacific plate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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