• 암석학회지
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• 제25권3호
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• pp.261-281
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• 2016

제주도 현무암에 포획된 맨틀 페리도타이트에 대한 암석학적/지화학적 연구는 한반도 상부맨틀 암석권 진화에 대한 우리의 지식을 한층 높이고 있다. 제주도의 페리도타이트 포획암은 대부분 첨정석 레졸라이트이며, 그 외 하즈버가이트와 휘석암으로 이루어져 있다. 제주도 페리도타이트 포획암은 부분용융, 재결정변형작용, 교대작용을 경험한 후 맨틀에 남아있던 잔류맨틀물질임을 나타낸다. 이 포획암은 맨틀웨지 환경에 있었던 암석으로 분별부분용융에 의해 일차적으로 결핍과정을 겪었으며, 소규모의 전단대내 특정한 편압에서 소량의 반상쇄성-압쇄조직이 형성되는 재결정작용도 경험했다. 그 이후 페리도타이트는 섭입하는 슬랩 기원의 $SiO_2$, K, $H_2O$, LREE에 포화된 유체(혹은 용융체)에 의해 다양하게 교대/부화되었다. 슬랩 기원의 이 유체는감람석과 반응하여 사방휘석과 금운모를 이차적으로 형성하였다. 교대작용은 제4기 제주도 마그마 시스템보다 충분히 앞선 사건이었으며, 모마그마와는 성인적으로 관련이 없다. 이러한 교대작용에도 불구하고 제주도 상부맨틀 암석권은 비교적 높은 온도와 교대작용 이후에 주어진 충분한 시간에 의해 지화학적으로 완전한 평형상태에 도달하였다. 그 이후에 동해가 열리고 동아시아 암석권은 확장되어지면서 원시 제주암석권도 맨틀웨지 환경에서 판내부환경으로 변환되어진다. 제4기 판내부환경에서 제주도가 형성되면서 이때 상승하는 알칼리 현무암에 포획된 맨틀 페리도타이트가 지표면에 운반되어졌다. 제주 상부맨틀 암석권에서 일어난 이런 종류의 물질순환은 대륙지각하부 암석권맨틀의 진화에 상당히 중요한 역할을 했었을 것이며, 동아시아 아래 상부맨틀 암석권에 EM I, EM II와 같은 부화된 영역을 형성하는데 기여했을 수도 있다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.23-23
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• 2010

스발바드 서측에 위치하는 스피츠버겐 하부의 암석권맨틀의 분화시기를 규명하기 위하여, 두 개의 독립적인 방사성동위원소 시스템인 Lu-Hf과 Re-Os 시스템을 스피넬 페리도타이트(spinel peridotite)에 활용하였다. 전암에 대한 Re-Os 계통(Re-Os 에러크론, 알루미노크론, Re-결핍연대 등)은 연구지역의 페리도타이트가 대류하는 맨틀로부터 고기원생대/후기시생대에 분리되었음을 지시한다. 흥미롭게도 이런 연대는 페리도타이트내 단사휘석 결정들에 대하여 얻어진 Lu-Hf 에러크론 연대와 일치한다. 또한 시료 내에 지구화학적으로 기록된 현무암질 액의 결핍정도 역시 계통적으로 위의 연대를 지지한다. 위 연대는 스피츠버겐 서측부에 보고된 가장 오래된 지각의 연대와 일치한다. 따라서 연구지역의 암석권맨틀이 연약권으로부터 분리된 것은 접촉하고 있는 지각과 동시기적으로 이루어진 사건임을 알 수 있다. 연구지역은 팔레오세 이래로 복잡한 지구조적 응력장 변화(압축에서 신장환경으로의 변화)를 겪었다. 그럼에도 불구하고 지각과 커플링된 암석권맨틀이 현존한다는 것은 연구지역내 응력장변화가 대규모의 암석권 디라미네이션(delamination)을 유발하지는 않았다는 것을 의미한다. 그러므로 북극권의 화산활동을 설명하기 위하여 북극권 상부맨틀에 존재한다고 알려진 듀팔(DUPAL) 같은 부화된 물질의 성인으로 일부의 연구자들이 주장하여 온 디라미네이션된 암석권맨틀의 존재는 설득력이 없다고 판단된다.

• 암석학회지
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• 제26권4호
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• pp.361-371
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• 2017

울릉도의 하부에 분포하는 도동현무암질암류에 대해 지구화학적 특징을 고찰하였다. 이 현무암질암류는 알칼리 현무암-조면현무암의 암질 범위를 가지며 알칼리 계열의 Na 계열과 K 계열에 거의 대등하게 도시된다. 미량원소(Zr, Nb, Y)를 이용한 현무암류의 생성 조구조환경 판별도에서, 이들은 판내 알칼리 현무암의 범주에 도시되고 해양도 현무암의 영역에 속한다. 지구화학적으로 울릉도는 동해생성 후에 동반된 암석권 맨틀의 신장 및 연약권 용승이 열원이 되어 부화된 암석권 맨틀의 부분용융을 초래하여 도동현무암질 마그마가 생성된 것으로 추론된다. 한편 맨틀 플륨이 암석권 맨틀 용융의 열원이 되었다는 것도 배제할 수 없다.

• 암석학회지
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• 제21권2호
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• pp.235-247
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• 2012

우리나라 백령도, 제주도, 보은, 아산, 평택, 간성일대에는 맨틀 페리도타이트들이 알칼리 현무암류에 포획되어 온 형태로 분포하고 있다. K-Ar 전암연대측정 자료에 의하면 이들 화산암류는 약 0.1-18.9Ma에 분출하였다. 페리도타이트의 광물조합은 감람석-사방휘석-단사휘석-첨정석이며, 함수광물이나 석류석이 보고된 바는 없다. 암석의 종류는 레어조라이트에서 하즈버가이트에 걸쳐있다. 감람석은 $Fo_{88.4-92.0}$이고, 단사휘석은 투휘석, 사방휘석은 엔스터타이트가 풍부하며, 첨정석은 Cr이 풍부하다(Cr# = 7.8-53.6). 주성분 원소함량에 의하면 이들 페리도타이트는 부화된 중앙해령현무암 근원 맨틀로부터 대략 26%까지의 부분용융을 겪은 후에 남은 잔류물로 추정된다. 그러나 맨틀에서의 이차적인 변성교대작용의 흔적이 미량원소의 함량에 기록되어 있는 경우도 있다. 양휘석 지온계에 의하면 우리나라 페리도타이트 포획암의 평형온도는 대략 $850-1050^{\circ}C$ 범위이다. Sr-Nd 동위원소비는 결핍된 중앙해령현무암의 근원맨틀 성분(DMM)에서부터 지구전암(BSE) 성분 값까지 넓은 범위에 걸쳐있어, 오랜 시간의 성장과 진화의 역사를 대변하고 있다. Sr-Nd-Pb 동위원소비에 의하면 우리나라 암석권 맨틀은 대개 맨틀 단성분 중 DMM과 EM2의 혼합으로 설명되며, 상부 대륙지각과 연계될 수 있는 남북 내지는 동서방향으로의 지역성을 기록하고 있지는 않다. 이는 동아시아의 신생대후기 판내부기원 현무암류들이 기록하고 있는 남북간의 이분성과는 매우 대조적인 것으로, 동아시아 연약권 맨틀의 지역성을 시사하고 있다. Os 모델연대에 기초하면 우리나라 암석권 맨틀이 연약권으로부터 분리된 시기는 약 1.8-1.9 Ga로 추정된다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.297-303
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• 2005

• 암석학회지
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• 제20권1호
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• pp.61-75
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• 2011

제주도 신산리에 분포하는 알칼리현무암에 포획된 하즈버가이트와 레졸라이트 맨틀 포획암에는 조직적으로 뚜렷하게 구별되는 이차 사방휘석이 산출되어 다양한 정도로 교대작용을 받았음을 지시한다. 이차 사방휘석은 감람석의 가장자리나 입자경계에 형성되어 있으며, 코로나 혹은 포이킬리틱 조직을 보여준다. 이러한 조직은 감람석이 소모되면서 사방휘석이 만들어진 것을 나타내는 것으로, 실리카가 포화된 유체 또는 멜트가 관여한 교대작용이 있었음을 지시한다. 제주도의 조구조 특성, 맨틀 포획암의 조직 그리고 주원소 조성에 의하면 이 실리카가 포화된 멜트나 유체는 수렴경계에 형성되는 섭입대에서 유래된 것으로, 제주도 하부 상부맨틀 암석권은 제주도가 형성되기 이전에 맨틀웨지 환경에서 광범위한 실리카부화작용을 경험하였음을 시사한다.

• 한국지형학회지
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• 제19권3호
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• pp.153-163
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• 2012

지구 지표는 암석권 내 혹은 암석권 하부의 다양한 동적 원인에 의해 수직적으로 변형될 수 있으나, 판 내부 지역에서 발생하는 다양한 수직적 지각 변형의 원인과 매커니즘을 구분해내는 일은 여전히 지구과학 분야에 있어 기초적인 도전의 영역으로 남아있다. 이러한 과학적 도전에 있어 가장 중요한 전제 조건은 다양한 지구조 환경에서의 보다 많은 대륙 지각 변형 사건들을 파악하고 시 공간적 패턴을 구분해보는 일이 될 것이다. 본 연구는 최근의 연구 성과들에 바탕하여 한반도의 신생대 신제3기 이후 융기 운동을 포함한 판 내부 대륙 지각에서 발생하는 다양한 수직적 변형 사건들의 다양한 지구역학적 요인들을 설명하고자 하는데 그 목적을 두고 있다. 궁극적으로 지구지표 형태와 지구 내부 활동간의 상호작용에 대한 이해는 지구 내부 활동의 다양한 신호들을 보여주는 이상적인 프리즘으로서 지표 지형의 중요성을 보여 줄 것으로 확신한다.

• 대한지리학회지
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• 제47권3호
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• pp.328-346
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• 2012

본 연구는 한반도의 신제3기 이후 융기 운동에 관한 발생 요인을 탐구하고자 육상의 고해수준 기록들과 북동 아시아 일대의 심발 지진 자료를 분석하였다. 지구조적으로 한반도를 포함한 북동 아시아의 동쪽 연변부는 태평양 판, 필리핀해 판 그리고 유라시아 판이 함께 경계하는 복잡한 서태평양 섭입대의 후배호 지역에 위치하고 있다. 서태평양 섭입대의 지진 자료 분석은 한반도의 융기 패턴이 서태평양 섭입판의 활동과 관련된 심발 지진의 발생 범위를 잘 반영하고 있다. 지구과학 제 분야의 기존 연구 성과들을 종합적으로 고찰해 볼 때, 한반도를 비롯한 동북 아시아 동연변부 해안 지역을 따라 나타나는 대륙 융기 현상은 서태평양 섭입대의 맨틀 하강에 의해 발생하는 소규모의 맨틀 대류에 의해 진행되고 있는 것으로 판단되며, 융기 운동의 시작 시기는 마이오세(ca. 23 Ma) 이후의 시기로 판단 된다. 한편, 한반도 내에서 확인되는 동-서 그리고 북-남 방향의 최대 압축 응력들은 판 경계 응력에 대응하는 현생 응력 체계와 잘 일치한다. 이는 판 경계 응력에 대응한 암석권 최상부의 지각 변형이 또한 최근 수 백 만년의 시간 내에서 한반도의 융기를 가속시키는 것으로 보여진다.

• 암석학회지
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• 제25권1호
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• pp.51-67
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• 2016

동중국과 우리나라 경상분지에 분포하는 백악기초기 화성활동의 지구화학적 특징을 고찰하였다. 동중국에 분포하는 암상은 피크라이트-현무암-안산암-조면암-유문암 및 황반암의 분출암과 반려암-섬록암-몬조니암-섬장암-화강암 및 휘록암의 관입암체로 다양하다. 이들은 고-칼륨 칼크-알칼리 내지는 쇼쇼나이트 계열에 속한다. 경상분지의 하양층군 속에 협재되어 있는 화산암은 같은 계열의 현무암질 조면안산암이다. 미량원소(Zr, Nb, Y)를 이용한 현무암류의 생성 지구조환경 분류도에서, 이들은 대개 판내부환경 현무암류의 범주에 도시된다. Sr-Nd 동위원소상관도에서 북중국지괴와 북 남중국지괴의 충돌대에 분포하는 현무암류는 대개 맨틀배열 보다 매우 부화된 동위원소비를 가진다. 남중국지괴 현무암류의 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비는 북중국지괴의 범위와 유사하나 ${\varepsilon}_{Nd}$ 값은 북중국지괴에 비하여 상대적으로 높은 편이다. 북중국지괴와 충돌대의 현무암류들은 대개 낮은 $^{206}Pb/^{204}Pb(t)$ 비를 가지는 것이 특징이며, $^{207}Pb/^{204}Pb(t)$-$^{206}Pb/^{204}Pb(t)$ 상관도에서 지오크론의 왼쪽에 도시된다. 남중국지괴 현무암류는 지오크론의 오른쪽에 도시되며, 상대적으로 높은 방사기원 Pb 동위원소비를 가진다. 하양층군 현무암류는 Sr-Nd과 Pb-Pb 동위원소 상관도에서 북중국지괴 현무암류의 범주 내에 도시된다. 오랜 기간 동안 변성교대작용에 의해 지구화학적으로 부화된 암석권맨틀이 위 현무암류를 생성한 근원물질로 추정된다. 백악기초기의 확장응력장에서 발생한 연약권의 용승이 열원이 되어 암석권맨틀의 부분용융이 가능하였을 것이다. 암석권맨틀을 부화시킨 매체로는 엽렬되어 침몰된 하부지각이 재활성화되어 생성된 액, 섭입된 양쯔지괴 대륙지각 기원 액 내지는 섭입된 고태평양판 기원의 유체/액 등을 들 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권1호
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• pp.62-77
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• 2016

초기의 판 구조론에서 지각 판은 연약권 위에 떠서 맨틀의 움직임에 따라 움직이는 수동적인 모습으로 그려졌고, 자연히 해령에서 발산되는 힘이나 암석권 하부의 맨틀 견인력(drag force)이 판을 움직이는 주된 원동력으로 묘사되었다. 하지만 최근 여러 연구들은 판의 이동을 일으키는 원동력이 맨틀의 대류보다는 섭입대에서 침강하는 판이 만드는 섭입판 인력(slab pull)이라고 보고 있다. 최근 학계는 무거운 해양판과 주변 연약권의 밀도 차이가 섭입판 인력의 핵심이라고 설명한다. 해양판의 높은 밀도는 중력에 의해 판이 해구에서 맨틀 속으로 가라앉는 원인이 되며, 이것이 판이 움직이는 가장 큰 원동력을 발생시키는 것이다. 이러한 연구 결과들을 바탕으로, 본 연구는 고등학교 지구과학 교과서의 관련 내용을 검토하고 최근 수십 년 간의 서술 경향을 분석하였다. 그 결과 5차 교육과정 이래로 지금까지 거의 대부분의 고등학교 교과서가 맨틀 대류를 판 이동의 주 원동력으로 서술하고 있다는 것을 확인하였으며, 이는 대학교 교재가 개정판을 통해 새로운 학설을 꾸준히 제시해온 것과 대조적인 모습이라 할 수 있다. 따라서 학생들에게 더욱 정확한 학술적 정보를 제공하기 위해 이와 같은 새로운 판 구조론 내용이 해당 교과서 관련 단원에 추가되어야 할 것이다.