• 제목/요약/키워드: 포항 분지

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제3기층 기저역암에 협재되는 벤토나이트의 광물학, 지화학적 연구 및 층서적 적용 (Mineral Chemistry and Geochemistry of the Bentonites Intercalated within the Basal Conglomerates of the Tertiary Sediments in Korea and Their Stratigraphical Implication)

  • 이종천;이규호;문희수
    • 자원환경지질
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    • 제34권1호
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    • pp.13-23
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    • 2001
  • 김포, 장기 및 포항분지의 기저역암에 협재되는 벤토나이트에 대하여 X-선회절분석, 주사전자현미경 관찰, 중광물 분석, 화학 분석, 양이온교환능, 산소 및 수소 동위원소 분석을 이용한 광물학적 특성을 고찰하였다. 중광물 분석 결과 세 지역에서 모두 화산암에서의 특징인 깨끗한 결정면을 가지고 있는 저어콘과 인회석, 각섬석 및 흑운모가 산출되었는데, 천북역암의 시료에서는 외형이 심하게 변질되고 깨져있는 흑운모가 관찰된다. 주사전자현미경으로 각 시료를 관찰한 결과 감포와 장기역암 시료에서는 불석광물이 자생하고 있는 모습과 화산재의 탈유리질화 작용으로 생간 몬모릴로나이트가 honey-comb 구조를 보이는 등 속성작용의 증거가 관찰된 반면, 천북역암에서는 점토입자편(clay flake)들이 조밀하고 불규칙하게 엉켜 있는 모습이 쇄설성 기원임을 지시한다. 구조식을 구해본 결과 스멕타이트 그룹중 이팔면체에 해당하는 몬모릴로나이트이며 층간의 양이온은 대부분이 2가의 $Ca^{2+}$$Mg^{2+}$ 임을 알 수 있었다. 천북역암의 몬모릴로나이트 구조식에서, 팔면체에 들어있는 Fe의 산화상태를 나타내는 $Fe^{2+}/Fe^{3+}$ 비가 다른 시료보다 훨씬 적은 것은 몬모릴로나이트의 생성온도를 이용하여 생성당시의 퇴적두께를 계산했을 때, 천북역암에서의 시료가 929~963 m로 이는 야외에서의 층후인 530~580 m를 초과하고 있다. 이상의 결과 천북역암의 벤토나이트는 다른곳에서 화산회의 속성작용에 의해 형성된 후 지표에 노출되어 이동, 재 퇴적되었을 가능성을 높이 시사한다. 정제시료에 대한 주 원소분석과 미량원소분석 결과와 구조식의 자료를 이용하여 판별분석을 실시한 바, 세 분지의 시료는 구분이 가능하였다. 이는 이들의 기원이 되는 화산회의 성분과 퇴적환경의 차이에서 비롯된 것으로서, $TiO_{2}/Al_{2}O_3$비와 호정원소(compatible elements)의 함량이 천북역암에서 가장 높고, 불호정원소(incompatible element)의 함량은 상대적으로 적은 것으로, 천북 역암의 것이 상대적으로 염기성인 화산회에서 유래되었음을 알 수 있고, Fe의 경우 천북역암의 것이 주 원소분석에서나 구조식내에서 모두 3가가 우세한 것으로 보아 이의 산화 환경에 의한 영향이 판별에 있어서 큰 역할을 했음을 지시해 준다.

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초임계 이산화탄소-지하수-제올라이트 시료 반응계에서의 지화학적 및 광물학적 변화에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on the Geochemical and Mineralogical Alterations in a Supercritical CO2-Groundwater-Zeolite Sample Reaction System)

  • 박은두;왕수균;이민희
    • 자원환경지질
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    • 제47권4호
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    • pp.421-430
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    • 2014
  • 본 연구에서는 지중 유입된 이산화탄소가 심부 지질구조 내 지하 환경에 미치는 지화학적 및 광물학적 영향을 규명하기 위한 일련의 고압셀 실험이 수행되었다. 실험을 통하여 이산화탄소 지중저장 조건에 해당하는 $50^{\circ}C$와 100 bar의 고온 고압조건을 고압셀 내에서 구현하고, 초임계 $CO_2$-지하수-광물 시스템 내에서의 반응 실험을 실시하였다. 반응 실험은 최근 국내 이산화탄소 지중저장의 후보지로서 많은 연구가 진행되고 있는 포항분지에 널리 분포하는 광물 중 하나인 제올라이트와 지하 800 m에서 채취된 심지층의 지하수를 대상으로 수행되었다. 상온 상압 및 고온 고압 환경에서 30일간 진행된 $CO_2$-지하수-제올라이트 반응으로 야기된 광물과 지하수 시료의 지화학적 및 광물학적 변화는 XRD, XRF, ICP-OES 등의 분석을 통해 정량적으로 규명하였다. 실험의 결과는 초임계 이산화탄소의 용해로 조성된 산성 환경에서 제올라이트 시료의 용해 반응이 촉진되었음을 보여 주었다. 제올라이트 시료로부터 용출된 양이온 농도가 증가함에 따라 지하수 내 $H^+$가 소모되고, 반응 10일 이후에는 지하수의 pH가 10.35 까지 증가하였다. 또한 제올라이트 시료의 용해 반응으로 인해 지하수 내 용존 양이온의 농도는 전반적으로 증가하는 경향을 보였으나, Si는 산성조건에서 비정질 규산염으로 재침전되고, Ca는 양이온 교환과 방해석으로의 재침전으로 농도가 감소한 것으로 나타났다. 실험 과정을 통하여 초임계 이산화탄소의 유입이 대수층 내 구성 광물의 용해 특성, 지하수의 화학적 조성과 물성, 대수층의 광물학적 조성 등에 변화를 발생시킬 수 있음을 보여주었다. 또한 광물상의 용해/침전과 양이온 교환 등 지화학적 반응들이 지중저장 관련 지층의 암석과 지하수의 물리적 또는 화학적 변화에 중요한 역할을 담당하고 있음을 보여주었다.

경북 영덕군 동부 일원의 지질과 U-Pb 연령 (Geology and U-Pb Age in the Eastern Part of Yeongdeok-gun, Gyeongsangbuk-do, Korea)

  • 강희철;천영범;하상민;서경한;김종선;신현조;손문
    • 암석학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.153-171
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    • 2018
  • 영덕군 동부 지역의 지질 분포와 층서의 재정립 그리고 양산단층과 가지단층들의 발달양상을 파악하기 위해 라이다 영상분석, 정밀야외 조사를 통한 지층분대 및 지질구조선 파악, 암상별 현미경 관찰, 연대측정(SHRIMP 및 LA-MC-ICPMS 저어콘 U-Pb 연대)을 수행하고 새로운 지질도를 작성하였다. 연구지역은 하부로부터 퇴적기원의 호상편마암 및 화산기원의 편암류($1841.5{\pm}9.6Ma$)로 구성된 고원생대의 변성암류, 중생대 트라이아스기 영덕심성암체($249.1{\pm}2.3Ma$)와 홍색화강암($242.4{\pm}2.4Ma$), 쥐라기 창포심성암체($193.2{\pm}1.9Ma{\sim}188.8{\pm}2.0Ma$)와 세립질화강암($192.9{\pm}1.7Ma$), 상기 지층들을 부정합으로 덮고 있는 전기 백악기의 경상누층군의 지층들[경정동층, 울련산층(~108 Ma), 동화치층], 후기 백악기에 관입 및 분출한 산성 화산암류와 맥암류, 신생대 전기 마이오세에 관입 및 분출한 유문암질 응회암($23.1{\pm}0.2Ma{\sim}22.97{\pm}0.13Ma$)과 중기 마이오세영해분지의 충전물, 그리고 신생대 제4기층으로 구성된다. 트라이아스기의 홍색화강암과 쥐라기의 창포심성암체 및 세립질화강암은 본 연구에서 새롭게 명명된 심성암체들이다. 또한 포항 이북에서 처음으로 발견된 신생대 마이오세의 유문암질 응회암은 관입상의 산상과 함께 단층에 규제되어 분포하는 화산암체로 한반도 신생대 마이오세 화산활동과 지각변형사의 이해에 중요한 역할을 할 것으로 판단된다. 한편 연구지역의 중앙부를 관통하는 북북동 내지 남북 주향의 대규모 주향이동단층인 양산단층과 수조의 가지단층(영덕단층, F1단층, F2 단층)은 우수향 주향이동운동이 절대적으로 우세하며 제4기 지층을 제외한 상술한 모든 지층을 절단하고 있음이 확인된다.

포항(浦項) 및 장기분지(盆地)에 대한 고지자기(古地磁氣), 층서(層序) 및 구조연구(構造硏究); 화산암류(火山岩類)의 K-Ar 연대(年代) (Paleomagnetism, Stratigraphy and Geologic Structure of the Tertiary Pohang and Changgi Basins; K-Ar Ages for the Volcanic Rocks)

  • 이현구;문희수;민경덕;김인수;윤혜수;이타야 테츠마루
    • 자원환경지질
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    • 제25권3호
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    • pp.337-349
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    • 1992
  • The Tertiary basins in Korea have widely been studied by numerous researchers producing individual results in sedimentology, paleontology, stratigraphy, volcanic petrology and structural geology, but interdisciplinary studies, inter-basin analysis and basin-forming process have not been carried out yet. Major work of this study is to elucidate evidences obtained from different parts of a basin as well as different Tertiary basins (Pohang, Changgi, Eoil, Haseo and Ulsan basins) in order to build up the correlation between the basins, and an overall picture of the basin architecture and evolution in Korea. According to the paleontologic evidences the geologic age of the Pohang marine basin is dated to be late Lower Miocence to Middle Miocene, whereas other non-marine basins are older as being either Early Miocene or Oligocene(Lee, 1975, 1978: Bong, 1984: Chun, 1982: Choi et al., 1984: Yun et al., 1990: Yoon, 1982). However, detailed ages of the Tertiary sediments, and their correlations in a basin and between basins are still controversial, since the basins are separated from each other, sedimentary sequence is disturbed and intruded by voncanic rocks, and non-marine sediments are not fossiliferous to be correlated. Therefore, in this work radiometric, magnetostratigraphic, and biostratigraphic data was integrated for the refinement of chronostratigraphy and synopsis of stratigraphy of Tertiary basins of Korea. A total of 21 samples including 10 basaltic, 2 porphyritic, and 9 andesitic rocks from 4 basins were collected for the K-Ar dating of whole rock method. The obtained age can be grouped as follows: $14.8{\pm}0.4{\sim}15.2{\pm}0.4Ma$, $19.9{\pm}0.5{\sim}22.1{\pm}0.7Ma$, $18.0{\pm}1.1{\sim}20.4+0.5Ma$, and $14.6{\pm}0.7{\sim}21.1{\pm}0.5Ma$. Stratigraphically they mostly fall into the range of Lower Miocene to Mid Miocene. The oldest volcanic rock recorded is a basalt (911213-6) with the age of $22.05{\pm}0.67Ma$ near Sangjeong-ri in the Changgi (or Janggi) basin and presumed to be formed in the Early Miocene, when Changgi Conglomerate began to deposit. The youngest one (911214-9) is a basalt of $14.64{\pm}0.66Ma$ in the Haseo basin. This means the intrusive and extrusive rocks are not a product of sudden voncanic activity of short duration as previously accepted but of successive processes lasting relatively long period of 8 or 9 Ma. The radiometric age of the volcanic rocks is not randomly distributed but varies systematically with basins and localities. It becomes generlly younger to the south, namely from the Changgi basin to the Haseo basin. The rocks in the Changgi basin are dated to be from $19.92{\pm}0.47$ to $22.05{\pm}0.67Ma$. With exception of only one locality in the Geumgwangdong they all formed before 20 Ma B.P. The Eoil basalt by Tateiwa in the Eoil basin are dated to be from $20.44{\pm}0.47$ to $18.35{\pm}0.62Ma$ and they are younger than those in the Changgi basin by 2~4 Ma. Specifically, basaltic rocks in the sedimentary and voncanic sequences of the Eoil basin can be well compared to the sequence of associated sedimentary rocks. Generally they become younger to the stratigraphically upper part. Among the basin, the Haseo basin is characterized by the youngest volcanic rocks. The basalt (911214-7) which crops out in Jeongja-ri, Gangdong-myon, Ulsan-gun is $16.22{\pm}0.75Ma$ and the other one (911214-9) in coastal area, Jujon-dong, Ulsan is $14.64{\pm}0.66Ma$ old. The radiometric data are positively collaborated with the results of paleomagnetic study, pull-apart basin model and East Sea spreading theory. Especially, the successively changing age of Eoil basalts are in accordance with successively changing degree of rotation. In detail, following results are discussed. Firstly, the porphyritic rocks previously known as Cretaceous basement (911213-2, 911214-1) show the age of $43.73{\pm}1.05$$49.58{\pm}1.13Ma$(Eocene) confirms the results of Jin et al. (1988). This means sequential volcanic activity from Cretaceous up to Lower Tertiary. Secondly, intrusive andesitic rocks in the Pohang basin, which are dated to be $21.8{\pm}2.8Ma$ (Jin et al., 1988) are found out to be 15 Ma old in coincindence with the age of host strata of 16.5 Ma. Thirdly, The Quaternary basalt (911213-5 and 911213-6) of Tateiwa(1924) is not homogeneous regarding formation age and petrological characteristics. The basalt in the Changgi basin show the age of $19.92{\pm}0.47$ and $22.05{\pm}0.67$ (Miocene). The basalt (911213-8) in Sangjond-ri, which intruded Nultaeri Trachytic Tuff is dated to be $20.55{\pm}0.50Ma$, which means Changgi Group is older than this age. The Yeonil Basalt, which Tateiwa described as Quaternary one shows different age ranging from Lower Miocene to Upper Miocene(cf. Jin et al., 1988: sample no. 93-33: $10.20{\pm}0.30Ma$). Therefore, the Yeonil Quarterary basalt should be revised and divided into different geologic epochs. Fourthly, Yeonil basalt of Tateiwa (1926) in the Eoil basin is correlated to the Yeonil basalt in the Changgi basin. Yoon (1989) intergrated both basalts as Eoil basaltic andesitic volcanic rocks or Eoil basalt (Yoon et al., 1991), and placed uppermost unit of the Changgi Group. As mentioned above the so-called Quarternary basalt in the Eoil basin are not extruded or intruaed simultaneously, but differentiatedly (14 Ma~25 Ma) so that they can not be classified as one unit. Fifthly, the Yongdong-ri formation of the Pomgogri Group is intruded by the Eoil basalt (911214-3) of 18.35~0.62 Ma age. Therefore, the deposition of the Pomgogri Group is completed before this age. Referring petrological characteristics, occurences, paleomagnetic data, and relationship to other Eoil basalts, it is most provable that this basalt is younger than two others. That means the Pomgogri Group is underlain by the Changgi Group. Sixthly, mineral composition of the basalts and andesitic rocks from the 4 basins show different ground mass and phenocryst. In volcanic rocks in the Pohang basin, phenocrysts are pyroxene and a small amount of biotite. Those of the Changgi basin is predominant by Labradorite, in the Eoil by bytownite-anorthite and a small amount pyroxene.

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