• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 제7회 특별심포지움 논문집
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• pp.55-71
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• 2005

현무암으로 구성된 제주도에서 다양한 물리검층 수행하여 용암분출에 따른 물성변화 특성 및 동부지역에서 광범위한 해수침투대의 특성을 파악하고자 하였다. 제주도는 해안가를 따라서 해수침투 관측망을 구축, 운영하고 있으며 지하수자원의 평가와 이와 관련된 지질특성 파악 목적으로 다양한 조사와 모니터링을 수행하고 있다. 제주도의 29개 해수침투 관측정에서 방사능검층(자연감마선, 중성자검층 및 감마-감마(밀도)검층), 전기검층, 공경검층, 공내수의 온도/전기전도도검층, 유향유속검층 등을 수행하였다. 포화대 구간에 대한 물리검층 자료는 현무암 지질 특성을 잘 반영하였으며 일관성 있는 결과를 나타냈다. 자연감마선검층은 포화/불포화대 구간에 관계없이 퇴적층, 미고결 U층, 서귀포층에서 높은 값을 보였으며 중성자검층은 용암의 분출과 관련된 특성 파악에 효과적이었다. 수중화산쇄설성퇴적층은 높은 공극률, 낮은 전기비저항을 나타내며 주요 지하수의 유동통로로 해석되었다. 침상현무암은 높은 전기비저항과 넓은 범위의 공극률을 보이고 퇴적층과 U층은 낮은 전기비저항, 높은 공극률을 보인다. 동부지역의 온도검층 자료는 수문학적인 해석이 유용하며 수산지역의 해수침투 특성의 해석에도 이용되었다.

• 한국광물학회지
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• 제18권1호
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• pp.33-43
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• 2005

제주도 알칼리 현무암내에 다양하게 산출되는 단사휘석에 대한 지화학, 조직, 산출상태에 의해 세 종류로 구별되어진다. Ⅰ형의 단사휘석은 상부맨틀을 구성하고 있는 첨정석 페리도타이트의 구성광물로 크롬이 풍부한 투휘석이다. Ⅱ형은 세립의 단사휘석집합체(단사휘석이 거의 85∼90%)로 산출되는 휘석암의 구성광물로서, 모암인 현무암질 마그마의 형성 이전에 상부맨틀에서 형성된 암맥이거나 변성기원의 맨틀물질의 일부가 포획되어진 것으로 Ti함량이 비교적 적은 편이며, Ca, Mg성분이 높은 augite이다. Ⅲ형은 모암인 현무암에서 형성된 큐뮬레이트의 일부이거나 조립의 반정으로 산출되는 휘석이다. 산출상태의 차이에 의해 Ⅲ형은 거정(>1 cm)의 단결정으로 산출되는 단사휘석(Ⅲa), 거정의 사장석 내에 조립의 사방휘석과 함께 오피틱(ophitic)조직을 형성하며 산출되는 단사휘석(Ⅲb), 반정(<1 cm)으로 산출되는 단사휘석(Ⅲc)으로 다시 구분되어진다. Ⅰ형의 단사휘석은 높은 Mg#와 Si, 가장 낮은 Ti 성분을, Ⅱ형은 Ⅰ형과 Ⅲ형의 중간조성을 보이며, 반면에 Ⅲ형의 높은 Ti성분, 낮은 Si와 Mg#를 나타내고 있다. 이는 Ⅰ형에서 Ⅲ형으로 갈수록(Ti+Al/sup Ⅵ/)/Si과 Al/sup Ⅵ//Al/sup Ⅵ/의 비율이 높아진 것으로, 이 세 종류의 단사휘석은 모두 높은 압력환경 하에서 형성되었으며, Ⅰ형이 가장 높은 압력에서 형성되었고, Ⅲ형이 상대적으로 가장 낮은 압력에서 형성되었음을 의미한다. 모암인 현무암이 고압의 환경에서 분별결정작용을 통해 단사휘석(Ⅲ형)을 정출함으로 SiO₂의 결핍과 상대적인 알칼리성분의 부화를 가져오게 되어 알칼리 현무암의 화학조성을 보이는 특성에 기여한 것으로 해석된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권7호
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• pp.29-40
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• 2020

본 연구는 제주도 현무암의 함수상태가 역학적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 다양한 실내시험을 수행하였다. 시험편은 제주 북서부의 상가리와 어음리에서 채취한 현무암으로 각각 20개씩 제작하였다. 시험은 포화 및 건조상태로 구별하여 진행하였으며, 이를 바탕으로 함수상태에 따른 물성 및 역학적 특성간의 관계를 고찰하였다. 기존 연구결과들과 함께 분석한 결과, 포화상태의 경우 건조상태보다 일축압축강도, 압열인장강도 및 탄성계수가 비슷한 비율로 감소함을 알 수 있었다. 또한 압열인장강도와 일축압축강도는 선형비례관계에 있으며, 함수상태는 이 관계에 큰 영향을 주지 않았다.

• 자원환경지질
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• 제41권1호
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• pp.93-113
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• 2008

제주도 동부 저지대 (해발 200m 이내), 한동-종달-우도-수산-삼달-하천 지역의 20개 시추공에서 얻어진 화산암류의 암석학적 특징과 $^{40}Ar/^{39}Ar$절대연대를 보고하고, 이에 근거하여 이 지역의 지형형성과 화산활동에 대해 고찰한다. 이 지역의 지하에 분포하는 화산암류는 주로 현무암류(알칼리 현무암, 전이질 현무암, 솔리아이트질 현무암)와 솔리아이트질 안산암 및 현무암질 조면안산암으로 구성된다. 솔리아이트질, 전이질 및 알칼리암류가 서로 호층을 이루어 분포하는 것은 이 지역에서 이들 화산활동이 동시에 일어났었음을 지시한다. 특히, 조면현무암 혹은 현무암질 안산암이 이 지역의 기저부에 분포하는 점은 비교적 분화된 알칼리 화산활동이 먼저 시작되었음을 의미한다. 이 지역에 분포하는 화산암류의 $^{40}Ar/^{39}Ar$ 절대연대는 최고 $526{\pm}23Ka$에서 최저 $38{\pm}4Ka$이다. 동부 지역 저지대에서 용암류의 분출과 같은 하와이형 화산활동은 퇴적층의 관계, 화산암류의 전암 화학성분 및 $^{40}Ar/^{39}Ar$ 절대연대의 변화로 부터 다섯 단계로 구분된다. 즉, 서귀포층이 퇴적할 동안의, I-U기$(550{\sim}400Ka)$, II기$(400{\sim}300Ka)$, III기$(300{\sim}200Ka)$와 퇴적 이후 IV기$(200{\sim}100Ka)$, V기(100Ka이후)이다. 화산암류의 성분 변화 및 분포 지역의 차이 그리고 이들 시기 간에 분포하는 다양한 퇴적층(수성화산기원퇴적층 포함)의 존재는 화산활동이 오랜 기간 동안 간헐적으로 진행되었으며, 저지대의 육지지형이 화산활동 및 퇴적작용에 의해 내륙에서 해안으로 점진적으로 확대되면서 만들어졌음을 지시한다. 특히 시추코어 화산암의 $^{40}Ar/^{39}Ar$ 절대연대 자료는 제주도 동부 저지대 지역 대부분이 IV와 V 화산활동기 동안 분출된 200Ka 이내의 비교적 젊은 화산암류로 이루어져 있음을 지시한다. 이는 제주도 화산활동 시기 및 지형 형성에 대한 기존의 연구와는 상이한 결과이며, 화산암류의 K-Ar절대연대 자료를 바탕으로 한 기존의 제주도 화산활동 시기 구분이 재고되어야함을 확인하였다. 또한, 시추공에 근거한 화산 층서의 해석은 암석기재, 암석화학적 특징과 함께 절대연대 자료를 바탕으로 이루어져야 함을 강조한다.

• 암석학회지
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• 제18권3호
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• pp.223-236
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• 2009

제주도 동남부에 산출되는 초염기성 포획암은 두 그룹, Type I과 Type II로 분류되어진다. Type I 포획암은 Mg 성분이 높은 광물(mg#=89-91)로 구성된 페리도타이트로서 노두에서 비교적 흔하게 발견된다. 제주도 초염기성 포획암에 대한 대부분의 연구는 Type I 맨틀포획암에 관한 것이다. 반면에 Type II 포획암은 상대적으로 Mg, Ni, Cr성분은 낮고 Fe, Ti 성분이 높은 감람석, 사방휘석, 단사휘석(mg#=77-83)으로 이루어져 있다. Type II 포획암의 성분은 월라이트-감람석 단사휘석암-감람석 웹스터라이트-웹스터라이트이며, Ti이 풍부한 단사휘석을 가지는 것이 특징이다. Type II 포획암은 노두에서 포이킬리틱한 조직을 나타내어 규뮬레이트의 특성을 보인다. Type II 포획암에 나타나는 삼중점과 킹크밴딩, 직선적인 입자경계 조직은 Type II 포획암이 열에 의해 야기되는 정적재결정작용과 어닐링을 경험하였음을 지시한다. 조립질의 사방휘석과 단사휘석은 용리엽리를 보이며(고온형 휘석), 세립질의 휘석은 용리엽리를 보이지 않는(저온형 휘석) 특성을 보이지만 이들의 주성분조성은 거의 유사하여 저온에서 화학적 재평형이 완전히 이루어졌음을 지시한다. 단사휘석과 감람석의 가장자리를 사방휘석이 교대치환하고 있어 사방휘석의 부화작용(enrichment)이 일어났음을 지시한다. 같은 노두에서 발견되는 Type I 맨틀포획암, 반려암질포획암, 모암인 현무암내의 결정들과 비교해보면 Type II 포획암의 주성분원소 조성은 Type I 맨틀포획암과는 뚜렷하게 단절되는 불연속을 형성하지만 반려암 질포획암과 모암인 현무암과는 연속적인 경향을 보인다. 이러한 조직적 특성과 주성분원소 성분조성은 Type II 포획암이 현재의 모암인 현무암과는 직접적인 관련성이 없다할지라도 제주도를 형성한 마그마계의 일부분으로 분별결정작용에 의한 집적암(cumulates) 기원임을 제시한다.

• 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.

• 자원환경지질
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• 제57권4호
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• pp.449-471
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• 2024

역사, 학술 및 경관적 우수성을 인정받아 천연기념물로 지정된 지질유산들 중 주상절리, 현무암 협곡, 베개용암, 맨틀 포획암 등의 다양한 현상들을 나타내는 현무암질 암석들의 형성시기와 암석학적 특징을 고찰해 보았다. 연구대상 천연기념물은 추가령단층계를 따라 분포하는 한탄강현무암의 '한탄강 대교천 현무암 협곡', '포천 한탄강 현무암 협곡과 비둘기낭 폭포', '포천 아우라지 베개용암', 백령도 진촌현무암의 '옹진 백령도 진촌리 맨틀포획암 분포지', 포항 달전현무암의 '포항 달전리 주상절리', 경주어일현무암의 '경주 양남 주상절리군', 제주 대포동현무암의 '제주 중문·대포해안 주상절리대' 등 총 7곳이다. 이들은 신생대 신진기 마이오세에서 제4기 플라이스토세에 이르는 다양한 연령을 보여주었다. 주원소 조성에서 포천 한탄강현무암은 대체로 조면현무암, 달전현무암은 포노테프라이트, 제주 대포동현무암은 알칼리 계열의 현무암, 어일현무암은 비알칼리 계열의 현무암에 해당하며, 미량원소 조성에서 어일현무암 만 화산호 현무암의 특징을 보이고, 그 외 시료들은 해양도 현무암의 특징을 나타냈다.

• 암석학회지
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• 제13권1호
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• pp.34-45
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• 2004

본 연구는 제주도에 분포하는 현무암에 포획된 맨틀포획암과 맨틀포획암에 포획된 유체포유물에 대한 암석 및 조직에 대한 기재와 하부지각물질이 초고온의 변성작용을 받아 형성된 부카이트라는 산성질포획암에 관한 예비연구이다. 제주도에 분포하는 알칼리현무암에는 초염기성포획암, 산성질포획암, 큐뮬레이트포획암이 풍부하게 포획되어 있다. 초염기성포획암은 첨정석(스피넬)-레졸라이트가 대부분이며, 첨정석-레졸라이트는 감람석, 사방휘석, 단사휘석과 첨정석로 이루어져 있다. 부카이트는 석영, 사장석과 검은 세맥으로 이루어져 있으며, 큐뮬레이트포획암은 단사휘석 혹은 단사휘석과 사장석으로 이루어진 거정의 결정들로 구성되어 있다. 이들 포획암들의 구성입자들은 조립질이며, 하부지각/상부맨틀에서의 복잡한 진화사를 보여주는 변성암의 특징을 나타낸다. 초염기성포획암에는 프로토그라뉼라, 반상쇄성, 등립질의 조직이 관찰되며, 이러한 조직의 존재는 제주도의 상부맨틀에 전단체계가 형성되어 있음을 나타낸다. 프로토그라뉼라 조직에서는 거정의 사방휘석 결정들 중간에 첨정석, 세립의 감람석이 시공간적인 연관성을 지니고 항상 같이 산출되어지는데 이는 첨정석과 감람석이 사방휘석에서 용리되어진 것으로 여겨진다. 이러한 첨정석과 감람석이 사방휘석에서 용리되어진 조직은 프로토그라뉼라조직이 형성되기 이전에 고온에서 알루미나 함량을 많이 지닌 암석이 평형상태를 유지했음을 의미하며, 원래의 암석은 알루미나가 풍부한 사방휘석을 지닌 페리도타이트인 것을 암시한다. 이러한 하부지각/상부맨틀에서 유래하는 포획암에는 세 종류의 유체포유물이 포획되어 있다. I형은 이산화탄소를 풍부하게 가지고 있는 포유물이고, II형은 다상의 규산염용융포유물로서 유리$\pm$탈유리화된 결정들$\pm$딸결정들 ＋수축기포로 구성되어 있다. III형은 황화용융포유물이다. 제주도의 맨틀포획암에는 I형이 가장 풍부하게 포획되어 있으며, 이산화탄소가 맨틀에 존재하는 가장 풍부한 휘발성성분이며, 맨틀과 같은 고온고압에서 하나의 독립된 상으로 존재한다는 것을 반영하고 있다. 또한 맨틀과 같은 환경에서 규산염멜트(melt), 황화멜트, 이산화탄소가스 사이에 서로 불용융(immscibility) 상태도 형성되고 있음을 나타내고 있다. 대부분의 다상의 규산염용융포유물 (II형)은 상당한 양의 규산질 유리를 지니고 있으며, 이는 하부지각/상부맨틀에서 SiO$_2$ 함량이 높은 규산질마그마가 형성되고 있음을 지시한다. 암석학적, 지화학적 정보와 함께 맨틀 혹은 하부지각 암석에 포획된 유체포유물과 용융포유물 데이터는 한반도의 맨틀에 대한 유체체계, 유체-마그마-광물 사이의 강호작용, 모암인 포획암에 대한 압력-온도 진화사를 파악하는데 크게 이용될 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제15권2호
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• pp.114-121
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• 2002

제주도 안디졸(Andisol) 토양 분포지역 중 화산성 쇄설물과 현무암으로부터 기원된 두 토양의 Bo층을 대상으로 완충능력을 계산하고 토양의 알루미늄 용해도가 완충능력에 미치는 영향을 연구하였다. 주상실험 결과는 pH 6.0과 4.0 부근에서 완충작용이 일어남을 보여 주며, 현무암기원의 토양보다 화산쇄설암기원 토양의 완충능력이 더 큰 것으로 나타났다. 다양한 pH조건에서의 배치평형실험 결과 다량의 알루미늄 함유 광물상을 갖는 제주도 안디졸 토양 Bo층에서의 알루미늄 거동은 $Al(OH)_3$, 이모골라이트 혹은 프로토-이모골라이트 등의 고상에 주로 영향을 받는 것으로 나타났다. Bo층 토양의 광물조성, 배치 평형실험결과, 그리고 주상실험 결과를 종합해 볼 때, pH 4.0 부근에서 나타나는 뚜렷한 완충능력($\beta$)은 깁사이트 및 프로토-이모골라이트의 용해도 특성에 의해서 좌우되는 것으로 해석된다. pH 6.0 내외의 완충작용은 규산염광물의 용해도 및 염기성양이온의 양이온교환반응에 의해 진행되고 있으나, 낮은 염기성 포화도는 토양산성화가 더 진행될 경우 이러한 완충효과가 오래 지속되지 못할 것임을 지시한다.