• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.173-182
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• 2022

제주도 중산간 지역인 해발고도 약 700 m에 위치하고 있는 동수악 분화구에서 분출한 알칼리현무암은 새롭게 발견된 스피넬 페리도타이트라는 맨틀암석을 포획하고 있다. 맨틀 내에서 평형 상태에 있었던 동수악 스피넬 페리도타이트는 잔쇄반상조직을 보이며, 감람석, 사방휘석, 단사휘석, 스피넬로 구성되어 있다. 동수악 스피넬 페리도타이트 구성광물의 주성분원소 및 미량원소 분석 결과는 동수악 스피넬 페리도타이트는 지하 약 66~88 km 깊이에서, 약 960℃~1068℃의 평형온도 하에 있었음을 지시해준다. 분별용융 모델로 계산된 동수악 스피넬 페리도타이트의 부분용융 정도는 약 1~3%이며, 새로운 광물을 포함하고 있지 않고 LREE가 부화된 패턴을 보이는 동수악 스피넬 페리도타이트는 규산염 용융체에 의해 은폐교대작용을 받아 부화 되었다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.365-376
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• 2023

제주도 응회환 중 하나인 송악산은 약 3800년 전에 형성되었고, 송악산의 조면현무암에는 스피넬 페리도타이트라는 맨틀암석이 포획되어 있다. 스피넬 페리도타이트의 크기는 2 cm 이하이고, 감람석, 사방휘석, 단사휘석, 스피넬로 구성되어져 있다. 스피넬 페리도타이트 구성광물들의 중심부와 연변부의 화학조성이 유사한 것은 스피넬 페리도타이트가 모암 마그마에 포획되기 전 평형상태에 있었다는 것을 의미이다. 평형온도는 지하 약 55~60km 깊이에서 약 915~968℃ 이다. 네오블라스트 광물을 많이 함유하고 있는 스피넬 페리도타이트는 잔쇄반상조직을 보이고, 구성광물 중 감람석이 킹크밴드를 보이는 것은 송악산 상부맨틀이 변형 받았음을 지시한다. 약 5~7%의 분별용융작용과 규산염 용융체에 의한 은폐교대작용을 경험한 송악산 스피넬 페리도타이트는 모암 마그마에 포획된 후 약 15일이라는 빠른 기간 만에 지표에 올라왔다.

• 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.

• 암석학회지
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• 제8권3호
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• pp.183-202
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• 1999

풍기일대 솝개산편마암복합체는 미그마타이트질 편마암, 반상변정질 편마암, 석류석 화강암질 편마암 그리고 흑운모 화강암질 편마암이 주를 이룬다. 변성염기성암들이 부우딘 또는 포획암으로 존재하며 석류석-사방휘석 백립암이 소규모로 나타난다. 이 지역은 앰피볼라이트상의 변성작용을 받은 북서에서 백립암상의 변성작용을 받은 남동으로 갈수록 변성도가 점진적으로 증가한다. 앰피볼라이트상의 대표 광물조합은 흑운모-백운모-K장성-사장석$\pm$석류석$\pm$녹염석이며 앰피볼라이트-백립암상 전이대는 침상 또는 섬유상을 보이는 규선석의 생성이 특징적이다. 백립암상의 변성작용을 받은 지역에서 석류석-사방휘석 백립암은 석류석-사방휘석-흑운모-사장석의 광물조합을, 변성염기성암은 단사휘석-사장석$\pm$각섬석$\pm$사방휘석$\pm$석류석의 광물조합을, 미그마타이트질 편마암은 석류석-흑운모-규선석-근청석$\pm$스피넬의 광물조합을 각각 보인다. 백립암상 변성작용이후 후퇴변성작용에 의해 미그마타이트질 편마암은 스피넬, 강옥, 홍주석 등을 생성하며 변성염기성암은 단사휘석과 사장석의 접합부에서 얇은 띠상의 석류석을 생성한다. TWEEQU에 의해 계산된 최대 변성온도-압력은 미그마타이트질 편마암에서 $916^{\circ}C$/6.6kb이며 석류석-사방휘석 백립암에서 $826^{\circ}C$/6.3kb이다. 백립암상의 전진변성과정을 지시하는 석류석 반상변정내에 포획된 사장석과 흑운모를 사용하여 구한 온도-압력은 $866^{\circ}C$/7.5kb이며 석류석의 가장자리와 그에 접하는 흑운모를 사용하여 구한 온도-압력은 $726^{\circ}C$/4.8kb로 온도와 압력이 감소하는 시계방향 압력-온도경로를 보인다. 미그마타이트질 편마암과 석류석 화강암질 편마암에서 석류석과 흑운모의 가장자리 조성을 사용하여 구한 온도들은 $556-741^{\circ}C$로 넓은 범위를 보여 백립암상의 변성작용이후 수회변성정도가 차이가 있었음을 지시한다. 흑운모 화강암질 편마암은 석류석의 산출이 적고 석류석의 스페서틴 함량이 높아 정확한 변성환경을 규명하기 힘들다. 단사휘석과 사장석사이에 띠상으로 나타나는 석류석을 함유하는 변성염기성암의 변성온도-압력은 $635-707^{\circ}C$/4.1-4.3kb이다. 이러한 구조는 퇴변성작용의 진화과정이 등압하 온도감소(IBC, isobaric cooling)환경을 거쳤음을 지시한다. 이상의 결과들은 풍기지역이 시계방향의 압력-온도 경로를 가지는 백립암상의 변성작용후에 IBC를 겪었음을 지시한다.

• 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.

• 자원환경지질
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• 제30권5호
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• pp.477-491
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• 1997

충남 비봉지역에서 산출되는 초염기성 암체는 경기편마암복합체내에 북북동 방향을 따라 200 m 연장을 갖고 국부적으로 산출되고 있으며, 주변 편마암체와 주로 단층접촉을 하며 평행하게 분포하고 있다. 초염기성암은 대부분 듀나이트와 하즈버가이트이며 부분 또는 완전히 사문암화되었다. 본 암석은 원생입상, 등립입상 및 등립입상-모자이크 조직을 보이며 부분적으로는 변성작용을 반영하는 잔쇄반상(잔쇄거정질) 조직 및 여러시기의 재결정 흔적을 보인다. 이 암석은 감람석 $(Fo_{89-92})$, 엔스테타이트에서 브론자이트 조성의 사방휘석, 투휘석 조성의 단사휘석, 투각섬석에서 파가사이트 조성의 각섬석, 첨정석, 그리고 사문석, 활석, 녹리석, 방해석, 자철석등을 포함한다. 이 초염기성암은 마그네슘비가 높고, 알칼리 이온의 함량이 낮으며 희토류원소가 결핍된 특징을 보인다. 이런 지화학적, 광물학적 특징은 전세계의 맨틀포획암 및 구조적으로 지표면에 노출된 초염기성암과 유사하다. 암석의 산상 및 암석학적, 광물학적, 지화학적 특징은 이 초염기성암의 산상이 맨틀슬랩형으로 단층작용에 의해 지표면에 정치된 알파인형 (alpine type)의 초염기성암과 유사하다. 암석학적 특징과 함께 광물 조성은 비봉지역의 초염기성암이 상부 각섬암상부터 녹색편암상 범위에서 수회의 후퇴변성작용을 받았음을 암시한다.

• 암석학회지
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• 제5권1호
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• pp.66-83
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• 1996

이 연구는 알칼리 화산도로 특정지워진 제주도의 동부 성읍리, 서부 한림읍 이사돌 그리고 한경면고산리 지구내 해안에 분포하는 수매의 솔리아이트에 대한 암석기재, 광물화학, 주성분 및 미량성분 원소의 화학자료를 보고한다. 이들은 주로 반상조직인 알칼리암류에 비해 세립질이며, 주상 혹은 침상의 사장석 ($An_{61-46}$)과 사방휘석(브론자이트) 및 감람석($Fo_{78-67}$)이 입자간 조직을이룬다. 특징적으로 사방휘석이 반자형의 반정 혹은 미반정으로 산출되고, 두 유형의 단사휘석(피저나이트와 보통 휘석)은 석기 광물로만 산출한다. 이들 솔리아이트는 노옴 석영을 가지며, 주성분 원소의 변화 범위는 좁다(SiO2=51.0-52.5 wt%; Mg#=54-60). 주성분 원소와 전이금속 원소의 변화경향이 알칼리암ㄹ와 두드러진 것은 동일 마그마의 분화로 솔리아이트와 알칼리암의 관계를 설명할 수 없다는 것을 시사한다. 한편, $K_2O$, Rb, Ba, Nb, La들 간의 비는 솔리아이트와 알칼리암이 유사한 반면, P, Y, Yb 등 석류석과 친화적인 원소와 이 원소들 간의 비는 솔리아이트가 알칼리암보다 크다. 이러한 미량원소 특징은 제주도의 솔리아이트와 알칼리 현무암류는 동질 기원이나 부분용융정도가 다른 모마그마로부터 유래되었음을 시사한다.

• 한국광물학회지
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• 제3권1호
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• pp.1-6
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• 1990

Clacic amphiboles along the tremolite (Tr)-tschermakite(Ts) joint were synthesized using a piston-cylinder appratus. At 750-85$0^{\circ}C$and 12-2 kb, amphibole+corundum coexist with zoisite($\pm$talc, chlorite, and Mg-staurolite), but with anorthite($\pm$cholorite, spinel, pyroxenes, and sapphirine) at lower P. At 90$0^{\circ}C$, amphibole+corundum+clinopyroxene($\pm$anorthite, forsterite, sapphirine, and garnet) are stable over the P range 12-18 kb. These amphibole-bearing assemblages are replaced at high P by clcinopyroxene+talc+chlorite+zoisite at 650-75$0^{\circ}C$, and at higher temperatures by garnet+clinopyroxene($\pm$zoisite, orthopyroxene, and Mg-staurolite). Synthetic amphiboles with Ts>~45 mol% contain as much as 0.15 excess cations per formula unit(pfu) based on 23 oxygens(anhydrous formula), whereas less tschermakitic ones are deficient in cation occupancy by up to 0.18 pfu. This trend is attributed to the 야/trioctahedral substitution in Ca-amphiboles. Compositions of synthetic amphiboles display systematic changes with P and T governed by coexisting mineral assemblages. The Ts content (=[8-Si-Na]/2) increases with increasing T( Ts/ T=~0.1 nik% K-1) in the range 750-85$0^{\circ}C$, but remains nearly constant at 850-90$0^{\circ}C$. Pressure dramatically affects the Ts content of Ca-amphiboles:it increases with P at 8-12 kb( Ts/ T=2-3 mol% K-1), but significantly decreases at 12-21 kb( Ts/ P=-2.5 mol% Kb-1). Hence, the most tschermakitic amphiboles, containing 60$\pm$5 mol % Ts, or 1.2$\pm$0.1 tetrahedral Al, occur at 12 kb and 850-90$0^{\circ}C$. Compositions of Ca-amphiboles defined by a simple reaction, 3 Tr+2 zoisite+7 corundum+H2O=5 Ts, are reversed and used to estimate thermodynamic parameters of tschermakite assuming ideal mixing of Tr-Ts solid solutions. Predicted standard molal entropy and enthalpy of tschermakite are : S$^{\circ}$of Tr-Ts solid solutions. Predicted standard molal entropy and enthalpy of tschermakite are : S$^{\circ}$=566.9$\pm$13.7 J mol-1K, -1and H$^{\circ}$=-12518.36$\pm$15.17 kJ mol.-1

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.273-281
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• 2022

맨틀 불균질성은 지구 내부의 휘발성 성분의 분포 및 순환과 밀접한 관련이 있으며, 맨틀에서 휘발성 물질의 거동은 규산염암의 유변학적 특성에도 큰 영향을 미친다. 이와 같은 상부맨틀의 물리화학적 특성은 미구조와 유체포유물의 형태로 맨틀 포획암에 기록될 수 있다. 본 논문에서는 미국 리오 그란데 리프트 지역에서 산출되는 페리도타이트 포획암의 미구조와 유체포유물의 특성과 관련된 이전 연구결과들을 요약 및 리뷰하였으며, 이를 통해 이 지역의 상부맨틀의 진화과정과 불균질성에 대해 이해하고자 한다. 리오 그란데 리프트에서 맨틀 포획암이 산출되는 지역은 크게 리프트 중심부인 리프트 축(rift axis) 지역(EB: Elephant Butte, KB: Kilbourne Hole)과 리프트 연변부인 리프트 측면(rift flank) 지역(AD: Adam's Diggings)으로 나눠진다. 전자(EB 및 KB 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 적은 조건에서 형성되는 type-A 격자선호방향이 보고되었고, 후자(AD 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 많은 조건에서 형성되는 type-C 격자선호방향이 보고된 바 있다. 특히, AD 페리도타이트의 경우 초기(type-1: CO₂-N₂) 및 후기(type-2: CO₂-H₂O)와 같은 최소 두번의 유체 침투 사건이 사방휘석 내에 기록되어있다. 이와 같은 미구조 및 유체포유물에 기록된 상부맨틀의 불균질성은 북미 판과 Farallon 판 사이의 상호작용에 기인한 것으로 추정된다.

• 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.