• 자원환경지질
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• 제47권4호
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• pp.317-333
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• 2014

선캄브리아기 경기육괴의 북서부에 위치한 포천 철(-동)광상은 다양한 이론이 제시되어 논쟁 대상이 되었으며, 성인적 측면에서 변성(-배기형) 퇴적 광상이 주된 생성이론으로 인지되었다. 본 논문에서는 포천 스카른화작용/철광화작용의 핵심 증거를 통하여 공간적으로 인접한 명성산 화강암이 관계화성암의 가능성을 제시하였다. 포천 스카른은 석회암과 백운암의 다양한 탄산염암을 모암으로 하여 Ca계열, Mg계열 및 Na-Ca계열 스카른이 형성되었다. 철광화작용은 주로 Na-Ca계열 스카른대를 따라 배태되고 있으며, 후퇴 스카른 단계에 국부적으로 동 광화작용이 중첩된다. 포천 후퇴 스카른 단계에 정출된 금운모의 Ar-Ar과 K-Ar연대측정 결과는 $110.3{\pm}1.0{\sim}108.3{\pm}2.8Ma$이며, 스카른 철(-동) 광화작용은 천부 관입암체인 명성산 화강암의 관입시기(112 Ma)와 일치하여 관계화성암으로 추정된다. 주변 탄산염암, 스카른 및 맥상의 탄산염광물간 산소-탄소 동위원소 빈화된 경향성은 개방계 조건($XCO_2=0.1$)에서 열수의 탈탄산염화 작용과 침투작용에서 유도되었다. 한편 황화광물(황동석-황철석 혼합물)과 경석고에서 매우 높은 황 동위원소 값은 황근원물질이 주변 탄산염암에 함유되어 있던 황산염광물로부터 공급되었을 가능성을 지시한다. 포천 광상 주변의 전단대에서는 파쇄대가 중첩되어 발달하여 있으며, 백악기 화강암으로부터 공급된 고온성 광화유체가 이러한 약선대를 따라 유입되어 약 $500^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$의 온도범위에서 강력한 근지성 스카른화작용과 함께 광화작용이 유도되었다.

• 자원환경지질
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• 제27권2호
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• pp.147-160
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• 1994

경상분지 백악기 퇴적암류와 화산암류내 열극을 충진한 열수 맥상광체들로 구성된 삼산지역 동광상들은 구조운동에 수반되어 2회에 걸쳐 형성된 석영 및 방해석맥들로 구성된다. 변질대에 산출되는 견운모에 대한 K-Ar 연령은 약 82Ma로서, 지역주변에 암주상으로 산출되는 화강섬록암의 관입활동 등 후기 백악기 화성활동과 관련된 것임을 지시한다. 주 광화시기인 광화 I기 석영맥내에는 황철석, 유비철석, 황동석, 섬아연석, 방연석, 적철석 및 Pb-Bi-Ag-Sb계 유염광물등의 광석광물들이 녹렴석, 녹니석 등의 맥석광물들과 함께 산출되며, 광화 I기는 광물들의 산출조직과 공생관계 등에 의하여 3개의 substage (early, main, late)로 구분된다. 본역내 광상들에서의 주된 동광화작용은 약 12~3wt. % NaCl 상당 염농도를 갖는 광화유체로 부터 약 $330^{\circ}C$에서 약 $280^{\circ}C$ 에 걸쳐 진행되었으며, 초기 광화유체의 비등현상으로부터 ${\leq}100{\sim}200bar$의 광화작용시 압력이 확인된다. 주광화시기인 광화 I기중 광화유체의 ${\delta}^{34}S_{H_2S}$값이 초기 8‰에서 후기 2.3‰로 점차 감소함은 광화유체의 비등과 천수혼입에 수반되어 산소분압이 점진적으로 증가한 결과로 해석된다. 유체내 산소 및 수소 안정동위원소 연구결과, 이들 동위원소 값이 광화작용의 진행과 함께 점차 감소함은 상대적으로 낮은 water/rock 비값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이뤄 평행상태에 이른 광화초기 열수계내에 광화작용의 진행과 함께 산화상태의 차갑고 동위원소적 교환반응이 거의 이뤄지지 않은 천수의 혼입이 점증 하였음을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제28권6호
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• pp.587-597
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• 1995

한반도 중부지역과 동남부지역에 분포하는 금-은 광상들의 광화작용은 쥐라기 중기로부터 백악기 말기에 걸쳐서 진행되었으며, 이들 광상은 유행별로 산출지역 및 산출시기에 연관된 지질학적 지화학적 생성환경의 차이를 나타내고 있다. 중부지역 금-은 광상은 북동-남서의 방향성을 갖고 산출분포하는 중생대 화강암류 및 주변 선캠브리아기 변성암류내에 분포하지만, 동남부지역 금-은 광상은 백악기 퇴적암 및 화산암류내에 주로 배태되고 있다. 이는 한반도 대표적인 화성활동인 쥐라지 대보화성활동 및 백악기 불국사 화성활동과 각각 밀접한 성인적 연관성을 시사하고 있다. 이러한 각 광상들의 광화작용 특성(광물공생관계, 조직, 구조 등)과 연대측정결과 및 지질학적 분포특성은 쥐라가 중기로부터 백악기 말기에 이르기까지 광상형성과 연관된 열수유체의 성인적 차이를 의미하고 있다. 즉, 쥐라기로부터 초기 백악기에는 금광단일형 광상의 광화작용이 우세하게 진행되었으나, 후기 백악기에 이르면서 금-은혼합형광상 및 은광단일형 광상의 광화작용이 우세하게 야기되었음을 알 수 있다. 쥐라기 금광단일형 광상들은 괴상의 맥상 산출특성 및 단순한 광석 광불 공생관계를 보여주는 단성광맥으로 높은 fineness 값을 나타내지만, 백악기 금-은혼합형 광상과 은광단일형 광상은 다양하고 복잡한 구조 및 조치특성 갖는 복성 광맥내에 함은황인 및 황화광물과 함은tellurides 및 자연은 등을 포함하는 등 상대적으로 복잡한 광석광물 공생과계를 보여준다. 한편 황화광물의 지질온도계와 유체포유물 연구의 결과등에 의하면 백악기 금-은혼합형 광상과 은광단일형 광상은 천부(<0.5 kb)에서 천수가 우세한 광화유체로부터 $200^{\circ}{\sim}350^{\circ}C$ 온도조건하에서 주된 광화작용이 진행되었지만, 쥐라기 금광단일형 광상은 마그마기원의 열수용액으로부터 고온$(300^{\circ}{\sim}500^{\circ}C)$ 및 고압$({\approx}4-5kb)$의 생성환경하에서 광화작용이 진행되었음을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.487-502
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• 2012

경주시 양북면 용당리에 발달한 단층암을 대상으로 X선 회절 분석(XRD), 광학현미경 분석, 레이저 입도 분석, 프랙탈 차원 분석을 적용하여 단층암의 광물 조성과 미구조, 잔류입자의 분포 특성을 연구하였다. 단층핵은 약 1.5 m 두께로 발달하며 이 중 각력대는 약 1.2m, 단층핵의 가장 중심부인 비지대는 평균 20cm의 얇은 두께로 노출되어 있다. 각력대에서는 석영, 장석류 등의 조암광물이 주 구성 광물로서 산출되고 비지대에서는 녹니석, 일라이트 등의 점토광물이 주 구성 광물로서 산출된다. 단층암에서 빈번하게 산출되는 맥상광물, 황철석, 변질 광물 등은 단층활동과 더불어 열수변질 작용이 수반되었음을 시사하고 있다. 현미경에 의한 구획 점셈(box counting), Image J에 의한 영상분석 및 레이저 입도 분석에 기초한 프랙탈 차원값은 단층암의 입자 파쇄 특성을 잘 보여준다. 세 가지 방법으로 구한 프랙탈 차원값(D)은 각력대에서 비지대로 갈수록 그 값이 증가하고 비지대 내에서는 공통적으로 높은 차원값을 갖는다. 비지대 내에서는 D값의 변화가 상대적으로 적으며, 일정한 경향성이 나타나지 않는다. 이는 각력대에서는 입자들의 대량파쇄가 우세하게 발생하고, 단층운동이 계속되어 생성된 비지대에서는 입자의 마모가 보다 우세하게 발생하였음을 시사한다. 연구지역 단층암의 광물 조성과 입자 분포 특성은 다중 단층 운동과 열수변질 작용이 본 연구지역 단층대의 진화에 큰 영향을 끼쳤음을 지시한다. 단층암에서의 프랙탈 차원값이 측정 기법에 따라 차이가 발생하므로 프랙탈 차원값의 상대적인 비교는 보다 신중히 이용되어야 될 것으로 생각된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권1호
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• pp.10-20
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• 1998

상곡광상은 캄브로-오르도비스기의 석회질암내에 발달된 열극을 교대한 다금속광상이다. 광산부근에는 상당량의 폐석과 광미가 방치되어 있으며, 폐갱도에서 유출되는 갱내수는 여과없이 하천을 따라 이동되어 상수원 및 농경지로 유입되고 있다. 토양과 퇴적물의 주성분 원소는 시료에 따라 조성 차이가 심하나 Fe, Mn, Ca 및 Na이 부화되어 있고, 특히 광미야적장 토양에서는 Fe (평균 18.58 wt.%)와 Mn (4.18 wt.%)의 함량이 아주 높다. 광미야적장 토양에서 검출된 중금속의 평균함량은 Ag=10, As=2278, Cd=7, Cu=206, Pb=1372, Sb=14 및 Zn=2231 ppm이며, 광산수계의 퇴적물에는 Ag=1, As=146, Cd=1, Cu=39, Pb=146, Sb=2, Zn=259 ppm이 함유되어 있는 것으로 보아, 독성원소들은 적어도 수 km 하류까지 이동되었을 것으로 보인다. 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 주원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=1.54, 광미야적장 토양=6.84로서 높은 이상치를 갖는다. 희토류원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=0.92, 광미야적장 토양=0.52이다 환경적 독성원소 (As, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn)를 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 부화지수는 광산수계 퇴적물=2.42, 광미야적장 토양=25.47 이다. EPA의 환경오염 기준치로 표준화된 부화지수는 비광산수계 퇴적물=0.53, 광산수계의 퇴적물=1.84, 광미야적장 토양=23.71 이다. 퇴적물과 토양의 X-선 회절분석 결과, 구성광물의 함량비는 다소 차이가 있으나 모든 시료에서 동일한 광물조성(방해석, 돌로마이트, 마그네사이트, 석영, 운모, 녹니석 및 점토광물)을 갖는다. 중금속 오염이 심한 토양과 퇴적물을 비중분리하여 반사현미경으로 관찰하면 황철석, 유비철석, 섬아연석, 방연석, 침철석 및 수산화 광물들이 많이 관찰되는 것으로 보아, 이 광물들이 오염원으로 작용하고 있음을 보인다.

• 자원환경지질
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• 제42권4호
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• pp.315-333
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• 2009

이 연구에서는 대전지역 주요 도심하천인 갑천, 유등천, 대전천을 대상으로 하천수의 수리화학적 특성과 산소, 수소, 황, 탄소 동위원소 특성을 분석하였다. 하천수 시료는 풍수기와 갈수기 2차례 채취되었다. 하천의 수리화학적 특성은 상류에서는 Ca(Mg)-$HCO_3$ 유형을 보이다가 도심권을 통과하면서 Ca(Mg)-$SO_4(Cl)$유형으로 전이되고 하류에서는 Na(Ca)-$HCO_3$(Cl, $SO_4$) 유형으로 변하였다. 이와 같은 화학적 유형의 변화는 자연적 영향뿐만 아니라 하수처리장의 방류수와 인위적 오염물질의 유입에 의한 영향이 관여된 것으로 해석된다. 전반적으로 풍수기에 비해 갈수기에 하천수의 전기전도도 값이 높은 특성을 보여준다. 갑천하류는 하수종말처리장의 방류수가 합류되면서 수질이 급격하게 변화한다. 하천수의 pH는 상류에서 중성을 보이다가 도심권을 지나면서 최고 pH 9.8의 고알카리성을 보인다. 이는 현장조사결과 아파트의 우수관을 통한 세제 유입에 기인하는 것으로 보인다. 하천수의 산소-수소 동위원소 관계식은 ${\delta}D=6.45{\delta}^{18}O-7.4$으로 Craig의 순환수선보다 다소 하향 이동되어 도시된다. 이는 기단의 변화와 하천수의 표면 증발 효과에 의한 것으로 보인다. 뿐만 아니라, 상-하류사이에 고도효과를 반영하는 동위원소 조성 값의 차이를 보여준다. 하천수의 ${\delta}^{13}C$ 값은 $-19.5{\sim}-7.8%o$ 범위로 대기중 이산화탄소와 유기물 기원의 범위에 해당된다. 전반적으로 하천수의 상류에서 하류로 향할수록 ${\delta}^{13}C$값이 높아지므로 $CO_2$의 기원이 상류에서는 주로 유기물기원에서 도심권에서는 오염된 대기와 지하수의 기저유출로 인한 무기기원의 비율이 높아지기 때문으로 해석된다. ${\delta}^{34}S-SO_4$함량 관계도에서 하천수를 4개 그룹(갑천중 상류, 유등천, 대전천, 갑천하류)으로 구분하였다. 황산염의 농도는 갑천중상류<유등천<대전천<갑천하류의 순서로 높아지는 반면 ${\delta}^{34}S$값은 감소하는 경향을 보인다. 이는 하천별 황산염의 증가에 따른 공급원이 다르다는 것을 의미한다. 하천수내 황의 기원은 대기기원을 중심으로 황산염의 농도가 높아질수록 황철석의 영향이 큰 것으로 해석된다. 그러나 하천수에 유입되는 생활하수 등에 대한 황동위원소 자료가 없으므로 이에 대한 영향에 대해서는 향후 연구되어야할 과제이다.

• 자원환경지질
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• 제35권1호
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• pp.1-12
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• 2002

남서태평양 Manus Basin은 인도-호주판과 태평양판이 충돌하여 형성된 배호분지로 열수분출작용이 활발하며, 석영 안산암 및 현무암질 안산암 계열의 산성 화산암류를 기반암으로 발달한 열 수분출구 등 열수광체가 산재되어 있다. 열수분출구는 주로 황철석, 황동석, 백철석, 섬아연석, 방연석 등의 광석광불과 이에 수반되는 경석고, 중정석, 비정질 규소 등으로 구성되어 있으며, 황동석이 괴상으로 다량 산출되는 Cu-rich chimney와 섬아연석이 괴상으로 다량 산출되는 Zn-rich chimney로 대분된다. 열수분출구글 구성하는 금속원소들의 전체적인 상관관계에Ai Zn은 Sb, Cd, Ag, 등과 그리고 Cu는 Mo, Mn, Co 등과 좋은 정의 상관관계가 인지된다. 또한, 열수분출구에 따라 Zn-rich chimney에서는 Au가 Zn과 대단히 높은 정의 상관관계를 보여주며 Cd, Mn, Sb 등이 부화되어 있는 반면에, Cu-rich chimney에서는 Au가 Zn 및 Pb와 좋은 정의 상관관계를 보여주며 Mo, Co 등이 부화되어 있는 특성을 보여준다. 연구지역 Cu-rich chimney 및 Zn-rich chimney의 Au 평균품위는 각각 15.9 ppm 및 29.0 ppm이며, Ag, Cu, Zn 등 유용금속도 상당량 부화되어 있어 경제성이 높은 것으로 평가된다. Zn-rich chimney에 산출하는 경석고 및 비정질규소의 유체포유물 균일화 온도 및 염농도는 174~22$0^{\circ}C$ 및 2.7~3.6 equiv, wt.% NaCl로. 섬아연석 등 광석광물의 주 광화 작용이 약 20$0^{\circ}C$를 전후한 범위에서 진행되었으며, 이때 산소분압은 $10^{40.8}$bar이하에서 $10^{39.5}$이상으로 황분압은 $10^{14.7}$bar이하에서 $10^{13.4}$이상으로 각각 증가 전이되는 것으로 추론된다. 한편, Cu-rich chimney는 Zn-rich chimney의 주 광화온도조건보다 높은 온도에서 광화작용이 진행되었을 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제35권2호
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• pp.153-168
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• 2022

치악산 편마암복합체에서 방사성원소를 포함하고 있는 광물을 파악하고, 주변 지하수에 포함되어 있는 방사선원소(우라늄)와의 연관성을 확인하고자 암석학적 및 광물 화학 분석을 수행하였다. 현미경 및 전자현미경 분석 결과, 주 구성광물은 사장석, 흑운모, 석영, 알칼리장석, 녹니석 그리고 방해석이며, 부수광물은 스펜, 갈렴석, 인회석, 저어콘, 토라이트, 티탄철석, 황철석 그리고 방연석 등 총 14종을 확인하였다. 토라이트의 경우 거정의 갈렴석 내 ~1 mm의 크기로 소량 관찰된다. 희토류 원소를 많이 포함하고 있는 갈렴석은 각기 다른 3 가지 산출양상을 보인다. EPMA 분석 결과, 거정의 갈렴석에서는 TiO₂~1.70 wt.%, Ce₂O₃~11.86 wt.%, FeO~13.31 wt.%, MgO~0.90 wt.% 그리고 ThO₂~1.06 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, Al₂O₃ 17.35 ± 2.15 wt.% (n = 7), CaO 12.13 ± 1.81 wt.% (n = 7) 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 티탄철석을 둘러싸고 있는 스펜 집합체의 가장자리에 존재하는 갈렴석은 Al₂O₃~24.00 wt.%, Nd₂O₃~5.10 wt.%, Sm₂O₃~0.66 wt.%, Dy₂O₃~0.86 wt.% 그리고 Y₂O₃~1.38 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, TiO₂ 0.35 ± 0.21 wt.% (n = 11), Ce₂O₃ 5.25 ± 1.03 wt.% (n = 11), FeO 9.84 ± 0.26 wt.% (n = 11), MgO 0.12 ± 0.05 wt.% (n = 11) 그리고 La₂O₃ 1.49 ± 0.29 wt.% (n = 11) 등과 같이 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 모암의 기질부에서 관찰되는 갈렴석의 화학성분은 앞서 설명한 갈렴석의 중간 정도의 값을 가진다. 연구대상인 치악산 편마암복합체 내 미그마타이트질 편마암에는 주목할 만큼의 우라늄 함량을 가지는 광물이 발견되지는 않았다. 따라서 지하수에서 나타나는 우라늄의 기원과 주변 지질과의 연관성을 명확하게 밝혀내지는 못했다. 하지만 방사성 원소인 토륨 원소 및 희토류 원소를 다량 포함하는 갈렴석이 풍부하게 존재하는 것이 이번 연구결과로 확인되었다.