• Ocean and Polar Research
• /
• 제36권4호
• /
• pp.383-394
• /
• 2014

The surface sediments from the manganese nodule exploration area of Korea in the Clarion-Clipperton fracture zone were investigated to understand the resource potential of and emplacement mechanism for rare earth elements (REEs). The sediments are categorized into three lithological units (Unit I, II and III from top to bottom), but into two groups (Unit I/II and Unit III) based on the distribution pattern of REEs. The distribution pattern of REEs in Unit I/II is similar to that of Post-Archean Australian Shale (PAAS), but shows a negative Ce anomaly and enrichment in heavy REEs (HREEs). In Unit III, the HREE enrichment and Ce anomaly is much more remarkable than Unit I/II when normalized to PAAS, which are interpreted as resulting from the absorption of REEs from seawater by Fe oxyhydroxides that were transported along the buoyant plume from remotely-located hydrothermal vents. It is supported by the PAAS-normalized REE pattern of Unit III which is similar to those of seawater and East Pacific Rise sediments. Meanwhile, the PAAS-normalized REE pattern of Unit I/II is explained by the 4:1 mixing of terrestrial eolian sediment and Unit III from each, indicating the much smaller contribution of hydrothermal origin material to Unit I/II. The studied sediments have the potentiality of a low-grade and large tonnage REE resource. However, the mining of REE-bearing sediment needs a large size extra collecting, lifting and treatment system to dress and refine low-grade sediments if the sediment is exploited with manganese nodules. It is economically infeasible to develop low-grade REE sediments at this moment in time because the exploitation of REE-bearing sediments with manganese nodules increase the mining cost.

• 한국광물학회:학술대회논문집
• /
• 한국광물학회.한국암석학회 2003년도 공동학술발표회 논문집
• /
• pp.54-54
• /
• 2003

The metasedimentary rocks together with various granitoids are the main constituents in Taebaeksan gneiss complex, northern Yeongnam Massif. Chemical compositions of sedimentary rocks may reflect the nature of the provenance and could be crucial for understanding the evolution of early continental crust. Previous workers have suggested that the provenance and tectonic studies based on the geochemistry of sediments are applicable to the Precambrian samples. In this study we analyzed the major, trace and REE elements of metasedimentary rocks to understand their provenance and tectonic setting during sedimentation. The overall geochemical characteristics of metasedimentary rocks are similar to those of average shale of the post-Archean. Major element chemistry indicates mature and sorted nature of the sediments. The degree of weathering in the source rocks the is not uniform, as inferred from a large scatter in chemical indices of weathering (CIW). The immobile trace elements such as Th, Sc, and REE can be used to discriminate various sedimentary processes. The Th/sc ratios (0.9 - 4.4) are larger than those of the upper crust and average shale, suggesting that the felsic source predominates. The contents of Ni and Cr and the variations in the ratio of compatible to incompatible elements are similar to the average post-Archean shale. Uniform chondrite-normalized REE pattern with the LREE enrichment (LaN/SmN = 4.9 ${\pm}$ 0.4) and slight negative Eu anomalies (Eu/Eu$\^$*/ = 0.7 ${\pm}$ 0.1) also support this observation. The presence of negative Eu anomaly indicates that intracrustal igneous processes involving plagioclase separation have affected the provenance rocks. The LREE enrichment implies the major role of felsic rocks in source rocks. The eNd (1.9 Ga) values of metasediment rocks vary from 9.4 to 6.7, corresponding to TDM of 2.9 - 2.7 Ga. On the other hand, the 147Sm/144Nd ratios are 0.1079 - 0.1101, corresponding to typical tettigenous sediments. The geochemical features of metasedimentary rocks such as high abundances of large ion lithophile elements, high ratios of Th/Sc and La/Sm, commonly high Th/U ratios, negative Eu anomalies, and negative eNd, suggest a provenance consisting virtually entirely of recycled upper continental crust in passive margin environment. Tectonic discrimination diagrams based upon major element compositions also support this suggestion. In conjunction with igneous activity and metamorphism in the convergent margin setting at 1.8 - 1. 9 Ga, the transition from passive margin to active margin characterize the Paleoproterozoic crustal evolution in northern Yeongnam Massif.

• 자원환경지질
• /
• 제44권5호
• /
• pp.373-386
• /
• 2011

옥천변성대의 대표적인 우라늄 광화대인 괴산군 덕평리 일대의 흑색점판암과 이에 협재하는 함우라늄 탄질점판암을 상호 구분하여 이들에 대한 지구화학적 연구를 수행함으로써 우라늄 광상의 생성환경에 대해 고찰하였다. 희토류원소 함량은 탄칠점판암이 평균 254 ppm로서 혹색점판암(169 ppm) 보다 높고, 표준시료로 표준화한 결과 탄질시료의 Eu이 현저히 부화되어 나타난다. 산화환원지시원소에 해당하는 원소들의 경우 V, Cr, Co, Ni, Mo, 및 U 등이 흑색점판암에 비해 탄질점판암에서 현저히 부화되어 있는데, 특히, V은 흑색점판암에 비해 24배, Mo은 62배, U은 60배 가량 높게 산출된다. 이 밖에 백금족원소의 경우 Pd와 Pt가 탄질점판암에서 높은 함량을 나타낸다. 정의 Eu 이상을 비롯해 표준 해수기원 셰일에 비해 현저히 부화된 상기 원소들의 산출은 이들이 단순한 해수로부터 침전된 것이 아닌 고온의 환원환경인 해저열수활동과 관련된 퇴적환경에서 생성되었음을 시사한다. 넓은 조성변화를 나타내는 주성분 원소비 ($SiO_2/Al_2O_3$: 3.98~11.88, $Al_2O_3/Na_2O$: 25.6~139.06, $K_2O/Na_2O$: 6.80~46.85)도 퇴적물의 근원암이 퇴적암과 화성암이 혼재되었을 가능성을 나타내며, 또한 황의 함량이 흑색점판암에서 평균 0.6 wt.%인 반면, 탄질점판 암에서는 2.6 wt.%로 높게 나타나는 것은 탄질점판암이 황을 다량 포함하는 열수환경의 영향을 받았음을 보여준다. 이와 같은 지화학적 특징은 옥천변성대와 지구조적으로 대비되며 퇴적분기성 기원으로 알려진 남중국형 백금족광상(Mo-Ni-Zn-PGE)의 생성환경과도 유사한 특징이다. 이상으로 보아 덕평려 일대 우라늄광화작용은 해저열수활동의 영향을 받고 산소가 결핍된 유기물이 풍부한 퇴적분지에서 형성된 것으로 해석된다.

• 암석학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.116-128
• /
• 2007

경상분지 남부 진해시 남동부 일원에 분포하는 화성쇄설암 내 화강암편의 기원암과 퇴적시기 그리고 층서적 의미를 밝히기 위하여 지질도 작성, 암석기재, 지화학 및 대자율 분석 그리고 K-Ar 절대연대 측정이 수행되었다. 그 결과, 연구지역의 지질은 하위로부터 유천층군의 화산암류와 응회질 퇴적암, 불국사화강암류, 화강암편을 포함한 화성쇄설암, 현무암 내지 현무암질 안산암류 그리고 최후기의 유문암질암으로 구성되어 있음이 새로이 밝혀졌다. 화성쇄설암 내 화강암편들은 화강섬록암과 흑운모화강암으로 구분되며, 이들 각각은 불국사화강암류에 속하는 연구지역 일원의 화강섬록암 및 흑운모화강암과 색깔, 입자크기와 광물조성, 조직(퍼사이트 조직과 미문상 조직), 대자율(자철석 계열) 그리고 지화학적 특징(칼크-알칼리 계열, 희토류원소의 함량 분포)에서 매우 유사함이 밝혀졌다. 따라서 이들 화강암편은 경상분지 기반암인 영남육괴나 쥬라기 화강암으로부터가 아니라 연구지역 일원의 불국사화강암류로부터 기원된 것이다. 또한 야외 암석의 선후관계와 화강암편, 화강암류, 안산암질 암맥 그리고 현무암질 화산암류의 연대측정 결과들을 종합하면, 화강암편을 포함하는 화성쇄설암을 생성시킨 화산활동의 시기는 $52{\sim}16Ma$ 즉 제3기 에오세${\sim}$마이오세 초에 해당되는 것으로 결론지어진다. 이는 일반적으로 알려져 있는 경상분지의 층서와는 달리 불국사화강암류의 관입 이후에도 연구지역에 염기성에서 산성까지 다양한 화산활동이 발생하였음을 의미한다. 이상의 결과는 경상분지 동남부의 다른 지역에 분포하는 유천층군 화산암류의 층서 수립에 있어서 선후관계를 고려한 매우 세심하고 주의 깊은 암상분대와 연령측정이 필요한 것으로 판단된다.

• 암석학회지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.111-131
• /
• 1998

오대산편마암복합제의 미그미타이트질편마암내에는 규암, 앰피볼라이트, 대리암들이 협재되어 있으며 미그마타이트질편마암과 부정합적인 관계를 보이는 구룡층군 내에도 앰피볼라이트들이 나타난다. 기존 연구자들은 대리암과 접하고 있는 앰피볼라이트를 이질-탄산염질 기원물의 변성교대작용의 결과로 인식하고 있었으나 본 연구에서는 모두 화성기원으로 해석하였다. 앰피볼라이트의 $SiO_2$ 함량은 45.9~52.7 wt%로 현무암질에 해당한다. MgO의 함량은 비교적 좁은 범위(4.6~6.87 wt%)를 보이며 이를 이용한 분화정도를 살펴보면 MgO의 감소에 따라 $TiO_2, P_2O_5$, Hf, Zr은 감소하고 Cr과 Ni은 증가한다. 이러한 현상은 근원암인 현무암질 마그마에서 감람석 또는 휘석을 정출하는 분별정출작용의 결과이다. 희통류 성분은 LREE과 HREE 간의 변화폭이 작고 완만하다. $Eu/Eu^*$는 0.83~1.19로 Eu 이상치가 적어 사장석의 분별정출작용의 영향이 적었음을 지시하며 석류석을 함유하고 있는 앰피볼라이트는 HREE가 부화되는 경향을 보인다. 염기성마그마의 지구조 환경을 판별하는 여러 판별그림에 적용한 결과, 연구지역의 앰피볼라이트는 대륙판 열곡환경으리 지시하는 솔리아이트계열의 현무암질 마그마에서 유래되었음을 보여준다. 앰피볼라이트를 형성하는 변성작용을 알아보기 위해 석류석-각섬석 지온계와 석류석-각섬석-사장석 지온계를 이용하여 변성온도를 측정하였다. 앰피볼라이트의 최대 변성온도는 $788~870^{\circ}C$에 해당하며 북동쪽으로 가면서 변성온도가 감소한다. 이들 온도는 변성이질암에서 보고된 온도에 비하여 다소 높은 온도이나 변성정도가 서측에서 동측으로 가면서 감소하는 경향은 일치한다. 변성압력은 석류석-각섬석-사장석 지압계를 이용하여 측정한 결과 4~5 kb의 압력을 가진다. 그러나 석류석내에 포획되어 있는 사장석-티탄철석을 이용한 지압은 $700^{\circ}C$의 온도에 대해 8 kb 이상의 압력환경을 거쳤음을 지시한다. 시료 84의 석류석은 중심부에 균질한 조성을 거친후 점진적으로 그로슐라 함량은 감소하고 파이로프 함량은 증가하는 온도의 증가와 압력의 감소를 지시하는 벨형태의 누대구조를 보이고 있다. 이는 앰피볼라이트도 변성이질암과 마찬가지로 시계방향의 압력-온도-시간 경로를 거쳤음을 지시한다.