• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.121-136
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• 2023

Microstructural characterization, identification of mineral assemblages, and K-Ar age dating of fault gouges from five Quaternary fault sites segmented along the northern Yangsan Fault, SE Korea were performed to understand formation condition and multiple activity of faults. The mean and median sizes of particles of bulk gouges vary among the studied faults: 1.75 ㎛ and 1.43 ㎛ for the Danguri Fault, 1.94 ㎛ and 1.79 ㎛ for the Yukjae Fault, 5.57 ㎛ and 4.16 ㎛ for the Yugye Fault, and 5.55 ㎛ and 2.31 ㎛ for the Bogyeongsa Fault. Fault gouges contain abundant secondary minerals, including smectite, chlorite, illite, kaolinite, laumontite, and mordenite, which are found in association with quartz and feldspar. K-Ar dating of the fault gouges (both bulk samples and separate size fractions) yields ages ranging from 59.1 to 18.8 Ma, with bulk ages of 47.6 Ma for the Yukjae Fault, 59.1 Ma for the Ansim Fault, 39.4 Ma for the Yugye Fault, and 22.6 Ma for the Bogyeongsa Fault. The finer fractions generally have younger K-Ar ages compared with the coarser fractions, and the finest fraction (<0.2 ㎛) is the youngest for each fault. Hydrothermal alteration of the gouges is considered to have occurred under low-temperature (100~200℃) conditions during faulting. Microstructural features and clay mineral assemblages of fault gouges and brecciated rocks should be considered when interpreting fault events and reactivation, in addition to age dating of faulting.

• 한국광물학회지
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• 제28권1호
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• pp.71-81
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• 2015

울릉분지와 후포분지의 퇴적물 코어 시료(각 분지에서 하나씩 03GHP-02와 HB13-2)를 대상으로 광물학적 연구를 수행하였다. 광물조성, 점토광물 성분, 그리고 총 인 성분 및 인의 연속추출법 연구 결과, 두 시료들은 각 값에 대하여 또한 깊이에 따라 어느 정도 차이가 있음을 보이고 있다. 두 시료 모두 광물 종에는 차이를 보이지 않았으며 주로 석영, 미사장성, 장석, 방해석, 오팔A, 황철석, 그리고 점토광물(일라이트, 녹니석, 카올리나이트, 스멕타이트)로 구성되어 있었다. 후포분지의 경우 울릉분지에 비하여 오팔A 함량이 훨씬 많은 것으로 나타났다. 두 시료 모두, 특히 후포분지 시료에서 기존에 동해에서 보고된 것보다 더 많은 스멕타이트가 동정되었는데 이는 고황하강의 영향과 한반도의 제3기 지층 암석에 영향을 받은 것으로 사료된다. 울릉분지 시료의 경우 약 0.7-3.5 m 깊이에 오팔A의 함량 감소 그리고 일라이트 결정도 지수도 낮게 나오며 이는 빙하시대의 추운 기후에 해당된다. 이 깊이의 시료에서는 인의 함량도 상대적으로 낮게 나오고 있다. 이는 이 기간 동안 동해는 해수면의 하강으로 외부 해역과 단절되었고 해협 및 하천을 통한 퇴적물의 유입도 적었기 때문으로 판단된다. 후포분지 시료의 경우 울릉분지에 비하여 깊이에 따른 점토광물 변화와 인의 성분 변화는 크게 관찰되지 않는다. 이러한 경향은 울릉분지에 비하여 비교적 짧은 기간에 퇴적되었거나 퇴적환경의 변화가 별로 없는 환경에서 퇴적되었기 때문으로 해석된다. 점토광물의 결정도 지수는 울릉분지에 비하여 약간 높아 퇴적되었을 당시 비교적 온난한 환경이었을 것으로 추측되며 인의 연구 결과로 미루어 볼 때 비록 어느 정도 변화는 있지만 또한 온난한 환경을 지시한다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.235-250
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• 2009

경북 영천 북안면 일대 지하수의 수질화학적 특정과 붕소, 브롬, 스트론튬 성인에 대하여 연구하였다. pH는 7.37${\sim}$8.39 범위로서 중성 내지 약알칼리성이다. B는 0.41${\sim}$4.62mg/L범위로 평균 1.74mg/L 함유된다. Br은 0${\sim}$3.24mg/L 범위, 평균 2.22mg/L 함유되어 있다. Sr은 0.93${\sim}$8.64mg/L 범위, 평균 2.76mg/L 함유되어 있다. 지하수의 수질유형은 $Ca-HCO_3$가 가장 흔하다. EC에 가장 크게 기여하는 주요 성분들은 Na, $SO_4$, Cl 등인데, 이들의 결정계수는 각각 0.85, 0.70, 0.90이다. 염소이온에 대한 Na, K, $SO_4$는 결정계수가 각각 0.54, 0.68, 0.53으로서 서로 비례함을 나타낸다. 특히 B-Sr와 $Sr-SO_4$간의 결정계수는 각각 0.65, 0.64로 상관성이 높다. 지하수의 경우 Cl/Br 비는 5.21${\sim}$30.70 범위인데 이는 염소가 상당히 결핍되어 있음을 지시한다. $SO_4/Cl$의 비는 1.32${\sim}$27.24 평균 5.92범위인데, 이는 지하수에 다량의 $SO_4$ 이온이 유입되거나, 염소결핍 현상으로 해석된다. 화학종의 존재형태를 계산결과 B는 대부분 $H_3BO_3$형을 가지며, 일부는 $H_2BO_3$로서 존재한다. Br은 $Br^-$ 이온으로서만 존재한다. Sr은 대부분 $Sr^{2+}$로서 존재하며, 일부는 $SrSO_4$로 존재한다. 포화지수를 계산한 결과 중정석, 카올리나이트, 일라이트, K-운모, 스멕타이트와 같은 점토광물군은 과포화상태이며, 실리카 광물, 석고, 경석고, 활석, 녹니석, 크리소타일, 장석 등은 거의 포화상태에 근접한다. 셀레스타이트의 포화지수는 -2.23${\sim}$-0.13 범위로서 여전히 불포화상태이다. halite의 경우 상당한 불포화상태에 있다. B, Sr의 경우 본 역에 널리 분포하는 백악기말-신생대초의 유천층군 화산활동과 관련되었을 가능성이 가장 높다. 본 지역에서의 Br은 주로 지질과 관련되나 외부 오염물의 유입에 의한 특징도 있다고 볼 수 있다.

• 한국광물학회지
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• 제27권4호
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• pp.301-310
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• 2014

황철석이 다량 존재하는 지역에서 산성암석배수에 의한 중금속 거동과 관련된 단층비지의 역할을 알아보기 위해, 양산지역에 분포하는 함황철석 안산암의 모암과 단층비지에 대하여 XRD, pH, XRF, SEM-EDS, ICP 분석을 실시하였다. 연구결과 모암의 주 구성광물로 석영(quartz), 엽랍석(pyrophyllite), 황철석(pyrite), 일라이트(illite), 황옥(topaz)이 관찰되었고 짙은 갈색의 단층비지 시료의 경우 석영(quartz), 일라이트(illite), 녹니석(chlorite), 스멕타이트(smectite), 침철석(goethite), 카콕세나이트(cacoxenite)가 동정되었으며 침철석이 주 구성광물이었다. 모암에서 동정된 광물 종으로 보아 모암은 열수 변질 작용을 많이 받은 것으로 보인다. ICP분석 결과 각 시료의 중금속 농도는 모암의 경우 Zn > As > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd 순을 보였으며, 단층비지의 경우 As > Zn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd 순으로 나타났다. 두 시료를 비교해 보면 중금속의 총량은 전체적으로 단층비지에서 상대적으로 더 높은 값을 나타내며 특히 Pb, As, Cr은 2배 이상의 큰 차이를 보인다. 이러한 차이는 단층비지의 주 구성광물인 침철석의 높은 반응성과 넓은 표면적에 의해 Pb, As, Cr과 같은 중금속들이 공침 혹은 흡착되어 특히 높은 농도를 나타내며 또한 황철석의 산화에 의한 낮은 pH에 의하여 이러한 효과가 더욱 증가되었다고 사료된다. 그리고 자연환경에 쉽게 영향을 줄 수 있는 labile (step 1)과 acid-soluble (step 2)을 합한 농도의 비율은 대부분의 중금속이 모암에서 더 높게 나타나는 것을 확인하였다. 결과적으로 연구지역에서 단층비지는 모암에 비하여 많은 양의 중금속을 함유하고 연속추출법 단계 중 상대적으로 자연에 쉽게 유출될 수 있는 단계의 비율이 낮은 것으로 나타나 산성암석배수에 의한 피해가 예상되는 지역에서 단층비지는 중금속이 쉽게 용출되지 않게 하는 저장소로 큰 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.41-54
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• 2012

암석이 풍화되어 감에 따라 지반 지지력이 감소되는 것은 잘 알려진 사실이다. 토목 구조물의 시공과 설계에서는 암석의 풍화에 의한 지반정수의 변화가 많이 인용되고 있는데 본 연구는 우리나라 면적의 45.5%에 해당되는 화성암을 대상으로 풍화정도에 따른 화학적 변질지수의 값의 범위와 풍화에 따른 광물조성의 변화를 분석하였다. 대상 시료에 대하여 현재까지 제안된 풍화지수들을 산정하였으며, 유의성 분석을 통해서 지수간의 높은 상관성을 확인하였다. 각각의 풍화지수들은 풍화가 진행될수록 값이 증가 또는 감소하는 경향을 보이는데, 화학적 변질지수(CIA)는 암종이나 광물에 따른 값이 기존연구에서 제시되어 있어 풍화의 정도를 판별하기 용이하므로 본 연구에서는 이를 이용하여 풍화정도를 평가하였다. 풍화에 따른 광물학적 변화는 산성질의 영역에 포함되는 암석은 풍화가 진행되어 감에 따라 기반암-일라이트-녹니석-카올린의 경로를 따르나 고철질의 영역에 포함되는 암석은 풍화 진행에 따라 기반암-스멕타이트-녹니석-카올린의 경로를 주로 따르게 된다. 즉 고철질의 암석에서는 풍화과정에서 양이온교환능이 높은 팽윤성의 점토광물인 스멕타이트의 함량이 증가하는 경향을 보인다. 화학적 풍화지수는 화학성분의 상대적인 변화와 비율을 근거로 작성된 지수이므로 암종별로 값의 범위가 넓게 나타나며, 특정 암종의 대표값을 결정하기 어렵다. 그러나 화학적 풍화지수는 다른 풍화정도를 판별하는 기준들과 마찬가지로 정성적인 기준이 아닌 정량적인 기준으로 풍화도를 평가하는 데 활용이 가능한 것으로 판단된다. 또한 특정지역의 풍화정도를 평가하기 위해서는 화학적 변질지수와 함께 풍화광물의 함량비, 풍화에 따른 강도 특성 등을 함께 고려하는 것이 좋을것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제2권2호
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• pp.125-137
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• 1997

심해저 퇴적물중 금속과 희토류 원소의 수직 함량변화 및 변화의 원인을 구명하기 위해 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대(Clarion-Clipperton fracture zone) 중남부에 위치한 한국심해환경연구(Korea Deep-sea Environmental Study, KODES) 지역에서 박스코어러(box corer)를 이용해 18개의 주상시료를 채취했다. KODES 지역 퇴적층은 색상변화에 따라 갈색의 Unit I, 연갈색의 Unit II, 흑(갈)색의 Unit III로 분류된다. Unit I은 Unit II에 비해 높은 Ni/Cu비를 가지고, Unit III는 Unit I, II에 비해 현저히 높은 금속함량을 보인다. Unit II는 지화학적 자료에 근거하여 상부의 Unit IIa 층과 하부의 Unit IIb 층으로 세분될 수 있는데, Unit IIb 층은 Unit IIa 층에 비해 높은 구리 및 3+REEs/NASC 비(또는 큰 음의 Ce 이상치) 등의 특징을 보인다. Unit III는 흑갈색의 상부 Unit IIIa 층과 흑색의 하부 Unit IIIb 층으로 세분되는데, Unit IIIb 층은 Unit IIIa 층에 비해 망간, 철 함량이 높다. 연구지역이 속한 태평양 지판의 확장속도와 방향 그리고 약 11-30 Ma 인 Unit III의 연령을 고려할 때 Unit IIIb 층은 동태평양 균열대(East Pacific Rise, EPR) 그리고 적도와 근접한 위치에서 퇴적된 것으로 계산된다. 흑색인 Unit IIIb 층의 높은 망간, 철 함량은 EPR에서 기원한 화산기원의 철, 망간 등을 공급받아 나타난 결과로 보인다. 한편, Unit III는 물론이고 Unit IIb 역시 적도 고생산대의 영향권에 있었고, 따라서 해수중 풍부한 유기체들과 함께 구리, 희토류 원소 등도 Unit IIb, III 층으로 많이 공급되었을 것이다. 퇴적물로 공급된 이들 구리 및 희토류 원소들은 유기물이 분해됨에 따라 스멕타이트 그리고 어류 잔해물(fish bone debris) 등에 잔류한 것으로 보인다. 즉 KODES 지역 주상 퇴적물에서 나타나는 구리 및 희토류 원소의 수직 함량변화는 연구지역이 제3기 말 시기에 적도 고생산대를 지나는 동안 많은 유기물을 공급받아서 초래된 결과로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제28권4호
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• pp.351-367
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• 1995

보포트-맥켄지 분지의 리인디어 D-27 시추공 시료에 대한 원소 지화학 및 산소동위원소 연구가 수행되었다. $K_2O$, Rb, 희토류원소의 함량 증가, Mg, Ti, Sc, Zn, Zr 등의 팔면체 원소의 감소, Be, V 등의 사면체 원소의 증가는 깊이에 따라 일라이트층의 구성비가 증가하는 일라이트/스멕타이트의 속성경향과 대비된다. 스멕타이트층과 일라이트층의 구조식은 각각 $[Al_{1.57}Fe_{.19}Mg_{.31}Ti_{.07}][Si_{3.84}A_{1.16}]O_{10}(OH)_2$와 $[Al_{1.84}Mg_{.16}][Si_{3.33}Al_{.67}]O_{10}(OH)_2$로 추정된다. 일라이트/스멕타이트의 속성과 연관하여 희토류원소의 유동이 관찰되었다. 희토류원소, 특히 La와 Ce의 깊이에 따른 함량 증가는 높은 전하가를 갖는 사면체 원소 ($V^{5+}$)의 유입과 관련이 있다. $V^{5+}$에 의한 잉여 전하는 부분적으로 낫은 전하가를 갖는 $Be^{2+}$에 의하여 상쇄되며, 또한 $Be^{2+}$에 의하여 발생되는 지엽적인 전하 불균형은 층간 이온으로는 높은 전하가 (+3)를 갖는 희토류 원소에 의하여 해소된다. 일라이트/스멕타이트의 ${\delta}^{18}O$가 (SMOW)는 2.91~15.72‰의 범위를 보이며, 걸프연안 등의 일라이트/스멕타이트와는 달리 깊이에 따라 증가한다. 일라이트/스멕타이트의 ${\delta}^{18}O$가의 증가는 공극수의 ${\delta}^{18}O$ 증가도가 깊이에 따라 증가하는 온도로 인한 동위원소 분별작용정수 (${\Delta}_{I/S-water}$)의 감소도보다 크기 때문이다. 일라이트/스멕타이트와 평형인 공극수의 ${\delta}^{18}O$가의 계산결과는 공극수의 근원이 지표수임을 지시한다. 중간 깊이에서 낮은 ${\delta}^{18}O$가를 보이는 450m 두께의 구간은 공극수가 층상화되어 있음을 의미한다. 그러나 이 깊이 구간이 낮은 일라이트층 구성비와 낮은 $K_2O$ 함량을 보이는 구간과 일치하지 않는 것으로 볼때 동위원소 교환 반응과 광물학적, 지화학적 반응은 서로 독립적으로 일어나는 것으로 해석된다.

• 한국해양학회지
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• 제24권3호
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• pp.132-147
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• 1989

제주도 서남해역의 83개 정점의 표면퇴적물 시료와 55개 정점의 해수시료의 입도분석, 지화학적분석, 광물분석 및 총부유물질 분석을 각각 실시하였다. 연구해역의 북부지역은 소량의 역을 함유한 조립질과 니 점토질인 세립질 퇴적물이 혼합된 분포를 하고, 중남부지역에는 비교적 세립질인 사 니질형이 넓은 지역에 걸쳐 분포하며, 특히, 조사지역 남동부 끝 및 북부해역 일부 지역에는 소규모의 점토대도 존재한다. 해수 중의 총부유물질의 분포 양상은 제주도 연안 및 서쪽 외해에서는 비교적 낮은 함량을 포함하나, 서북쪽 외해와 남서쪽 외해로 향함에 따라 점차 증가하는 경향을 보인다. 분석된 14종의 지화학적 원소성분 중 Mn, Al, Zn, Cr, Cu, Sn은 남부지역 세립질 형이 분포하는 곳에서 그리고 Ca, Mg, Ag은 북부에서 높으며, 그 외 Ni, Na, Co, Fe, Pb은 비교적 균일하게 분포한다. 경광물은 소흑산도와 제주도 및 소코트라 암초(Socotra Rock) 부근에서는 Na-Ca 장석이 K-장석보다 많고, 암편의 양도 타지역에 비해 많으며, 추자도 주변해역에서는 K-장석이 높은 함량치를 보여 이곳 퇴적물 중의 일부는 인접 육지에서 운반 퇴적된 것으로 보여진다. 추자도 주변 및 제주도 북부해역의 니질퇴적물은 X-선 회절 분석 결과, 방해석 피크 강도가 약하고 녹니석과 고령토 함량이 다소 높아 이는 인접 육지지역의 지질을 잘 반영하며 한편, 소흑산도 주변 및 조사지역 남동쪽 끝 니와 점토대에서는 뚜렷한 방해석 피크가 존재하여 이 지역 세립질 퇴적물 중의 일부는 황하기원인 것으로 추정된다. 특히 소흑산도 주변, 제주도 북부 및 소코트라 암초 동부 시료에서 스멕타이트 함량이 다소 높은 경향을 보이는데 이는 인접 육지 지역의 화산활동과 관계가 있는 것으로 사료된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권1호
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• pp.40-49
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• 1999

염분도, 부유물질의 농도, 난류의 세기 및 점토광물의 함량이 세립질 부유물질의 응집과 침전특성에 미치는 효과를 규명하기 위하여 수조실험을 실시하였다. 염분도, 부유물질의 초기농도($C_o$) 그리고 난류의 세기를 변화시켜면서 시간에 따른 농도 및 침전속도의 변화를 관찰하였으며, 동시에 수조의 저층에서 일정간격으로 부유물질을 채취하여 입도분석 및 점토광물의 함량비 변화와 업자 덩어리(floc)의 형성과정을 관찰하였다. 일정한 부유물질의 $C_o$ 상태에서 염분도의 증가에 따라 중앙침전속도($W_{50}$)는 선형적언 증가를 보였다. 해수상태(33‰)에서 농도변화에 따른 침전특성은 $C_o$ 범위에 따라 3가지 경우로 다르게 나타났다. 200 mg/l 이하의 범위에서는 농도변화에 따른 침전속도의 변화가 거의 일어나지 않았으며, 200~13,000 mg/l 범위에서는 '$W_{50}=0.45C^{0.44}$' 의 상호관계식에 따라($W_{50}$이 농도의 증가에 비례하며 가속화되었다. 한편, 13,000 mg/l 이상의 높은 농도 범위에서는 농도가 증가할수록 침전속도는 오히려 감소함을 보였다. 난류의 세기가 부유물질의 침전과정에 마치는 영향은 부유물질의 농도에 따라 다르게 나타났다. 상대적으로 부유물질의 농도가 낮아(500 mg/l) 입자간의 상호간섭이 활발하지 않은 상태에서는 난류의 발생은 업자간의 충돌기회를 증가시켜 응집작용과 침전을 촉진시키는 한편, 자연적으로 입자간의 충돌이 충분히 이루어지는 높은 농도(800 mg/l)에서는 난류의 발생은 오히려 상호 입자간의 분산과 간섭침전(hindered settling)을 일으켜 침전을 지연시켰다. 부동 유체 및 난류 발생 상태에서 모두 시간이 경과함에 따라 부유물질의 입도분급이 일어나며 입도분포의 왜도는 감소하고 첨도는 증가하였다. 점토광물중에서 스멕타이트가 가장 빨리 침전되는 반면, 일라이트가 가장 느린 침전속도를 보였다.

• 한국해양학회지
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• 제27권4호
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• pp.277-289
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• 1992

서해 경기만은 대조차 환경으로 해안선을 따라 넓조간대 퇴적층이 발달하여 있다. 이 환경에 분포하는 표층퇴적물의 특성과 그 공간적 분포를 연구하기 위하여 총 400개 가량의 퇴적물 시료가 채취, 분석 및 연구되었다. 경기만의 표층퇴적물 분포는 전반적 인 해안선방향 세립화의 특징을 나타내며, 이러한 분포경향은 조간대 상에서 다시 나 타나 결과적으로 조간대와 조하대를 주부하는 간조선 부근에서 입도분포의 불연속성이 나타난다. 조간대 퇴적물과 조하대 퇴적물은 평균입도와 왜도 등 조직특성이 차이를 보이며, 이는 두 환경 사이에 나타나는 유속 및 지형의 차이에 기인한 현상으로 해석 되었다. 퇴적물의 광물 및 화학성분은 퇴적환경에 따른 차이보다 일차적으로 입소에 의해 조절되는 경향을 나타내었다. 점토광물 조성에서는 스멕타이트가 거의 나타나지 않는 특징을 보였으며, 코발트와 구리 및 니켈 등 일부 금속원소의 경우에서는 반월지 역 조간대 퇴적층에서 특히 농도가 높아 인근 공업 단지로부터 유입된 오염물질의 축 적이 진행됨을 시사하였다. 한편 조간대 환경은 인위적인 해안지형의 변화에 비교적 민감하게 대응하여 퇴적상이 빠르게 변화하며 앞으로 방조제의 축조나 조간대 간첩사 업등을 계획함에 있어 이러한 영향의 고려가 필요할 것으로 사료된다.