• 한국환경과학회지
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• 제2권1호
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• pp.43-49
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• 1993

두개의 서로 다른 해양환경에서 수거된 토적물의 공극수로부터 황산염 농도와 황산염의 황 안정 동위원고값$({\delta}^{34}SO_4_){pw}$이 측정되었다. 한지역은 북동태평양 심해(ST-1)이었고, 다른 한 지역은 황해 경기만의 연안역(ST-2)이었다. 두 개의 시추 코아 공히 공극수 황산염의 농도가 김이세 따라 감소하는 것을 보였는데, 이것은 황산염 환원작용이 두 지역 퇴적환경에서 모두 일어나고 있음을 시사한다. 정점 ST-2에서 공극수 황산염의 감소가 더욱 현저한 것은 이곳에서 환산염 환원이 더욱 빠르게 일어나고 있음을 나타내는 것이며, 이것은 심해환경에 비해 연안환경에서 퇴적속도가 훨씬 빠르다는 사실을 고려할 때 예측된 결과이다. 공극수 황산염의 황 안정동위원소 측정값 $({\delta}^{34}SO_4_){pw}$ 들은 Rayleigh 동위원소 분화방정식이 예측한 값들과 매울 잘 일치하고 있다. 측정갑들은 정점 ST-2에서 26.7%~61.3%의 범위를 보이는데 이것은32.4%~97.8%의 분포를 보인 정점 ST-1에 비하면 적은 값들이다. 정점 ST-2에서 공극수 황산염의 농도변화가 훨씬 더 컷음에도 불구하고 동위원소값들은 적은 규모로 증가하였다. 황산염 농도변화와 동위원소값의 변화 사잉에 이와같은 역비례 관계는 다음과 같은 두가지 연속적인 요일들에 의해 설명될 수 있다. 황산염 환원이 진행됨에 따라 공극수에 남아있는 황산염내 황에는 무거운 $^{34}S$가 점차 농축되는 반응효과가 첫째 요인이며, 이러한 반응효과가 커지면 커질수록 최종값인 $({\delta}^{34}SO_4_){pw}$ 는 오히려 줄어들게 하는 Rayleigh 방정식 자체의 구조효과가 둘째 요인이다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제51권4호
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• pp.224-233
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• 2018

충주 호암동유적 및 부여 청송리유적 출토 청동기 33점의 분석을 통해 초기철기시대 청동기의 제작기술과 납의 산지를 연구하였다. 휴대용X선형광분석기를 이용한 비파괴 성분분석 결과 출토된 청동기 33점은 인위적으로 납을 첨가한 구리(Cu), 주석(Sn), 납(Pb)의 3원계 합금으로 판단된다. 4점의 청동기(동경 2점, 동검 1점, 동모 1점)의 전자탐침미소분석기를 이용한 성분분석 결과 충주 및 부여 출토 동경은 30%의 주석(Sn)과 10% 미만의 납이 포함된 고주석청동기로 확인되었으며 동모와 동검에서는 20% 내외의 주석과 5%의 납(Pb)이 검출되었다. 미량원소로는 철(Fe), 아연(Zn), 비소(As), 은(Ag), 니켈(Ni), 황(S) 및 코발트(Co)가 검출되었다 청동기 4점은 기능적인 면을 고려하여 합금되었으며 주석함량이 높아 주조 이후 열처리는 하지 않았다. 열이온화질량분석기를 이용한 충주와 부여 출토 청동기의 납동위원소비 분석을 통해 초기철기시대 청동기 33점은 Zone 1을 제외한 한반도 남부 전 지역에 걸쳐 분포함을 확인하였다. 이를 통해 충주와 부여에서 출토된 청동기는 경상도 지역의 납 원료를 사용하지 않고 한반도 내 다양한 산지의 납 원료를 사용했음을 판단하였다. 출토지가 달라 제작기술과 원료산지의 차이점이 존재할 것이라 추정하였으나 분석결과를 통해 이 시기의 청동기의 제작기술은 일반화되어 있었으며, 다양한 곳에서 다양한 산지의 원료를 이용하여 청동기를 제작하였음을 추정하였다.

• 자원환경지질
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• 제28권6호
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• pp.635-646
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• 1995

동양활석광상의 광화대는 옥천누층군에 속하는 향산리 돌로마이트의 최하부 돌로마이트층준에 발달하며 광체는 이 지역 지층 중에 밥달하는 $N85^{\circ}{\sim}90^{\circ}W$에 $40^{\circ}$ 로 플란지하는 작은 습곡축에 따라 파이프상으로 배태되어 있다. 이 광상의 모든 광체들의 상반이나 하반에 각섬질암이나 녹니석편암을 수반한다(김옥준 등, 1963; 박희인과 김기태, 1966). 동양활석광상의 활석광화작용은 돌로마이트의 재결정작용과 규화작용에 이어 투각섬석과, 판상, 엽편상활석(I), 미립질 활석 (II)의 생성 순으로 이루어졌다. 활석(I)은 돌로마이트와 $SiO_2$ 성분이 풍부한 유체와의 반응으로 생성되었고 활석 (II)는 돌로마이트와 유세와의 반응과 이마 생성된 투각섬석과 유체와의 반응으로 생성되었다. 광화기간중 유체는 초기에는 $H_2O-CO_2$계의 것으로 $CO_2$가 풍부한 것이었으나, 말기로 가며 $H_2O-NaCl-CO_2 $계를 거쳐 $H_2O-NaCl $계의 것으로 변하였다. 투각섬석과 활석(l) 생성기의 온도 및 압력조건은 각각 1,640~2,530 bar, $440{\sim}480^{\circ}C$ 였고, 활석 (II) 생성기의 온도 및 압력조건은 1,400~2,200 bar와 $360{\sim}390^{\circ}C$였다. 이 값은 동양활석광상 북쪽 약 5km에 분포하는 문주리층 구성암석의 변성온도 및 압력값에 비하여 현저하게 낮다. 활석광상의 모암인 돌로마이트의 ${\delta}^{13}C$과 ${\delta}^{18}O$값은 각각 2.9~5.7‰ (PDB)과 -7.4~16.8‰ (PDB)로서 기 보고된 태백산지역의 석회암의 값에 비하여 높으나 변질받지 않은 퇴적원 돌로마이트가 갖는 값의 범위내에 든다. 동양활석광상의 활석의${\delta}^{18}O$와 ${\delta}D$값은 각각 +8.6-15.8‰ (vs SMOW)와 -65~-90‰ (vs SMOW)로서 마그마 기원의 물의 값을 갖는다. 이 값은 이 지역의 문주리층과 계명산층을 구성하는 변성암류의 ${\delta}^{18}O$과 ${\delta}D$ 값과는 판이하다. 경석고의 ${\delta}^{34}S$ 값은 22.4‰ (CDT)로서 고생대초의 황산염의 ${\delta}^{34}S$의 값(30‰ vs CDT)보다 낮아 화성기원의 S가 첨가되었을 가능성이 있다. 활석광석에는 약하게 염리와 파랑벽개 등이 발달하고 있어 활석광상은 옥천대가 겪은 여러 차례의 변형작용중 최후기상이 적어도 끝나가 이전에 마그마 기원의 유체에 의하여 생성된 열수교대 광상이라 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제36권2호
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• pp.75-87
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• 2003

함안-군북 광화대는 한반도 남동부의 백악기 경상분지내에 위치해있다. 자철석, 회중석, 휘수연석, 황동석의 주광석 광물과 천금속 및 소량의 황염광물이 백악기 퇴적암, 화산암, 화강섬록암(118${\pm}$3.0 Ma)내에 발달된 열극을 충진한 전기석, 석영 및 탄산염맥내에서 산출된다. 광석 및 맥석광물들은 세 개의 광화시기로 구분될 수 있다: 광화 1기, 전기석+석영+철-동광석: 광화 2기, 석영+황화광물+황염광물+탄산염광물; 광화 3기, barren한 방해석. 광화 1기 및 2기의 초기 유체는 고염농도(35~70 equiv. wt.% NaCl+KCl)이며, 기상이 풍부하고 약 300$^{\circ}$~50$0^{\circ}C$의 온도에서 균질 되었다. 비록 황화물 광물이 상기유체에 의해 생성된 초기광물조합과 연관성이 없을지라도, 고염농도의 유체는 상당량의 나트륨, 칼륨, 철, 동, 황을 함유하는 염화물복합체 염수로 사료된다. 후기 용액은 새롭게 생성된 열극 및 맥을 따라 순환되었으며, 낮은 염농도($\leq$20 equiv. wt.% NaCl)이며 약200$^{\circ}$~40$0^{\circ}C$에서 균질화되었다. 할안-군북 열수계 유체의 산소-수소 동위원소조성은 광화초기에는 마그마성 열수의 특징을 보이다가 점차 광화후기로 가면서 순환수성 열수의 특징을 보여주고 있다. 함안-군복지역의 광체가 부존된 화강섬록암내에서 손환하고 있는 초기 열수성유체는 정출마그마에서 용리된후 고염농도의 액상을 함유한 유체와 $H_2O$-NaCl계의 기상으 함유한 유체로 불혼화되었다. 상기 마그마유체가 열극을 따라 이동하면서, 다른 황화광물과 황염광물의 침전없이 전기석 및 초기 철, 텅스텐, 몰리브데늄, 동 광화작용을 유발시켰다. 순환수기원의 후기광화용액은 동과 천금속 황화물, 황염광화작용을 촉발시켰다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.177-191
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• 1998

경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도＜70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

• 지질공학
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• 제13권2호
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• pp.239-256
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• 2003

이 연구에서는 대전지역 민방위 비상급수용 지하수의 수리화학적 특성을 밝히고 질소 및 황 동위원소를 분석하여 질산성 질소와 황산염의 기원을 해석하고자 하였다. 지하수의 수질화학적 특성은 전반적으로 약산성화 되어 있으며, 전기전도도 값은 $142~903{\;}\mu\textrm{S}/cm$의 범위로 평균 $352{\;}\mu\textrm{S}/cm$을 보인다. 지하수의 화학적 유형은 $Ca-HCO_3$ 형에서 Ca-Cl ($SO_4,NO_3$) 형까지 넓게 분포한다. 지하수의 $CO_2$ 함량과 pH에 의해 결정되는 $EpCO_2$ 값을 유기오염의 지수로 활용하였다. 지역별 지하수의 성분을 비교하고 성분별 농도분포를 알아보기 위하여 박스-휘스커(Box-Whisker) 다이아그램과 등치선도를 작성하였다. 수리화학적 자료를 종합하면 동구와 중구, 대덕구 일대 구도심권의 지하수가 약산성의 높은 전기전도도 특성과 높은 $NO_3$, $SO_4$, $EpCO_2$ 분포를 보여 서구와 유성구에 비해 오염이 많이 진행된 상태를 보인다. 지하수 22개 시료에 대한 ${\delta}^{15}N$ 분석 값은 서구와 유성구의 지하수에서 ${\delta}^{15}N$ 값이 $+7.4~+9.6{\textperthousand}$ 범위를 보여 지하수내 질산성질소 오염은 생활하수의 가능성이 높다. 그리고 동구, 중구, 대덕구 등 구도심권 지하수의 ${\delta}^{15}N$ 값은 $+10.2~+23.5{\textperthousand}$의 범위를 보여 정화조에서의 누출수가 주요 오염원일 가능성이 있다. 그리고 지하수의 ${\delta}^{34}S$ 값은 $+3~13.4{\textperthousand}$의 범위를 보인다. 일부 지하수 시료는 황산염 환원반응을 거쳐 $10{\textperthousand}$이상의 높은 ${\delta}^{34}S$ 값을 보이고, $7{\textperthousand}$ 내외의 ${\delta}^{34}S$ 값을 보이는 지하수는 황철석과 대기기원 외에도 인위적 오염에 의한 황 성분의 유입 가능성을 배제할 수 없다.

• 자원환경지질
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• 제28권2호
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• pp.109-121
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• 1995

인도네시아 빠찌딴 광화대 동-아연 광상은 금 또는 연 광화작용을 수반하여 동부자바 Southern Mountain zone내 제3기 퇴적암류와 화산암류의 열극을 충진한 열수 석영 백상광체로 까시한(Kasihan), 점퐁(Jompong), 금뽈(Gempol) 지역에 밀집 분포한다. 주 광화시기의 광석광물로는 황철석, 황동석, 섬아연석, 방연석 등이 각 지역별로 특징적인 광석광물들과 공생관계로 보이며 산출한다. 즉 까시한 지역의 경우 초기 공생광물군으로써 황철석 자류철석 철함유량이 높은(약 20 mole % FeS) 섬아연석과 Au 함량이 매우높은 (91.4 to 94.0 atomic % Au) 에렉트럼 및 (Cu-)Pb-Bi계 유염광물 등이 산출하며, 점퐁지역은 황철석, 유비철석(29.5~30.3 atomic % As), 섬아연석 등이 공생관계를 보여주며 산출된다. 반면, 금뽈지역의 경우 황철석, 자철석, 적철석 등의 초기 산출이 특징적이다. 광석광물의 침전은 0.8~10.1 wt. % NaCl 상당염농도를 갖는 광화유체로부터 약 $350^{\circ}C$에서 약 $200^{\circ}C$에 걸쳐 진행되었으며, 까시한 및 점퐁지역의 경우 초기 광화유체의 비등현상과 이에 수반된 냉각 회석 작용에 기인한 광액 진화에 의하여, 금뽈지역의 경우 천수의 유입에 의한 냉각 희석작용이 우세하게 진행된 광액 진화에 기인하여 야기되었다. 광화유체의 비등현상 및 유체포유물 연구결과에 근거한 빠찌딴 광화대 주 광화시기의 압력조건은 약 (${\geq}95{\sim}255$ bars로, 까시한($\approx$ 140~255 bar) $\rightarrow$ 점퐁 ($\approx$ 120~170 bar) $\approx$ 금뽈 (${\geq}95$ bar)의 순으로 광화대내 지역별 상대적인 광화심도 차이가 확인된다. 광물공생관계를 이용한 열역학적 연구결과, 온도감소에 따른 유황분압의 변화와 산소분압 조건이 각 지역별로 상이함은 광화대내 각 지역별 열수계에서 상기 광화심도에 관련한 천수의 역할(water/rock 비등)차이에 기인된 결과로 해석된다. 유체내 산소 및 수소안정동위원소 연구결과, 이들 동위원소 값이 광화작용의 진행과 함께 점차 감소함은 상대적으로 낮은 water/rock 비 값은 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이뤄 평형상태에 이른 광화초기 열수계내에 광화작용의 진행과 함께 산화상태의 차갑고 동위원소적 교환반응이 적게 이뤄진 천수의 혼입이 점증하였음을 지시하며, 각 지역별 동위원소비 값의 차이는 광화심도에 관련된 water/rock비 및 동위원소 교환반응차 등에 의한 결과로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제44권1호
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• pp.21-35
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• 2011

이 연구는 캐나다 Core Research Center 시추코어 Saleski 03-34-88-20w4와 Saleski 08-01-88-20w4를 이용하여 Rock-Eval 열분석, 원소분석, 바이오마커 (biomarker) 분석을 실시하여 비투벤을 함유한 캐나다 앨버타주 데본기 탄산염암의 무기 및 유가 지화학적 특정을 규명하고, 탄산염 저류층에 대한 지화학적 기초자료를 구축하는데 목적이 있다. 대부분 분석된 시료의 총무기탄소 함량은 높고 총질소와 총황의 함량은 매우 낮게 나타났으며 Rock-Eval 열분석 결과는 산화부분에서 돌로마이트를 많이 함유할 때 나타나는 이산화탄소 이중 피크가 관찰되었다. 이러한 결과는 비투멘을 함유한 퇴석암이 속성작용에 의해 형성된 도로마이트로 주로 구성된 타산염암임을 의미한다. 비투멘을 함유한 돌로마이트는 대부분 반자형 내지 타형의 결정구조를 보이며, 간혹 자형의 결정체를 띠기도 한다. 유기용매를 이용한 비투멘 추출 결과, Saleski 03-34-88-20w4는 3.6~19.0%. Saleski 08-01-88-20w4는 5.0~16.4%의 비투멘 함량분포를 보였다. 일반적으로 두 코어에서 시료의 색상이 어두울수록 비투멘과 총유기탄소의 함유량이 높게 나타났다. 바이오마커 분석 결과, 레진 (resins)과 아스팔텐 (asphaltenes)의 함유량이 포화 탄화수소 (saturated hydrocarbon)의 함유량보다 5~28% 높게 나타났다. 이러한 분석 결과는 비투멘이 강한 생분해작용 (biodegradation)을 받았음을 의미한다. 비투벤의 각 성분에 대한 탄소 동위원소 분석결과 아스팔텐에서 가장 높은 탄소 동위원소 비를 보이고 포화 탄화수소에서 가장 낮은 탄소 동위원소 비를 보였지만 각 성분의 분석값은 거의 일정하였다. 일반적으로 모든 원유에서 탄소 동위원소 비는 -18~-30‰입 좁은 범위를 가지며, 시추코어 Saleski 03-34-88-20w4와 Saleski 08-01-88-20w4의 분석값도 이 범위 딴에서 변하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제9권2호
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• pp.64-72
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• 2004

유기물이 많이 유입되는 해상어류가두리 양식장 퇴적물에서 전극 크기가 25$mu extrm{m}$인 미세전극을 이용하여 공극수의 산소, 황화수소, pH의 미세연직 농도를 측정하였다. 산소와 황화수소의 연직분포에서 얻어진 미세구간에 1차 확산ㆍ반응모델을 적용하여 각 구간에서의 산소 소모율, 황화수소 산화율, 황산염의 환원율을 추정하였다. 산소투과깊이는 0.75 mm였으며, 미세구간은 상부와 하부층 2개로 나누어졌다. 산소소모는 황화수소의 산화 영향으로 상부층에 비해 하부층에서 높았고 총산소소모플럭스는 0.092 $\mu$mol $O_2$$cm^{-2}$ $hr^{-1}$였다. 산화층에서 황화수소 산화는 0.7 mm 두께에서 0.030$\mu$mo1 H$_2$S $cm^{-2}$ $hr^{-1}$의 결과를 나타냈으며, 이 곳에서 황화수소의 turnover time은 약 2분으로 화학적 산화와 생물학적 산화가 동시에 일어나고 있었다. 황화수소와 산소의 소모율 비는 0.84로 황화수소 산화에 산소 이외의 다른 전자수용체가 사용되거나 산소-황화수소 경계면 주변에서 황 침전의 가능성을 시사하고 있었다. 추정된 총 황산염 환원 플럭스는 0.029$\mu$mol $cm^{-2}$ $hr^{-1}$로서 총산소소모플럭스의 60% 이상을 차지하고 있어 무산소 환경에서 유기물 분해가 산화환경에서보다 큰 역할을 하는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.15-24
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• 2015

인도네시아 동부 자바의 남서익부에 위치하는 파찌딴 광화대 금속광화작용은 스카른형 교대광체와 열극을 충진 발달하는 열수 맥상광체로 크게 분류할 수 있다. 스카른 형 교대광체는 올리고신 후기 퇴적암류 중 석회암층을 따라 관계화성암체인 석영반암 주변에 발달한다. 본 광체는 스카른광물과 함께 자철석 및 천금속 황화광물이 수반된다. 열수광체로는 관계화성암체인 석영반암으로 부터의 거리를 기준으로 근지성 함 동-아연 망상광체와 원지성 함 연-아연(-금) 맥상광체가 발달 분포한다. 황화광물의 황 동위원소 값으로부터 계산된 $H_2S$의 황 동위원소 값은 스카른광체의 경우 5.6-7.1‰, 열수광체의 경우 0.9-6.8‰ 이었다. 이는 원지성 열수 맥상 광체의 후기 광화작용으로 진행하면서 파찌딴 열수계 내 $SO_4/H_2S$의 비가 증가하면서 $H_2S$의 황동위원소 값이 감소한 것으로 확인된다. 광화대 내 산소 동위원소 값은 스카른 광체 내 자철석, 9.6과 9.7‰; 스카른 광체 내 석영, 6.3-9.6‰; 스카른 광체 내 방해석, 4.7 and 5.8‰; 열수 망상광체 내 석영, 3.0-7.7‰; 열수 망상광체 내 방해석, 1.2 and 2.0‰; 열수 맥상광체 내 석영, -3.9 - 6.7‰로서, 계산된 ${\delta}^{18}O_{water}$ 값은 근지성 스카른 및 열수 망상광체에서 원지성 열수 맥상광체에 이르면서 감소하는 경향성을 보인다. 열수계 ${\delta}D_{water}$ 값은 광체 유형에 관계없이 -65 to -88‰의 값을 보여준다. 이러한 산소 수소 안정동위원소 값의 경향성은 근지성 스카른 및 열수 망상광체 초기 광화작용을 지배한 마그마 기원의 열수 또는 상대적으로 낮은 water/rock 비 값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이루어 평형상태에 이른 열수가 풍부한 파찌딴 열수계 내에 광화작용의 진행 및 관계화성암과의 거리에 따라 높은 water/rock 비 값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이루어 진 열수 또는 동위원소 교환반응이 거의 이루어지지 않은 천수의 유입이 점증하며 광화작용이 진행되었음을 의미 한다.