• 미생물학회지
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• 제48권1호
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• pp.42-47
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• 2012

열수구(Hydrothermal vent)는 빛이 없는 환경에서 생명체의 진화가 일어나는 독특한 환경을 유지하고 있다. 남태평양 Tonga의 Tofua arc의 열수구로부터 퇴적물을 채취하여 산화철[iron(III)], 황(elemental sulfur, $S^0$) 그리고 질산염을 전자수용체로 사용하고, 수소($H_2$), yeast extract를 전자공여체로 사용하여 배양에 의한 미생물의 다양성을 연구하였다. 배양 온도는 각각 $65^{\circ}C$와 $80^{\circ}C$였으며, 연속희석배양법과 16S rRNA 유전자의 PCR-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis를 분석하고, 검출된 염기서열의 정보분석을 통하여 고세균을 동정하였다. 16S rRNA 유전자의 계통분류학적 분석 결과 배양된 대부분의 고세균은 Thermococcus 속(T. alcaliphilius, T. litoralis, T. celer, T. barossii, T. thoreducens, T. coalescens)에 속하며 그들과 98-99%의 상동성을 가지고 있었다. Thermococcus 속의 미생물들이 일반적으로 이용할 수 없는 질산염과 산화철을 전자수용체로 첨가한 배양에서 관찰되었으나, 이는 환원제로 첨가한 $Na_2S$의 산화물을 이용하여 성장한 것으로 추정된다. Thermococcus 속에 속하는 고세균 외의 다양한 고세균의 배양을 위해서는 $Na_2S$ 대신 다른 환원제를 사용하는 배양조건의 이용이 요구된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제23권1호
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• pp.22-37
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• 2020

이 연구는 남서태평양 통가열도에 위치한 TA (Tofua Arc) 12 해저산에 대한 해저지형, 자력자료를 이용한 자화벡터역산 모델링을 통해 해저면에서 심부층까지의 종합적인 3차원 자력구조 특징을 분석하였다. 북서-남동 방향성을 가진 타원형의 칼데라 해저지형이 TA 12 해저산 정상부에서 나타나며, 두 개의 작은 콘 모양의 지형이 칼데라 정상부 함몰지형에 존재한다. 또한 해저산 정상부 서쪽 사면에서는 콘 지형이 나타나는 지역부터 해저산 기저부 남서쪽 사면까지 큰 규모의 사면 해저곡이 보인다. TA 12 해저산에서는 칼데라 함몰지형에 저자기이상대가 나타나고 그 주변 칼데라 정상부 및 사면 지역에 고자기이상대가 둘러싸여 있다. 이는 함몰지형을 포함한 칼데라 정상부 지역에 강한 자성체의 분포 또는 마그마 관입 가능성이 있다고 해석될 수 있다. 3차원으로 해석된 자화벡터역산 결과에서는 해저 -3000 m부터 해저산의 주변 사면지역에서의 고이상대 존재와 자기 감수율이 칼데라 정상부 및 함몰지형의 천부층으로 향해 증가함을 보여 준다. 한편 주로 칼데라 정상부의 해저면 근처에서 소규모 고이상대들이 곳곳에 나타나고 있다. 따라서 TA 12 해저산에서는 마그마가 심부에서 천부로 올라올 때 해저산 주변 사면부에서 칼데라 정상부 및 함몰지형으로 이동했음이 예상된다. 그리고 해저면 근처의 복잡한 자력분포는 잔류자화의 영향으로 추정된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제21권2호
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• pp.67-81
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• 2018

이번 연구에서는 해저열수광상 유망지역을 분석하기 위해서 남서태평양 라우분지에 TA (Tofua Arc) 22 해저산에 대하여 해저지형조사 및 지자기조사를 실시하였다. 획득한 자료로부터 연구지역의 지자기 및 해저지구조를 분석하였다. TA 22 해저산의 해저지형은 정상부가 서쪽과 동쪽으로 나뉘어져 구성되어 있으며 각각 정상부마다 칼데라가 형성되어 있다. 서쪽 칼데라는 동쪽 칼데라에 비해 정상부 직경은 작은 반면 더욱 깊게 함몰되어 있다. TA 22 해저산의 사면 경사도는 각 칼데라마다 조금의 차이는 있으나 수심 약 -1,000 m을 기점으로 경사가 급해지고 정상부에서는 비교적 경사가 완만하다. TA 22 해저산의 지자기 특성을 종합하면 칼데라의 정상부 및 주변에서 강한 고이상대가 존재한다. 저자화대는 주로 칼데라 바깥 사면 및 안쪽 중심부에 나타난다. 이러한 특징들은 기존 연구에서 열수광상이 나타났던 칼데라 정상부 안쪽이나 또는 정상부 바깥쪽 사면에 고이상대와 저자화대가 나타나는 것과 유사한 특성을 지닌다. 탄성파단면자료와 비교하여 자력모델링을 한 결과, 각 측선들의 모델 값과 측정값의 차이인 RMSE값은 약 20 nT를 나타내어 연구지역에 대한 자력 모델링한 결과가 측정 결과와 잘 부합되어진다고 판단된다. 모델링과 자화분포에 의한 열수광상 부존예상지역은 칼데라들의 안쪽이나 칼데란 주변 지역에 위치할 것으로 추정된다.

• 한국광물학회지
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• 제27권4호
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• pp.169-181
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• 2014

우리나라는 2008년부터 심해저 광물자원 확보를 위하여 남서태평양 통가국 EEZ 내 Tofua arc의 해저 화산열도에서 해저열수광상에 관한 조사를 지속적으로 수행하고 있다. 통가국 라우분지 TA 25 해저산에서 해저 열수 활동에 의하여 형성된 광물들의 특성과 분포를 규명하기 위하여 X선회절분석, 주사전자현미경 관찰, X선형광분석과 유도결합 플라즈마 방출분광분석을 실시하였다. 연구에 사용된 시료는 TA 25 해저산 주변에서 채취된 7개의 코어 시료와 9개의 해저퇴적물 시료이다. 열수분출구 모든 지역에서 중정석, 섬아연석, 클리노클레이스 등이 존재하고, 열수분출구 A 지역에는 석고, 스멕타이트 및 카올린 광물, 열수분출구 B와 C 지역에는 스멕타이트, 카올린 광물, 황동석과 황철석, 열수분출구 D 지역에는 석고, 황동석, 황철석, 침철석 등이 분포한다. 점토부분에 대한 분석 결과 칼데라 중심부 지역을 제외한 모든 지역에서 스멕타이트와 소량의 카올리나이트가 포함되어 있는 것으로 보아 이질변질작용에 해당하는 열수변질이 있었음을 알 수 있다. 열수분출구 B, C, D 지역은 여러가지 종류의 황화광물과 비소화광물이 존재한다. 광물조성, 주성분과 미량성분 분석 결과로 판단할 때 열수분출구 B, C, D 지역이 비교적 강한 고온의 열수변질작용, 열수분출구 A와 칼데라 중심부 지역은 열수의 영향을 적게 받았거나 저온의 열수변질작용을 받은 것으로 판단된다. 추후 열수광상 탐사는 열수분출구 B, C, D 지역에서 수행되어야 할 것으로 여겨진다.

• 자원환경지질
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• 제46권3호
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• pp.207-214
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• 2013

2012년 통가해저열수광상 개발 사업의 일환으로 통가아크 해저산 TA25에서 ROV와 GTV를 이용하여 열수황화물광체를 채취하였다. 채취된 광체 중 본 연구에서는 약 $200^{\circ}C$의 열수분출을 보인 고온성 활성침니(ROV01), $80^{\circ}C$의 열수분출을 보인 저온성 활성침니(GTV01), 그리고 비활성침니(ROV02)를 이용하여, 암석자기학적 특성을 규명하고 이를 바탕으로 광체의 진화과정을 알아보고자 하였다. ROV01의 자기적 특성은 주로 자류철석에 의해 나타나며, GTV01의 경우 광체내부는 자류철석이 주로 나타나지만 외곽으로 갈수록 자류철석과 적철석이 혼재하게 된다. 비활성침니인 ROV02는 오랜 산화작용으로 인해 외곽에서 적철석뿐만 아니라 침철석이 자류철석과 함께 나타나고, 최외곽에서는 magnetotactic bacteria의 작용에 의해 자철석이 존재한다. 포화잔류자화(saturation magnetic remanent magnetization, SIRM), 비자기이력잔류자화(anhysteretic remanent magnetization, ARM)/SIRM으로 나타낸 자성광물의 함량과 입자크기 변화는 침니의 특성에 따라 뚜렷한 차이가 난다. 고온의 ROV01에서 가장 적은 함량과 작은 입자크기를 보이며, 저온의 GTV01에서 점차 증가하다가 비활성침니인 ROV02에서 가장 높은 함량과 큰 입자크기를 나타내게 된다. 이러한 결과는 자성광물의 종류, 함량, 입자크기 변화 등의 암석자기학적 특성을 이용하여 기존 광물학적 접근방법으로 추적에 한계가 있었던 열수황화물광체의 진화과정에 대한 정보를 획득할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.233-247
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• 2012

통가국 라우분지(Lau Basin)의 해저열수광상 개발을 위한 해저열수광상 분포 및 산상에 관한 특성을 규명하기 위하여 X선 회절분석을 통하여 해저열수광상 해저퇴적물 및 열수변질대의 광물조성을 연구하였다. 연구에 사용된 시료는 TA 26 해저산 주변에서 채취된 코어 시료, 기반암 및 해저퇴적물 시료이고, 벌크 시료와 점토 부분을 분리한 정방위 시료를 제작하여 X선 회절분석을 실시하였다. TA 26 해저산에서 채취된 기반암은 대부분 사장석과 석영으로 이루어져 있는 데 반하여, 표층퇴적물은 대부분 카올린광물과 스멕타이트로 구성되어 있다. 열수구 퇴적물은 대부분 석고, 중정석, 섬아연석, 황철석 등 황산염광물과 황화광물로 구성된다. 기반암과 해저퇴적물의 광물조성으로 미루어 보아, TA 26 해저산의 열수광화대는 주변에 스멕타이트 또는 카올린광물을 형성시키는 정도의 이질변질작용을 일으켰음을 알 수 있다. MC08H-06 시추 코어 시료는 상부는 비변질대, 하부는 스멕타이트와 카올린광물로 구성된 이질변질대에 해당한다. 다양한 황화광물과 황산염 광물의 존재, 이질변질작용에 해당하는 열수변질대의 존재는 TA 26 해저산 내에 해저열수광상이 존재하고 있음을 지시하는 것으로 판단된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제42권1호
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• pp.33-47
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• 2020

The bulk and partition geochemistry was studied in two sediment cores collected from the axial valley of the north-central Fonualei Rift and Spreading Center (FRSC), Lau back-arc Basin, southwest Pacific. The sediments consist of mostly volcanic ash, although minor amounts of biogenic and other components were present in some intervals. The major element composition of bulk sediments recalculated to a carbonate-free basis was in good agreement with the magma compositions of the adjacent Tofua Arc and the FRSC, with only significant difference in Mn content. The enrichment of Mn and other associated elements (e.g. Cu, Co, Ni, and P) is attributed to hydrothermal input to the sediments, as evidenced by their significant partitioning in the non-detrital phases according to the partition geochemistry. Hydrogenetic and diagenetic inputs were assessed to be relatively insignificant. Estimated hydrothermal Mn fluxes during the Holocene ranged between 5.0 and 37.1 mg cm^-2 kyr^-1, with the higher values in younger sediments, suggesting enhanced hydrothermal activity. The hydrothermal Mn fluxes comparable to or higher than those reported from other spreading centers with strong hydrothermal activities may indicate the presence of unknown hydrothermal vent sites and/or topographic restriction on the dispersal of hydrothermal plumes in the northern part of the FRSC.