본 연구에서는 제7차 교육과정에 의해 편찬된 21종의 과학 교과서와 지도서에 나타난 섭입경계에서의 마그마 형성 관련 내용에 대한 본문 진술과 제시된 그림들을 분석하여 문제점을 지적하고 그 개선방안을 모색하였다. 분석 결과 교과서간 마그마의 정의에 일관성이 없었으며, 대부분의 교과서에서 마그마의 생성기원에 관한 과학적 개념 진술이 정확하지 않거나 기재되지 않았다. 또한 교과서에 제시된 그림들은 본문 내용과 일치하지 않았으며, 판구조론과 섭입경계에서의 화성활동에 대한 학생들의 과학적 개념형성에 부족하고 잘못된 내용을 포함하고 있다. 이들은 주로 마그마의 생성기작(형성과정), 기원물질, 생성위치와 관련된 것들로서, 본 연구에서는 최근에 발표된 연구결과들을 바탕으로 섭입경계에서 분출되는 대부분의 중성마그마가 쐐기맨틀의 부분용융에 의해 형성된다는 사실을 종합적으로 이해할 수 있는 적절한 개념도를 제시하였다.
본 연구의 목적은 중학생을 대상으로 판구조론 관련 개념에 대한 정신모형의 유형을 밝히고 학습양식에 따라 정신모형이 어떻게 다른지 조사하는 것이다. 중학교 3학년 94명을 대상으로 판구조론의 주요 개념인 판의 위치와 마그마 생성, 산맥의 생성, 지구의 내부 등 세 가지 주제에 대한 그리기 과제를 개발하여 실시하였다. 그리기 과제의 결과를 3명의 평가자가 분석하여 각 과제의 정신모형 유형과 유형별 준거를 설정하였다. 설정된 준거에 근거하여 전체 연구대상 학생들의 그리기 과제 결과를 정신모형 유형별로 분류하고 분석하였으며, 학습양식이 다른 학생들의 정신모형 빈도를 비교하였다. 정신모형의 유형은 각 주제의 특성에 따라 불안정 모형, 인과모형, 개념적 모형 또는 정적 불안정 모형, 동적 불안정 모형, 개념적 모형 등으로 분류되었다. 정신모형을 조사한 결과 나타난 불안정 모형에는 마그마가 핵이나 맨틀에서 생성된다는 대안개념과 판이 충돌하면서 판 자체의 표면부만 상승하여 산맥이 형성된다는 제한적인 사고등이 포함되어 있었다. 학습양식이 다른 학생들의 정신모형 유형별 비율을 비교한 결과, 세 가지 주제 모두 시각적 학습양식을 가진 학습자가 언어적 학습양식을 가진 학습자보다 개념적 모형의 비율이 높게 나타났고, 불안정 모형의 비율은 낮게 나타났다. 이로써 학습자의 학습양식에 따라 판구조론에 관한 정신모형에 차이가 있음이 확인되었으며, 학습양식을 고려한 교수전략 개발을 위한 근거자료가 된다.
Eruptive mechanisms and processes at Udo tuff cone can be inferred from indicative characters of products, bedforms and lithofacies, and ring faults. In terms of bedforms and lithofa-cies in particular, massive lapilli tuff beds and chaotic lapilli tuff beds are derived from subaerial falls of aggregated tephra of wet tephra finger jets, occurring dominantly at the lower sequences of proximal part at the tuff cone. Crudely stratified lapilli tuff are derived from subaerial falls of slightly aggregated tephra of less wet tephra finger jets, whereas reversely graded lapilli tuff beds are from slightly disaggregated subaerial falls of continuous uprush. Both beds frequently occur in the middle sequences at proximal and near medial part of the tuff cone. Block and lapilli tephra lenses, ash-coated lapilli tephra beds(lenses) and thin-bedded tuff beds are derived from extremely disaggregated subaerial falls of dry tephra in the continuous uprush, frequently occurring at the upper sequences of medial part at the tuff cone. Udo tuff cone is a basaltic volcano emergent through the sea water surface while water could flood across or into the vent area. Emergence of the tuff cone was from the type-Surtseyan eruption characterized by earlier tephra finger jets and later continuous uprush columns of tephra with copious volumes of steam. Explosions began when boiling of wter produced a bubble column reducing the hydrostatic pres-sure, allowing exsolution of gases from the magma. This expansion of magma into a vesiculating froth fragmented the magma and permitted mixing of magma and water so that a more vigorous generation of steam could proceed. Tephra finger jetting explosions continued to build the crater rims, then remove water from the vent that their deposits flowed like slsurries until the continuous uprush explosion ensued. Continuous uprush explosions were associated with most rapid accumula-tion of tephra. The increasing volume rate led to partial removal of water from the vent area by the newly tephra ring so that more vigorous activity could be attended by a reducing water supply. This might restrain surplus of cold water entering the vent and thus enhance the vigour of the eruption by allowing optimal heat exchange. Eventually the crater became so deep and unsuported that piecemeal sliding, or massive subsidence on indipping ring faults, filled and closed the vent, and the cycle of explosions and collapse began anew.
Tungsten ore deposits in China show clearly their relationship between granitoids and orebodies. All kinds of different tungsten ore deposits, having the largest ore reserves in the world, occur in China. Major tungsten deposits in 1950'years were locally confined in three provinces such as Jiangxi, Hunan and Guangdong. However, the major tungsten ore deposits are replaced by new tungsten deposits such as Sandahozhuang, Xingluokeng, Shizhuan and Daminghsan deposit which may be larger than the previous major deposits. Tungsten ore deposits of China exhibit obviously the granitoid was the ore-bringer to form tungsten ore deposits. The wolframite-bearing quarz veins in China indicate that tungsten mineralization took place by crystallization of wolframite preferentially unless $Ca^{{+}{+}}$ was introduced from outside into the magma-origin-fluid, since it is understood that the scheelite in the Sangdong ore deposit was preferentially precipitated, because of chemical affinity, from the tungsten fluid in which Fe and Ca ions were as sufficient as to form magnetite, wolframite and scheelite. Tungsten deposits in the world are divided into two systems; W-Mo-Sn system and W-Mo system. Most of tungsten deposits in China dated to about 196-116 Ma belong to the W-Mo-Sn system, while late Cretaceous tungsten deposits such as the Sangdong deposit in Korea belongs to the W-Mo system. The genetic order of tin-tungsten-molybdenum mineralization observed in the Moping tungsten mine in China and the Sangdong in Korea may be attributed to volatile pressures in the same magma chamber. It is assumed from ages of tungsten mineralizations that ore elements such as tin, tungsten and molybdenum might be generated periodically by nuclear fission and fusion in a part of the mantle and the element generated was introduced into the magma chamber. The periodical generation of elements had determined association, depletion and enrichment of tin and molybdenum in tungsten mineralization and it results in little association of cassiterite in tungsten deposit of late Cretaceous ages. Different mechanism of emplacement of the ore-bearing magma has brought various genetic types of tungsten deposits as shown in China and the world.
The igneous rocks in the Goseong area are composed of the volcanic rocks (andesitic lapilli tuff and rhyodacite), Bulgugsa granites (Hornblende-biotite granite and two pyroxene granite) and intrusive andesites. In the variation diagrams of the trace and rare earth element contents and elemental ratios as well as the REE patterns, the three igneous rock types show different variational trends and patterns. The geochemical features represent that the igneous rocks in the area were formed from three different magmatic pulses. Two independently carried out Rb-Sr isotope experiments for the Goseong granites show that the whole rock ages and Sr initial ratios of the granites are $66.4{\pm}6.2Ma$, $0.70517{\pm}22(2{\sigma})$ and $71.3{\pm}6.8Ma$, $0.70506{\pm}18(2{\sigma})$, respectively. These results suggest that the granites magma originated from the lower crustal materials of igneous origin intruded into the area during the late Cretaceous period. Masan hornblende-biotite granite emplaced at the vicinity of the Goseong area is very similar to the Goseong granite in its mineral compositions, major, trace and rare earth element contents and patterns. The intruding age (100 Ma) of the Masan granite is order than that of the Geseong granite, however. The similarity of the geochemical natures but the contrast of the intruding ages between the Masan and Goseong granites possibly indicate that the magma generation from the same source materials occurred at a temporal interval of ca. 30 Ma.
A multi-purpose code MAGMA was employed for mold design and process control in producing Al wheel by lowpressure die casting. Three-dimensional solid modeling was followed by mesh generation of casting and molds(top, bottom and side). The simulation of stability of casting cycle time, mold filling simulation with pressure variation from P1 to P2, solidification simulation by solidification time and feeding criteria, and temperature distribution of molds during processes were studied in this research. The thermal stability of molds was attained after 5 cycles when molds were preheated at $400^{\circ}C$. The pressure increase from P1 to P2 for mold filling was evaluated as slightly higher, and 6 seconds were taken for the mold filling. The cycle time was believed to be designed properly judged from the solidification time of casting and open/close time of molds.
The temperature distribution and lifetime of molds were predicted by computer simulation analysis with various spraying and blowing process of high pressure die casting. After varying the spraying angle and time, the mold temperature, heat exchange and mold life were predicted. As the spraying angle increases, the maximum temperature of the mold decreases, which is because the spraying area increases and the heat exchange with the mold increases. Heat exchange occurs more actively in the blowing process than in the spraying process. This is because the cooling is not performed due to the steam generation. When the spraying angle is 50 degree, the minimum life of the mold is analyzed 200 times. After adjusting the blowing time from 5s to 3s, the minimum lifetime of the mold has been increased almost twice.
울릉도에서 화산층서는 도동현무암질암류, 울릉층군, 성인봉층군과 나리층군 등의 4개 층군으로 구분된다. 그 중에 화성쇄설암층은 도동현무암질암류에 협재하는 라필리응회암, 사동각력암 상부의 라필리응회암, 사태감응회암, 곰바위 용결응회암, 봉래분석층, 말잔등응회암, 나리분석층과 죽암분석층 등이 있다. 분출유형을 살펴보면 도동현무암질암류 내의 라필리응회암은 써쩨이언 분출에 의한 것이고 봉래분석층, 나리분석층과 죽암분석층은 소규모 스트롬볼리언 분출 혹은/및 저플리니언 분출에 의한 것이지만, 사태감응회암과 말잔등응회암은 대규모 플리니언 분출과 수증기플리니언 분출에 의한 것이다. 특히 말잔등응회암의 분출은 칼데라를 형성할 만큼 규모가 컸었으며, 한반도 동해안과 일본 열도까지도 영향을 미쳤을 것으로 분석된다. 아직도 살아있을 잠재성 높은 마그마는 조면안산암질과 포놀라이트질로 판단된다. 조면안산암질 마그마가 폭발한다면 아마도 스트롬볼리언 분출로 발생하여 폭발강도가 상당히 낮겠지만, 포놀라이트질 마그마가 터진다면 플리니언 분출로 폭발강도는 훨씬 더 커질 것이다. 그 분출이 높은 폭발강도를 가진다면, 단열의 발생빈도도 커질 것이고 그에 따라서 지하수의 유입으로 인해 수증기플리니언 분출로 쉽게 전환될 가능성도 있을 것이다. 이러한 대규모 분출은 한반도 동해안과 일본열도까지도 테프라를 확산시킬 수 있다.
계명산층 내의 충주 철광상 부근에서 산출되는 산성 변성화산암들은 매우 높은 희토류 원소 및 고장력 원소 농도를 갖는다. 비교적 높은 ${\epsilon}_{Nd}$(0) 값과 결여된 Nb(-) 이상치는 이들의 형성에 지각물질에 의한 혼염이 수반되지 않았음을 시사한다. 또한 지구조 판별도에서 판내부 환경에 도시된다. 이러한 지구화학적 특징들은 750Ma의 연대를 보이는 문주리층의 산성변성화산암과 매우 비슷하다. 이들은 Al-형(Eby, 1992)에 분류되는 마그마의 지구화학적 특징을 나타내며, 대륙의 분열과 관련된 열곡환경에서 맨틀기원의 마그마가 분화되어 생성되었음을 지시한다. 약 330Ma의 연대를 보이는 충주 철광상 부근의 알칼리 화강암 및 희유금속광상과는 달리 동일지역에서 산출되는 산성 변성화산암들의 Sm-Nd 동위원소 자료는 명확한 동시선을 형성하지 않는다. 또한 낮은 ${\epsilon}_{Nd}$(0) 값을 갖는 알칼리 화강암과는 달리 산성 변성화산암과 희유금속광상은 비교적 높은 ${\epsilon}_{Nd}$(0) 값을 갖는다. 이러한 차이에 근거하여 다음과 같은 생성가설을 제시한다: 계명산층 내의 충주 철광상 부근에 분포하는 산성 변성화산암은 계명산층의 다른 지역과 문주리층 내의 산성 변성화산암들과 마찬가지로 신원생대인 750Ma에 생성되었다. 약 330Ma 경에 기존 Al-형 화성암과 일부 오래된 지각물질의 용융으로 알칼리 화강암이 생성되었다. 이와 동시에 열수작용으로 인한 산성 화산암 내의 물질 재배치로 희유금속광상이 형성되었으며, 뒤이은 약 280Ma경의 광역변성작용시 산성 변성화산암의 Nd-Sm 동위원소계가 교란되었다.
해저열수시스템은 중앙해령이나 후열도확장대와 같은 해저화산대를 따라 생성된다. 해저열수시스템은 지각-맨틀과 해양의 에너지와 물질이 교환되는 장으로 이를 통해 지각과 해수의 조성이 변화하며, 해저면에 열수분출구를 침전시켜 열수생태계를 형성하고 금속광상이 만들어진다. 상대적으로 단순한 중앙해령과 달리 지판소멸지역의 해저열수시스템은 섭입되는 물질의 재순환과정에서 다양한 특성이 나타난다. 황동위원소 조성은 이러한 열수시스템의 다양성을 평가하는데 유용하다. 이 논문에서는 서태평양의 지판소멸대에서 발견된 열수분출 지역에서 채취된 열수분출구 시료의 황동위원소 조성변화를 살펴보고 이들 환경에서 열수생성의 다양성을 일으키는 요인을 고찰하였다. 지판소멸대의 열수분출구는 황화광물과 황산염광물 모두 낮은 황동위원소 조성을 갖는 것이 특징이며, 이는 마그마로부터 공급된 $SO_2$ 기체의 유입으로 해석된다. 황동위원소 조성 변화를 포함한 열수시스템의 다양성은 열수시스템 생성과정에서 마그마의 적극적인 역할을 지시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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