• Geomechanics and Engineering
• /
• 제14권5호
• /
• pp.491-498
• /
• 2018

The Earth Mechanics Institute (EMI) was established at the Colorado School of Mines (CSM) in 1974 to develop innovations in rock mechanics research and education. During the last four decades, extensive rock mechanics research has been conducted at the EMI. Results from uniaxial compressive strength (UCS), Brazilian tensile strength (BTS), point load index (PLI), punch penetration (PP), and many other types of tests have been recorded in a database that has been unexamined for research purposes. The EMI database includes over 20,000 tests from over 1,000 different projects including mining and underground construction, and analysis of this database to identify relationships has been started with preliminary results reported here. Overall, statistically significant correlations are identified between bulk density and mechanical strength properties through UCS, BTS, PLI, and PP testing of sedimentary, igneous, and metamorphic rocks. In this paper, bulk density is considered as a surrogate metric that reflects both mineralogy and porosity. From this analysis, sedimentary rocks show the strongest correlation between the UCS and bulk density, whereas metamorphic rocks exhibit the strongest correlation between UCS and PP. Data trends in the EMI database also reveal a linear relationship between UCS and BTS tests. For the singular case of rock coral, the database permits correlations between bulk density of the core versus the deposition depth and porosity. The EMI database will continue under analysis, and will provide additional insightful and comprehensive understanding of the variation and predictability of rock mechanical strength properties and density. This knowledge will contribute significantly toward the increasingly safe and cost-effective geostructures and construction.

• 한국지구과학회지
• /
• 제42권3호
• /
• pp.365-380
• /
• 2021

본 연구의 목적은 암석 판별 탐구에서 중학교 영재학생들의 과학적 관찰과 추론의 특징을 탐색하기 위함이었다. 이를 위하여 영재교육원에 다니는 19명의 중학교 1학년 학생들에게 과학 교과서에서 중요하게 다루는 화성암, 변성암, 퇴적암이 포함된 5가지 암석 샘플을 나누어 주고 각 암석의 형성과정, 종류, 이름 등을 유추해 보도록 하였다. 연구 결과, 학생들이 주로 주목하는 암석의 특징은 색, 조직, 구조로 나타났다. 전형적인 암석의 경우 기억에 의존하여 즉각적으로 암석 판별에 성공하나 관찰에 근거한 유의미한 추론이 이루어지지 못하는 반면, 판별에 어려움을 겪는 암석의 경우 관찰에 근거한 유의미한 추론 과정이 담화를 통해 드러나기도 하였다. 또한 유의미한 관찰 결과로부터 과학적 추론을 타당하게 구성하였으나 암석 판별에 실패한 경우도 나타났다. 본 연구 결과는 중학생들의 암석 판별 탐구 활동에서 학생들의 현 수준을 파악하고, 학교 현장에서 이루어지는 암석 판별 탐구가 학생들에게 과학적 관찰과 추론의 경험을 제공할 수 있도록 방안을 모색하고, 시사점을 제공하고자 한다.

• 암석학회지
• /
• 제5권1호
• /
• pp.35-51
• /
• 1996

경기육괴 내에 북동-남서 방향으로 넓게 분포하는 대규모의 중생대 화강암저반의 북동부지역인 설악산 부근의 화강암류는 화강암류는 화강섬록암, 흑운모화강암, 복운모화강암 및 알카리장석화강암으로 대별된다. 화강암류들의 주원소 및 미량원소의 함량변화 양상은 화강암질 마그마에서의 전형적인 분화경향을 나타낸다. 전체적으로 칼크-알카리계열로서, 화강섬록암 및 남동부의 흑운모화강암은 I-형/자철석계열에 속하며, 북서부의 흑운모화강암 및 복운모화강암은 S-형/티탄철석계열의 특성을 나타낸다. 경기육괴의 북동부에 분포하는 화강암류는 최근 인제-홍천지역의 화강암류에 대한 연대측정 연구에 의하여 모두 후기 트리아스기 내지 초기 쥬라기의 대보화강암류로 분류되어 왔다. 본 연구에서는, 기존의 설악산지역에서 얻어진 연대를 토대로, 연구지역의 남동부 흑운모화강암에 대한 $^{87}Rb/-^{86}Sr-^{87}Sr/{86}Sr$의 기울기에 의하여 얻어진 연대인 125.6$\pm$4.4 Ma를 화강암의 관입연대로 해석하고, 연구지역에서의 화강암류의 원소함량 및 Sr 동위원소비의 변화를 설명할 수 있는 마그마 진화과정의 추정 모델을 제시하였다. 125 Ma 경에 지각물질의 부분용융에 의하여 생성 관입된 I-형/자철석계열의 초기 마그마 및 분별결정, 대류 및 주변암인 선캠브리아기 변성퇴적암류의 동화에 의하여 S-형/티탄철석계열로 점차 진화된 마그마의 고결로 화강섬록암, 흑운모화강암 및 복운모화강암을 형성하였을 것이다. 마그마의 분화 말기에 형성된 열수는 이미 고결된 흑운모화강암을 알카리화강암으로 변질시키고, 알카리화강암은 후기의 지역적인 화성화동에 의하여 재차 영향을 받았을 것으로 추정된다.

• 암석학회지
• /
• 제6권3호
• /
• pp.151-165
• /
• 1997

옥천변성대의 북동부에 위치하고 있는 충주 계명산지역은 옥천누층군(대향산 규암층, 향산리 돌로마이트층, 계명산층)과 이들을 관입하고 있는 중생대 충주화강암으로 주고 구성되어 있다. 계명 산층의 주요 구성암류는 역질암, 염기성질암, 산성질암, 이질암 그리고 사질암 기원의 다양한 변성도를 보이는 변성암류로 되어 있고, 염기성질암과 산성질암을 교호 내지 설상으로 산출한다. 이는 염기성질암과 산성질암이 열곡환경의 바이모달(bimodal)형 화성활동의 산물이었음을 제안한다. 또한, 열린 납작 타원형 분포를 보이는 역질암의 외곽부에는 주로 화산암형 산성질암이 분포하고 그의 중심부에는 화산암형 산성질암과 함께 심성암형 산성질암이 분포한다. 이는 역질암 형성 이전의 산성질암 화성활동은 역질암 형성과 동시기 내지 이후의 산성질암 화성활동과 그의 산상에서 차이점이 있음을 의미한다. 충주 계명산지역 옥천변성대의 지리구조는 적어도 세 번의 변형단계를 거쳐 형성되었다. 첫 번째 변형(D1 변형 )은 북북서 내지 북서 주향에 서남서 내지 남서 방향으로 경사하는 습곡축면(S1)과 서쪽으로 침강하는 습곡축을 보이는 동쪽으로 닫힌 하나의 거대한 칼집형(sheath-type)습곡(F1 습곡)을 형성시켰다. 그 결과, 서쪽으로 침강하는 신장선구조(L1)가 형성되엇다. 두 번째 변형(D2 변형)은 북북동 내지 북동 주향의 습곡축면(S2)과 $20~45^{\circ}/210~230^{\circ}$ 방향의 습곡축(L2)을 보이는 동남동 내지 남동 버전스(vergence)의 비대칭 습곡(F2 습곡)을 형성시켰다. 그 결과, 서쪽으로 침강하는 원래의 L1방향은 F2 습곡의 하위 날개(역전된 날개)부에서 북서쪽으로 침강하는 L1으로 재배열되었다. 세 번째 변형(D3 변형)은 $45^{\circ}/265^{\circ}$ 방향의 습곡을 갖는 셰브론(chevron)형 습곡(F3 습곡)으로, 남북 방향의 압축작용에 의해 형성된다. 그 결과, 원래의 L2 방향($20~45^{\circ}/210~230^{\circ}$방향)은 주로 $35~45^{\circ}/260~280^{\circ}$방향과 부수적으로 $30~45^{\circ}/135~165^{\circ}$ 방향의 L2로 재배열된다. D3 변형 이후, 동서 방향의 압축작용으로 형성된 남북 주향에 고각 경사의 습곡축면과 준 수평적인 습곡축을 갖는 열린(open)습곡이 관찰된다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제32권7호
• /
• pp.860-870
• /
• 2011

본 연구의 목적은 화성암의 반상조직에 대한 초임 지구과학교사들의 내용교수지식을 확인하고, 지구과학 수업에서 학생들의 시행착오를 방지할 수 있는 교수 방안을 제안하기 위한 것이다. 이를 위하여 반상조직에 대한 기본인식, 생성조건 및 생성과정, 교수-학습지도에 관한 인터뷰 가이드를 구성하였고, 초임 지구과학교사 5명(고등학교 3명, 중학교 2명)을 대상으로 개방적 토론식 면담을 실시하였다. 반상조직에 대한 초임 지구과학교사들의 인식을 분석한 결과는 다음과 같다. 반상조직이 모든 화성암에서 발견됨에도 불구하고 대부분의 초임 지구과학교사들은 산출상태에 집중하여 화산암과 심성암에서는 반상조직이 발견될 수 없다고 인식하고 있다. 반상조직의 생성 변수로서 냉각 속도, 핵형성 밀도, 성장속도, 성장기간 등의 요인이 고려되어야 하지만, 초임 지구과학교사들은 생성 온도와 냉각속도 등의 요인을 주로 생성 변수로서 인식하고 있다. 반상조직은 반정과 석기의 상대적인 결정의 크기나 입도를 고려하는 것이 바람직하지만 성분의 차이로 구별하려는 경향이 있다. 그리고 초임 지구과학 교사들은 보웬의 반응계열과 연관지어 각 반정과 석기의 성분이 반드시 다를 것이라고 인식하고 있다.

• 암석학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.169-179
• /
• 2005

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.

• 한국지구과학회지
• /
• 제30권3호
• /
• pp.267-281
• /
• 2009

한반도 남부 지역은 태평양(pacific)판의 섭입에 의한 화성활동이 매우 활발했던 지역으로 백악기 화강암류와 이와 성인적으로 밀접한 관련이 있는 것으로 추정되는 화산암류가 넓게 분포하고 있다. 여수 지역 백악기 화강암류를 형성시킨 마그마의 특성 및 지구조적 환경을 규명하고자 주성분 원소, 미량원소에 대한 지화학적 연구를 시도하였다. 연구 지역의 화성암류는 섬록암, 각섬석 흑운모 화강암, 미문상 화강암류로 구성되어 있다. 연구지역의 화강암은 칼크-알칼리(calc-alkaline) 계열로, A/NK vs. A/CNK 도에 점시해 본 마그마의 특성은 대부분 중알루미나(metaluminous)에 해당하고 I-type로 나타난다. 암석기재학적 특징으로 본역의 암석은 천소에 관입 정치된 화강암류의 암석으로, 지구조판 별도에 의하면 압축장이 작용하는 판의 경계부 즉, 화산호화강암(VAG)에 해당된다. 희토류원소의 패턴은 경희토류원소(LREE)가 중희토류원소(HREE)보다 부화된 ($(La/Lu)^{cN}$=4.2-13.3) 백악기 화강암류의 전형적인 패턴과 일치하며 미문상화강암은 섬록암에 비해 Eu(-) 이상이 뚜렷하게 나타난다. 총희토류원소(${\Sigma}LREE$) 함량은 76.2-235 ppm으로 본 연구지역의 화강암류들은 대륙연변부에서 나타나는 화강암류의 희토류원소 총함량 범위에 해당된다. 위의 지화학적 자료를 종합해 보면 여수 지역 화강암류들은 태평양판의 섭입에 의한 압축장이 작용하는 대륙 연변부에서 생성되었음을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권8호
• /
• pp.5-14
• /
• 2018

쇄설성 퇴적암의 입자 크기는 암석을 구분하는 기준인 동시에 이방성의 원인이 된다. 이방성은 암석의 강도와 풍화에 영향을 미치는 주 원인 중 하나이다. 경상분지의 영주, 대구, 부산 지역에 분포하는 쇄설성 퇴적암과 화성암을 대상으로 대자율타원체를 결정하고 이방성정도와 모양지수를 통해 이방성을 분석하였다. 외력의 영향이 거의 없는 호성환경에서 퇴적된 사암의 이방성정도는 1.03 이하였다. 단층의 영향을 받은 암석은 1.06, 단층암은 1.14 이상의 이방성 정도를 보였다. 암석의 자기적 이방성은 단층으로부터 거리가 멀어질수록 이방성 정도가 감소하였다. 세립질의 입자로 구성된 이암과 셰일은 일차퇴적구조인 층리가 박층으로 발달하며 이로 인해 단층암과 유사한 크기의 이방성을 보였고 대자율타원체의 모양지수도 편원형을 보였다. 실험 결과로부터 쇄설성퇴적암 중 신선한 이암과 셰일은 단층암과 유사한 이방성을 가지므로 이들 암반과 관련된 구조물의 설계, 시공, 유지관리에서 주의가 필요하다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제40권2호
• /
• pp.163-176
• /
• 2019

멕시코 중부 산 루이스 포토시주의 기반암은 상부 고생대 변성암으로 구성되어있으며, 산 루이스 포토시주의 북동쪽에 위치한 시에라 데 카토르세 중심부에 노출되어있다. 고생대 기반암을 부정합으로 덮고 있는 퇴적층은 상부 쥬라기 해성층으로 구성되며, 자카테카스층과 상부 트라이아스기 육성 우이자찰층의 적색층준과 일치한다. 이들 층은 쥬라기 라 호야 적색층 또는 상부 쥬라기 해성층에 의해 부정합으로 덮혀있다. 산 루이스 포토시주에서, 이 층위에는 백악기 석회질 해성층이 정합으로 놓여있다. 신생대층들은 상기한 암석들중 일부를 부정합으로 덮고 있으며, 해성 쇄설암뿐만아니라 미분화된 화산암들로 구성된다. 현존하는 관입 화성암들은 산성 내지 중성 조성이며 변성 기반암 및 퇴적암을 관입한다. 플라이스토세에 증발성 퇴적물을 수반한 역암들이 퇴적되었다. 제4기 지질은 현무암류, 산록퇴적물, 충적층, 증발암 및 염류 피각층으로 구성되어있다. 산 루이스 포토시 주에는, 매우 다양한 금속 및 비금속 광상유형이 알려져있다. 이들 광상의 모암은 매우 다양하며 고생대부터 제3기까지를 구성하는 층들을 포함한다. 광화연령은 약 75%가 제3기이며 주로 후생성 광상이다. 결론적으로, 멕시코 산 루이스 포토시주의 지질-자원 정보는 향후 국내기업이 멕시코의 광업분야 진출시 금속 및 비금속 광화대 부존지 예측 및 유망광화대 선정에 활용될 것으로 판단된다.

• 암석학회지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.231-241
• /
• 2011

경기육괴 북서부에 위치하는 철원분지 철원층군은 경상분지 유천층군에 대비되어 왔지만 이의 연령은 이보다 상당히 오래되었다는 것이 밝혀졌다. 이 연구에서는 철원분지 화성암류에 대해 SHRIMP U-Pb 저어콘 연령을 측정하였다. 저어콘에서 구한 평균연령은 유문암이 $115.0{\pm}1.1Ma$, 화강반암이 $111.24{\pm}0.85Ma$와 $109.1{\pm}1.1Ma$를 보여준다. 그리고 지장봉응회암의 최소연령은 113 Ma를 보여준다. 유문암의 연령은 동막골응회암의 분출 직후에 칼데라 함몰을 지시하는 환상암맥의 관입시기를 한정하고, 지장봉응회암의 최소연령은 아마도 철원분지에서 마지막 화산작용을 의미한다. 따라서 철원분지의 화산암류는 압티안 후기에 분출되었으며 철원층군은 경상분지 신동층군에 대비된다. 그리고 철원분지에서 심성작용은 화산작용이 끝나면서 111.2~109.1 Ma 시기에 일어났다. 지장봉응회암의 저어콘들로부터 측정한 연령분포는 철원분지 주변의 백악기, 쥬라기, 트라이아스기, 신원생대, 고원생대와 시생대 근원암에서 유래된 외래 저어콘의 존재를 지시한다. 그러나 시생대 연령은, 지표에 노출되지 않지만, 아마도 지하에 시생대 암층이 존재함을 암시해준다. 이와 같은 다양한 연령분포에 의하면 지장봉응회암이 분출시킨 화구는 연대가 다른 여러 암층이 층서적으로 겹치고 관입암이 교차하는 지역에 위치한다.