Serpentinite of the Yesan-Gongju-Cheongyang area has been formed by serpentinization of ultramafic rocks. The ultramafic rock might be composed mainly of oilvine with minor pyroxene and amphibole. Olivine has a considerably restricted chemical compositional ranging from Fo90 to Fo93. Fresh serpentinite containing large amount of oilvine is usually massive in occurrence and dark green to black in color. Serpentine minerals occur not only as major mineral of serpentinite, but also as remnants in the talc ore which was formed from serpentinite. XRD study indicates that antigorie is the most abundant serpentine mineral of the serpentinite. Serpentinite consisting of antigorite usually shows non-pseudomorphic texture, whereas that consisting of lizardite shows pseudomorphic texture. Antigorite is found along the margins or fractures of olivine grains resulting in the formation of network of magnetite which was formed at the time of serpentinization. Lizardite, subordinate constituent mineral of serpentinite, frequently shows pseudomorphic mesh-texture after olivine. The chemical differences between antigorite and lizardite/chrysotile are small, so both minerals are not easily discernible with the electron microprobe. Antigorite occuers as elongate blades, flakes, or plates forming interpenetrating texture to obliterate previous textures. SEM study also shows that most serpentine minerals occur in platy or tabular form rather than in asbestiform. Fractures formed after main serpentinization are observed within the pseudomorphic central olivine grain. Careful observation of the serpentine pseudomorphs gives a great deal of data on the pre-serpentinization nature of the serpentine pseudomorphs gives a great deal of data on the pre-serpentinization nature of the ultramafic rocks. It is inferred that the serpentinization took place after the emplacement of ultramafic body into the relatively wet environment ceased and the cooling intrusive body crossed into the stability field of serpentine. It is inferred that the final pervasive serpentinization took place over a long time, by hydrothermal water supplied through the fracture system produced during emplacement of ultramafic rock.
Serpentinite rocks which are composed mainly of olivine, serpentine and clinopyroxene, cropped out in the anorogenic Kyongsang sedimentary basin of South Korea. The serpentinites contain high content of MgO (36.87~41.99%) and 47~67 ppm Co, 1185~2042 ppm Ni and 979~3582 ppm Cr, which are quite similar to those of ultrabasic rocks such as peridotite and dunite. Isotopic compositions of serpentinites range from -95.5 to -105.7‰ in ${\delta}D$ and +1.7 to 7.1‰ in ${\delta}^{18}O$ corresponding to the continental antigorite type. A wide variation of oxygen isotopic values and $H_2O^+$ content of serpentinites reflect the different water/rock ratios during serpentinization processes. Formation temperature of serpentine minerals are estimated to be unusually high temperature of $488{\sim}646^{\circ}C$ by serpentine-magnetite isotopic fractionation, which belong to continental antigorite type. Calculated ${\delta}^{18}O$ value of serpentinized fluid during serpentinization is suggested that the hydrothermal fluid responsible for serpentinization be originated from the magmatic fluid with a minor influx of paleo-meteoric water in this area.
충남지역 사문암은 주로 사문석으로 구성되어 있으며, 감람석 기원의 사문석은 감람석의 가상을 이루고 있고 이 사문석결정들의 외곽을 자철석들이 둘러싸서 전체적으로 망상구조를 보인다. 또한 사문암중에는 부분적으로 기원암인 더나이트와 해즈버자이트의 잔류 구성광물인 감람석과 휘석이 이들의 결정경계나 결정내 간극을 따라 사문석화가 일어났다. 감람석에서 사문석으로 변할 때 Mg 이온은 크게 감소하고, Si 이온은 크게 증가하였으며 $Fe^{2+}\; Fe^{3+}$ 이온이 약간 감소하였고, 이 철들이 자철석을 형성하였다. 휘석에서 사문석으로 변할 때 Si 이온은 크게 감소하고 Mg 이온은 크게 증가하였으며, 기타 이온은 별 변화가 없다. 충남지역 사문암의 기원암인 더나이트와 해즈버자이트로부터의 사문석화작용은 기원암이 형성된 후 작용한 여러 가지 물에 의해서, 그리고, 녹색편암상 내지 각섬암상에서 백립암상에 이르는 변성작용시의 변성수의 영향으로 이루어졌다.
Field and microscopic evidence, XRD,EPMA and chemical data suggest that parent rock of talc ore deposits of Yesan district was originated from ultramafic igneous rock. Parent rock can be divided into serpentinized dunite, serpentinized peridotite, metagabbro, amphibolite and hornblende schist. The ore deposits are highly sheared, and show many evidences of hydrothermal alteration and metamorphism at the greenschist and albite-epidote amphibolite facies. The process of steatitization is variable depending upon the composition, and the degree of alteration and metamorphism of the parent rocks. Steatitization can be divided into two processes with or without serpentinization. The parent rocks with serpentinization are serpentinized dunite, serpentinized peridotite and metagabbro, showing the following alteration process; olivine ${\rightarrow}$ serpentine${\rightarrow}$ talc. The rocks without serpentinization are amphibolite and hornblende schist showing the following sequence; hornblende${\rightarrow}$ chlorite${\rightarrow}$ talc. Formation of talc deposits is summarized as following six stages; I) Intrusion of ultramafic rocks, 2) autometamorphism, 3) metamorphism at greenschist and albite-epidote-amphibolite facies, 4) brittle deformation, 5) hydrothermal alteration, 6) purification of low-grade talc by late dyke intrusion.
충남지역 사문암의 기원암인 더나이트와 해즈버자이트로부터의 사문석화작용의 진행 정도는 O'Hanley(1996)의 사문석 조직의 발달단계를 잘 따르고 있다. 사문암내 크롬스피넬의 색은 더나이트내의 것이 갈색 또는 적색이고, 해즈버자이트내의 것은 적색이다. 사문암내 크롬스피넬의 색은 사문석화가 진행될수록 갈색 또는 적색에서 차츰 검은 색이 짙어지고 활석화되면 더욱 검게 변하는데, 이는 변질작용의 진행에 따라 서서히 Fe가 증가하기 때문이다.
한반도 중서부 홍성지역은 지구조적으로 중국의 친링-다비에-수루대와 대비되는 충돌대일 가능성이 고려되는 지역이다. 홍성지역은 다수의 다양한 시기의 렌즈상 사문암체가 렌즈상 염기성암체와 함께 분포한다. 주 연구대상 사문암체 중 백동과 원노전 암체는 신원생대 알칼리화강암과 그리고 비봉암체는 고원생대 유구편마암과 접촉한다. 백동암체는 신원생대 알칼리화강암 암괴 및 고생대 후기 변성염기성 암괴를 포함하며, 비봉암체는 신원생대 알칼리화강암의 암괴를 포함한다. 세 암체 모두에서 중생대 관입암체가 인지되며, 비봉암체는 백악기의 화산암을 포함한다. 사문암체의 사문암에 대한 SHRIMP U-Pb 쇄설성 저어콘 연대결과는 백동 암체에서 시생대 후기부터 고생대 중기, 원노전과 비봉 암체에서 시생대 후기부터 백악기 전기까지 연대 범위를 보여준다. 비록 사문암화 과정에서 연대측정을 수행할 광물이 생성되지는 않지만, 가장 젊은 쇄설성 저어콘의 연대인 백동 사문암체의 고생대 중기와 원노전과 비봉 사문암체의 백악기 연대는 지금까지 알려진 사실과 달리 이들 사문암체가 고생대 중기 이후 혹은 백악기 전기 이후 사문암화되었을 가능성 또는 재동되었을 가능성에 대한 새로운 정보를 제공한다. 특히, 사문암체 내에서 나타나는 백악기 초기의 연대들은 사문암화 작용이 한반도 중서부 내에 분포하는 백악기 초기 화성작용과 관련되었을 가능성을 배제할 수 없다. 결과적으로 홍성지역의 연구대상 사문암체의 사문암과 사문암 내의 다양한 시기의 암괴들로부터 측정된 연대 결과들은 사문암화된 초염기성암의 사문암화 시기 및 사문암화 되는 지구조 환경 해석에 여러 가지 가능성을 제공하며, 연구지역의 다른 사문암체들을 포함한 사문암체에 대한 좀 더 자세한 지질연대학적 연구가 필요함을 지시한다.
국내에서 산출하는 사문석은 산업원료자원으로 활용되는 있는 주요한 원료광물 중 하나이다. 국내 사문암은 초염기성암의 열수변질산물로 해석되어 왔으며, 울산 철광상지역, 경북 안동지역, 충남홍성-청양지역 및 경기 가평지역에서 산출하고 있다. 이 연구에서는 울산 철광상 일대에 분포하는 사문암에 대해 주로 야외에서의 산출상태, 광물학적 연구 및 화학성분분석을 통하여 석회암, 철광화작용 및 사문석변질작용의 관련성에 대한 해석이 시도되었다. 울산지역 사문암은 초염기성암인 페리도 타이트를 구성하는 감람석이나 휘석의 수화작용에 의해 사문석을 형성시키고, 이 사문석이 다시 변질되어 활석을 형성시킨다. 이러한 변질을 초래시키는 열수유체는 백악기 화강암 관입에 의해 도입되었을 가능성이 가장 높으며, 천수의 혼화에 의해 보다 많은 양의 유체가 공급된 열수순환계에 의해 열수변질작용을 초래 시킨 것으로 해석된다. 변질암들의 $SiO_2,\;Fe_2O_3$, MgO 등 일부 주성분원소의 변화는 사문석화작용, 활석화작용 및 철광화작용의 변질세기에 주로 지배되고 있다. 그러나 $Al_2O_3$와 CaO의 함량범위는 변질되지 않고 잔존된 방해석 및 각섬석이나 변질광물인 녹니석 등 광물의 함량비에 더욱 더 지배된다. 탄산염암의 존재는 해성퇴적기원(천해성 석회암)이든 화성기원(카보너타이트)이든 간에 스카른형 철광상을 형성시킬 수 있는 지질학적인 환경을 제공 한 것으로 보인다. 지질 및 구성 광물의 공생관계로 보아 탄산염암의 형성${\to}$백악기 화강암 정치${\to}$사문석변질작용 ${\to}$ 철광화작용의 순으로 형성되었을 것으로 판단된다.
Because the estimation of the tensile strength is very important in any geotechnical project, many attempts have been made to determine. But the immediate determination of the tensile strength is usually difficult owing to well-shaped specimens, time-consuming, expensive and sometimes unreliable. In this study, engineering properties of several ultramafic rock samples were measured to assess the correlations between the Brazilian Tensile Strength (BTS) and degree of serpentinization, physical, dynamic and mechanical characteristics. For this purpose, a comprehensive laboratory testing program was conducted after collecting thirty-two peridotite and fifty-one serpentinite rock samples, taken from central Greece, in accordance with ASTM and ISRM standards. In addition, a representative number of them were subjected to petrographic studies and the obtained results were statistically described and analysed. Simple and multiple regression analyses were used to investigate the relationships between the Brazilian Tensile Strength and the other measured properties. Thus, empirical equations were developed and they showed that all of the properties are well correlated with Brazilian Tensile Strength. The curves with the $45^{\circ}$ line (y = x) were extracted for evaluating the validity degree of concluded empirical equations which approved approximately close relationships between Brazilian Tensile Strength and the measured properties.
Biggest talc deposits of South Korea, localized in Choong-Chung-Nam-do, are known as a products of hydrothermal metamorphism of serpentine. From studying mineral paragenesis and localization, three types of talc mineralization is presumed as follows: 1) Extended talc mineralization from autometamorphism (serpentinization) of ultra-basic igneous rocks, 2) Schistose talc rock as green schist facies of regional metamorphism and 3) Late hydrothermal mineralization and purification of serpentine and pre-existing low grade ores.
충남 예산지구 활석광상지역에는 선캄브리아기의 유구편마암을 관입하고 쥬라기 흑운모화강암과 백악기의 산성 및 염기성 암맥의 관입을 받은 시대미상의 초염기성암체가 있다. 이 초염기성암체는 주로 사문암이고, 소량의 각섬암과 주로 사문암으로부터 형성된 활석광체를 포함한다. 이 사문암들은 사문석 반정과 layering의 발달정도에 따라 S1 ${\sim}$ S5의 5개 암석단위로 구분된다. 그러나 이들의 구성광물 및 화학조성들이 유사한 것으로 보아 사문암의 기원암은 동일마그마 기원의 감람암(dunite와 pyroxene peridotite)으로 해석된다. 사문암의 기원암인 감람암은 유구편마암이 받은 각섬암상의 광역변성작용시에 사문석화작용을 받아 사문암으로 되었고, 이 사문암으로부터의 주 활석화작용은 파쇄대를 따라 상승한 열수에 의한 열수변질작용으로 해석된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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