대구지역의 제반은 주로 쇄설성 퇴적암인 혈암으로 구성되어 있다. 이 혈암은 비균질, 비등방성 암석으로 각종 물성치와 역학적 특성이 층리면의 각도($\beta$값)에 따라 매우 다르다. 본 연구에서는 대구지역의 혈암에 대하여 각종 물성, 역학특성 시험을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 비중값은 $\beta$값이 커질수록 감소하지만 간극률, 흡수율은 이와 반대로 증가 하였다. 탄성파 속도는 ($\beta$값이 $90^{\circ}$ 일때가 가장 끈 간을 보이고 탄성계수는$\beta$같이 $30^{\circ}$에서 최대치를 나타내었다. 그리고 강도혹성과 강도정수인 점착력과 마찰각은 모두 $\beta$값이 $60^{\circ}$에서 가장 작은 값을 나타내었다.
This study is as for shale that attract recently geotechnical engineer more and more. like sedimentary rocks and metamorpic rocks, shales have many problem with anisotropy for stength and deformation and they have many problems with quick weathering progress and differential weathering of alternate bedding. In foreign countries, many renowned schalors, like Jaeger(1960),McLamore,Gray(1967),Donath(1972),Nova(1980),Hoek&Brown(1980),Ranamurthy(1985), have already studied for a variety of characteristic and announced high level results of their studies. In domestic also, there are many scholars who have announced high level research papers for shale. this study is a part of these stream. and this study not only analyzed strength anisotropy characteristic along with direction of testing(two-direction) by using point-load test(log-log method) but also compared uniaxial strength between the maximum saturated and dried condition. In this study, we also conducted slaking test. these results of slaking test show weathering characteristic of shales. also, we made the most of field data that obtained during slope stability project and we noticed that RQD measured in the field is much differ from drilled core RQD. In order to come close two different value or access to reality, we suggest new RQD method that artificially reduce RQD by separating core with light hand force.
경북 문경지역의 사동층과 고방산층 셰일에서 산출되는 클로리토이드와 white mica에 대한 연구를 수행하여, 사동층과 고방산층이 경험한 변성환경을 규명하였다. 사동층 셰일에서는 두 종류의 white mica가 산출되는데, 백운모 성분이 우세한 white mica ($Mu_{76.1}Pa_{18.1}Ma_{5.8}$)와 마가라이트가 우세한 white mica가 산출된다($Ma_{52.9}Mu_{31.6}Pa_{15.5}$). 이들 white mica는 각각 Na 성분이 풍부한 일라이트의 속성작용과 일라이트에서 분리된 파이로필라이트가 방해석과 반응하여 생성된 것으로 판단된다. 고방산층 셰일의 경우, 클로리토이드가 백운모, 파이로필라이트, 녹니석과 함께 산출되며, 클로리토이드는 파이로필라이트와 녹니석의 반응에 의해 생성된 것으로 보인다. White mica가 $200^{\circ}C$ 이상의 온도에서 생성되는 점과 클로리토이드-파이로필라이트-녹니석 조합이 $280^{\circ}C$ 이하에서 안정되는 점을 감안할 때, 문경지역 사동층과 고방산층은 저온의 변성작용(anchizone)을 경험한 것으로 판단된다.
강원도 태백지역에 분포하는 만항층 셰일의 운모류 층상규산염광물입자에 대한 EPMA 및 TEM 연구를 수행하였다. EPMA 분석에 의한 만항층 셰일 내 운모류 층상규산염광물의 평균 화학식은 $K_{1.35}(Fe_{0.18}Mg_{0.03}Al_{3.86})(Si_{6.55}Al_{1.45})O_{20}(OH)_4$이며, 이는 백운모의 이상화학식과 비교하면 층간 양이온인 K의 함량이 낮아서 일라이트에 가까운 조성을 갖는다. X-선 회절 분석에 의하면 만항층 셰일에서 파이로필라이트가 흔히 백운모와 함께 산출된다. TEM 격자상 관찰에 의하여 $10{\AA}$의 백운모와 $9.3{\AA}$의 파이로필라이트 층들이 단일 층 수준에서의 층간 혼합 및 층 내 혼합 현상이 동시에 관찰되었다. EPMA 분석에서 K 함량이 백운모에 비해 낮게 분석된 원인은 이처럼 입자 내에서 백운모와 파이로필 라이트가 밀접하게 공존하기 때문으로 판단된다.
The studied area occupies the southern part of Haenam peninsula located in the southwestern corner of Korea. The stratigraphic sequences of the area are grouped into following three units in ascending order. (1) Late Cretaceous sedimentary rocks of Uhangri Formation which consist of the alternative beds of black shales and tuffaceous sediments, Hwangsan acidic fine grained tuffs and Jindo rhyolite flows. (2) Late Cretaceous biotite granite and acidic porphyries which intruded the Late Cretaceous sedimentary rocks. (3) Tertiary(?) pitchstone. The study purposes to delineate any of geochemical aspects on the deposition of the sequences, the average amounts of organic materials and the effect to the maturation of hydrocarbonization which has been occured by the intrusives. Sixty nine black shale samples were collected from Uhangri Formation in the northern and southern coasts of the peninsula. Organic carbons, total extracted organic matters and hydrocarbons were mainly determined by the Soxhlet extraction method, together with C-H-N elemental analyses. Based on the field and laboratory studies, the following interpretations have been obtained. (1) The paleohydrostatic condition of the sedimentation which took place was relatively calm and stable to delineate a lacustrine environment. (2) The amounts of organic material were more or less constant throughout the period of the deposition of the sediments. (3) The degree of hydrocarbonization of the Uhangri Formation in the northern coast was taken place higher than that in the southern coast due to the differences of thermal effect by the biotite granite which is assumed to be as a heat source in the area. Among the northern coast, some black shales in Uhangri and Mogsam areas which had been under the most moderate temperature environment snow symptomatic oily material, whereas, those in Sinseongri area do not, which were presumably to be intensive thermal alteration by the later acidic porphyries.
This study has been made for the enlargement of a previous work of 1964 which was carried out by an author of this work emphasizing the stratigraphy, micropaleontology, depositional environment, and structural tectonics of the studied area. The stratigraphic sequences of the area are groupped into four units: (1) basement of Pre-Cretaceous, (2) lower sediments of Late Cretaceous, (3) upper sediments of Late Cretaceous and (4) igneous rocks of Late Cretaceous and Tertiary (?). The oldest rocks consisting of schists and gneisses of Pre-Cambrian and schistose granite' of Jurassic age are exposed at the base of this area on which the thick Cretaceous sediments were deposited. These old rocks are unconformably overlain by the lower sedimens of Late Cretaceous composed of three members, an alternation of black shale and tuffaceous sediments, fine tuff and rhyollite flow in ascending order. The oily material was found from the black shales of the alternation m"ember as semi-solid greaselike material, oily order and microscopic granular spherical material and oily stain. The lower sediments are also overlain, in low-angleunconfromity, by the 'upper sediments having three members, an alternation of volcanic conglomerate and andesitic tuff, rhyollitic tuff and andesite flow in the same order. The igneous suit of diabase, diorites, biotite granite, porphyritic granite and porphyries of the latest Cretaceous and small exposure of pitchstone of Tertiary (?) intruded into the pre-existed rocks above mentioned. Considerable amount of ostra- coda microfossils have been chemically extracted from the black shales of the lower sediments and the identification of the fossils suggests that the depositional environment of the sediments were under fresh or brackish water condition. The distribution of the geology and its tectonic data also suggest a combination of dome and basin structures in the area of San-i peninsula and Jin-do as shown in fig. 8. Between these two units an anticlinal structure was constructed. As a result of this study, a seismic survey in a district between U-su-yong and north coast of Jin-do is recommended to determine the underground features.
충남지역의 사문암과 변성암 및 흑색셰일지역의 암석, 토양 및 그 위에서 생육하는 리기다소나무의 미량원소 함량을 측정하여 모암별 토양의 원소함량과 식물체의 흡수확계를 조사하였다. Ni, Cr 및 Co 함량은 사문암에서 매우 높았으며, Zn, Mo 및 Fe 함량은 변성암에서 높았다. 흑색셰일의 이들 원소는 사문암과 변성암보다 공히 낮았다. 사문암 토양의 Ni, Cr 및 Co 함량은 매우 높았으며, Zn과 Fe 함량은 사문암+변성암 혼합풍화토 및 흑색셰일 토양에서 높았다. 풍화토의 미량원소 함량은 암석의 함량보다 낮았으며, 그 패턴은 Mo를 제외하고는 모두 유사하였다. 사문암 풍화토의 pH 범위는 7.73~9.55로 매우 높았다. 사문암지역 리기다소나무의 Cr 흡수량은 토양내 Cr함량에 비하여 낮았으며, Zn 은 토양내의 원소함량에 비하여 리기다소나무에 의한 흡수량이 높았다. 리기다소나무에 의하여 흡수된 Ni, Fe 및 Co 함량에 대한 Fe/Ni, Co/Ni 비율은 사문암풍화토에서 가장 낮았다.
백악기 당시 미국 걸프만 퇴적분지는 대륙연변부의 색(sag)형 퇴적분지로서의 진화과정을 거치고 있었다. 두꺼운 백악기의 쇄설성과 탄산염 퇴적층은 상승 교란작용을 받은 암염층을 덮고 있다. 당시 걸프만 퇴적분지의 염분도는 넓게 발달하고 있는 초조간대의 경석고 퇴적층의 분포로 보아 현생의 페르시아만 환경과 유사했던 것으로 추정된다. 하부 백악기의 주요 저류암 (reservoir)으로는 쇄설성 퇴적암층인 카튼밸리(Cotton Valley), 허스톤(Hosston), 트래비스픽(Travis Peak)층과 탄산염 퇴적암층인 슬리고(Sligo), 트리니티(Trinity) - 파인아일랜드(Pine Island), 피어살(Pearsall), 글랜로스(Glen Rose), 에드워드(Edwards), 조오지타운(Georgetown)/부다(Buda) 층이 있다. 이 시기 저류암층에 탄화수소를 공급했던 근원암(source rock)으로는 경사방향 하부(down-dip)에 위치하고 있는 셰일과 이회암층이 꼽히고, 덮개암(seal)은 대개 경사방향 상부(up-dip)에 위치하고 있는 계일과 치밀한 석회암층, 그리고 증발암으로 보인다. 하부 백악기 동안 전 걸프만 퇴적분지는 천해환경하에 있었는데, 남서부 지역은 백악기 말까지 계속 이어졌던 천해 탄산염 환경이,북쪽과 서쪽지역에서는 육성기원의 세립질 퇴적물이 주로 집적되는 환경이었다. 상부 백악기동안에는 걸프만 퇴적분지는 주요한 해수면 상승기와 연관되어 비교적 수심이 깊었던 환경하에 있었으며 이 때 형성된 주요 저류암층으로는 우드바인(Woodbine)/투스칼루사(Tuscaloosa) 사암층, 테일러(Taylor) 나바로(Navarro) 사암층과 오스틴(Austin) 백악 및 탄산염암층이 있다. 이 저류암층에 탄화수소를 공급했던 근원암층으로는 경사방향 하부의 셰일층이, 그리고 덮개암층은 경사방향 상부의 계일층이 그 역할을 담당했던 것으로 해석된다. 뗘악기 하부와 상부 퇴적층의 주요 트랩(trap)으로는 완만한 기둥형(pillow)으로부터 복잡한 다이아피어(diapir) 형태의 암염층 관련 배사구조와 하단 단층블록위에 놓여 있으며 롤오버(rollover) 배사구조를 갖는 성장단층이 있다. 투수 장애(permeability barrier), 상부 경사방향으로 첨멸하는 사암체(up-dip pinch-out sand body깥 침식부정합면(unconformity truncation)도. 걸프만 석유부존에 중요한 역할을 한 트랩들이다. 백악기의 주요한 저류암층들은 범세계 해수면곡선의 하강시기와 잘 일치하고 있는데 이는 백악기동안 형성된 걸프만의 퇴적층서가 범세계 해수면곡선을 전반적으로 잘 반영하고 있음을 의미한다. 즉 퇴적작용을 주로 지배하는 세 즌요 변수인 지구조적인 분지의 침강운동,퇴적물의 공급,해수면 변동오그÷중에서 해수면 변동요소가 이 시기동안 가장 중요한 역할을 했음을 의미한다.
강도 또는 변형 이방성은 층리진 최적암, 박층모양의 변성암, 균일하게 절 리가 나있는 암석에서 흔히 볼 수 있다(Amadei, 1982, 1996). 특히, 대구지역은 퇴적암의 일종인 셰일로 구성되어 층리면의 각도에 따라 역학적인 특성이 달리 산정되어져야 한다. 이에 본 연구에서는 층리면의 각도를 달리하여 시료를 성형한 후 각종 시험을 수행하였다. 그 결과 일축 압축강도는 수평면과 층리면이 이루는 각이 0$^{\circ}$, 90$^{\circ}$에서 최고 강도를, 60$^{\circ}$에서 최저 강도를 나타내었다. 또한 간접 인장시험과 점 하중시험, 탄성파시험에서는 90$^{\circ}$에서 최고값을, 0$^{\circ}$에서 최저값을 보였다. 그리고, 층리에 따른 퇴적압의 일축 압축강도를 간접 인장강도, 점하중강도와의 상관성을 분석하여 각각의 관계를 회귀분석을 통한 상관식으로 나타내었다. 추가적으로 층리에 따른 공학적특성을 정량적으로 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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