Paleomagnetic Study Groups in Korea

석동우 대한지구물리학회 2006 지구물리 Vol.9 No.3

위단지구 티탄자철석의 수성 저온산화에 따른 자성변화

석동우 대한자원환경지질학회 2001 자원환경지질 Vol.34 No.1

티탄자철석(titanomagnetite)은 해양지각을 이루는 현무암에 존재하는 중요한 자성광물로서 일반적으로 저온산화에 의해 양이온이 결핍된(cation-deficient) 티탄맥히마이트(titanomaghemite)로 변한다. 실험실에서 철성분 제거방식(removal of iron mechanism)을 통해 자연에서 일어나는 티탄자철석의 수성 저온산화(low-temperature aqueous oxidation)를 재현하였으며, 산화정도에 따라 티탄맥히마이트의 자기적 특성이 민감하게 변화하는 것을 관찰하였다. 본 실험 결과 산화정도에 따라 티탄자철석의 큐리온도(Tc)는 166$^{\circ}C$에서 40$0^{\circ}C$로 증가하였고, 상온에서의 포화자화 강도(Ms)는 126.30 kA/m(25.26 emu/g)에서 16.55 kA/m(3.31 emu/g)로 감소하였으며, 항자기력(Hc)은 6.13 kA/m(77 Oe)에서 38.83 kA/m (488 Oe)로 잔류항자기력(Hcr)은 23.24 kA/m(292 Oe)에서 47.03 kA/m(591 Oe)로 증가함을 관찰하였다. 또한 대자율($\chi$)은 $2023{\times}10^{-6}SI$에서 $84{\times}10^{-6}SI$로 감소함을 나타내었다. 이와 같은 결과를 근거로 현재에서 30 Ma까지의 해양지각의 자화 강도의 변화는 티탄자철석의 저온산화에 의한 결과로 해석하였으며 30~120 Ma에 이르는 해양지각의 자화 강도의 변화는 해양지각에 포함된 티탄자철석의 산화와 산화에 순반되는 광물전에 의한 결과로 추정하였으며 보다 구체적인 원인은 해양지각에서 채취한 시료에 대한 체계적인 연구를 통해서 밝혀질 것으로 기대된다. Titanomagnetites, the primary magnetic mineral in submarine basalts, generally has undergone some degree of low temperature oxidation to cation-deficient titanomaghemites. Synthetic analogues of natural titanomaghemite have been prepared by the removal of iron mechanism employing a low-temperature aqueous oxidation method. Along with the low-temperature oxidation of titanomagnetite, magnetic properties of titanomagnetite change sensitively. The results show that as the degree of oxidation increases, the Curie temperature (Tc) increases from $166^{\circ}C$ to $400^{\circ}C$, saturation magnetization (Ms) at room temperature decreases from 126.30 kAlm (25.26 emu/g) to 16.55 kAlrn (3.31 emu/g) monotonously, and coercive force (Hc) and coercivity of remanence (Hcr) increase from 6.13 kAlm (77 Oe) and 23.24 kAlm (292 Oe) to 38.83 kNm (488 Oe) and 47.03 kAlm (591 Oe), respectively. Low field susceptibility (X) decreases from $2023{\times}10^{-6}SI$ to $84{\times}10^{-6}S1$. Based on the results of this study, it is interpreted that the NRM intensity variations of the oceanic crust of presetnt day to 30 Ma is due to the formation of titanomahemites of various degree of oxidation by the low-temperature aqueous oxidation of titanomagnetite, while the magnetic intensity changes of the oceanic crust older than 30 Ma is presumably caused by the combined effect of the formation of titanomaghemites and subsequent inversion of titanomagnemites. DetaileJ causes of the variations of NRM intensity of the oceanic crust may be revealed by systematic studies of the oceanic-floor basalts in the future.

티탄자철석의 수성 저온산화 예비 실험

석동우 한양대학교 이학기술연구소 2001 이학기술연구지 Vol.3 No.-

티탄자철석 (titanomaghemite)은 해양지각을 이루는 현무암에 존재하는 중요한 자성광물로서 일반적으로 저온산화에 의해 양이온이 결핍된(cation-deficient) 티탄맥히마이트(titanomaghemite)로 변한다. 실험실에서 pH3.0인 반응용액을 이용하여 철성분 제거방식(removal of iron mechanism)을 통해 자연에서 일어나는 티탄맥히마이트의 자기적 특성이 민감하게 변화하는 것을 관찰하였다. 본 실험 결과는 pH 값이 다른 반응용액을 이용하여 티탄자철석에 대한 수성 저온산화 실험을 시행하면 연속적으로 증가하는 산화계수를 갖는 일련의 티탄맥히마이트를 얻을 수 있음을 지시하고 있다. Titanomagnetites, the primary magnetic mineral in submarine basalts, generally has undergone some degree of low temperature oxidation to cation-deficient titanomaghemites. Preliminary experiments of the low-temperature oxidation of titanomagnetite by the removal of iron mechanism using pH3.0 solution reveal that magnetic properties of titanomagnetite change sensitively. The results indicate that the low-temperature aqueous oxidation experiments using solutions of different pH values will yield titanomaghemite with continuously increasing oxidation parameters.

해남지역 백악기 화산암류에 대한 대자율 이방성 연구

석동우,도성재 대한지질학회 1999 대한지질학회 학술대회 Vol.1999 No.

임진강대에 분포하는 암석에 대한 대자율 이방성 연구

석동우 한양대학교 이학기술연구소 2002 이학기술연구지 Vol.4 No.-

임진강대는 후기 시생대에서 전기 원생대에 해당하는 경기변성암복합체가 하부에 놓이며 이들을 관입한 감악산변성섬장암이 폭넓게 분포하고 있으며 감악산변성섬장암 관입 전기의 변성퇴적암충인 연천층군으로 구성되어 있다. 41개소의 노두에서 총 325개의 정향시료를 채취하였으며 이들 시료 내에 함유된 자성광물 입자들의 형태와 분포를 해석하기 위한대자율 이방성 실험을 수행하였다. 대자율 이방성 실험 결과, 연구지역 변성암체 내의 자성광물의 배열은 prolate(시가형) 자기 대자율 타원체가 주류를 이루며 약간의 oblate(원판형) 자기 대자율 타원체도 관찰되었다. 이는 자기 선구조가 자기 편리구조보다 우세하게 나타난다는 것을 의미하며, 연천층군과 같은 변성퇴적암층이 퇴적당시의 구조보다 변성당시의 구조가 우세하게 나타난다는 것을 시사한다. 또한 이미 지질조사로 알려진 연구지역 내의 선구조 또는 광물 신장배열과 최대 대자율 방향이 거의 일치하며, 각 노두별 특성잔류자화 방향과도 유사한 경향을 보여준다. The Imjingang Belt consists of the Proterozoic Gyeonggi Metamorphic Complex, the late Proterozoic intrusive Gamagsan metasyenite, and the Daegwangri and Misan Formation of the Yeonchun Group. A total of 325 oriented core samples was drilled from 41 sites for the study. Anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) experiments were performed to analyse the magnetic fabrics defined by the shape and distribution of magnetic mineral particles. AMS experiments show that the magnetic lineation defined by the prolate susceptibility ellipsoid is superior to magnetic foliation. In addition, the directions of maximum susceptibility anisotropy for the study area are generally in accordance with that of the stretched mineral alignment, which is presumably related to the relative movement of fault system and the state of stress in the study area, and those of ChRMs of the sampling sites.

전남지역에 분포하는 백악기 화산암류에 대한 대자율 이방성 연구

석동우 한양대학교 이학기술연구소 2000 이학기술연구지 Vol.2 No.

해남지역은 영동, 광주 함몰대의 서남단의 전라남도 목포 화산함몰구조 내에 위치하며 구성 암석은 선캠브리아기 변성암, 쥬라기 화강암, 백악기 화강암 및 백악기 화산암류로 이루어져 있으며, 본 연구의 대상 암석은 백악기 화산암류로서 하부로부터 중성-산성-중성 화산암류로 구분된다. 해남지역에 분포하는 화산암류 중 황산층과 화원층에서 대자율 이방타원체의 최대축 방향의 수렴성을 이용하여 측정하였다. 황산층과 화원층 모두 수렴도는 떨어지지만 화원반도 근처의 각 층의 내부에 대자율 이방타원체의 최대축 방향의 수렴지를 나타내었다. 본 연구의 결과에 의하면 대자율 이방타원체의 최대 방향의 수렴지는 화원층과 황산층의 분포지 내에 위치함으로써 기존의 해석과는 상반되는, 기원을 달리하는 마그마가 서로 다른 분출지를 통하여 서로 다른 시기에 해남지역의 백악기 화산암류를 형성하였다는 가설의 가능성을 뒷받침하고 있다. Haenam area, locating in the Mokpo cauldron of Cheonnam province at the southwestern tip of the Youngdong-Kwangju depression zone, consists of Precambrian metamorphic rocks, Jurassic granite and Cretaceous granite and volcanic rocks. In order to detect possible source areas of volcanic rocks using maximum directions of the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) in Haenam area, 127 oriented specimens from 13 sites were collected and the anisotropy of magnetic susceptibilities were measured. It is possible to reveal the source areas for the volcanic rocks using the convergence areas of the maximum directions of the AMS. The maximum convergence areas inside the Hwangsan and Hwawon Formations identified as the source areas support the hypothesis that the Hwangsan and Hwawon Formations were formed by multiple eruptions of magma of different composition at different times.

암석의 자화를 기록하는 자성광물에 대한 고찰

석동우 한양대학교 이학기술연구소 2001 이학기술연구지 Vol.3 No.-

퇴적암은 고지자기학 연구의 대상으로 점차 많이 이용되고 있다. 퇴적암내에 기록되는 지구자기장의 방향은 자연적으로 산출되는 여러 종류의 자성광물에 의해 기록된다. 자철석, 맥히마이트, 티탄자철석 및 단사정계의 피로타이트와 같은 페리자성 광물과 적철석과 고에사이트 같은 반강자성 광물 등이 퇴적암의 자화를 기록하는 주요 자성광물이다. 대부분의 암석에 화성활동의 직접적인 결과로 또는 쇄설성 입자로서 포함되는 자철석은 많은 고생대 석회암에 속성작용의 결과로서 2 차적으로 생성되어 존재함으로써 재자화를 기록하기도 한다. 이러한 3~20㎛ 크기의 구형의 모양을 갖는 자생적 자철석은 비이력 대자율 이방성의 연구에 의해 암석의 자기적 구조를 나타내는 것으로 보고되었다. Sedimentary rocks make up an increasing percentage of subjects for paleomagnetic studies. Their magnetization, primary or secondary, resides in the different types of naturally occurring magnetic compounds. Ferrimagnetic minerals such as magnetite, maghemite, titanomagnetite, monoclinic pyrrhotite and antiferromagnetic minerals including hematite and goethite comprise the major magnetic minerals in sedimentary rocks. Magnetite, the most important magnetic mineral in most rocks derived directly or as detrital particles from igneous activities, is thought to be formed diagenetically in many Paleozoic limestones and carried stable secondary magnetization. It has been reported that the diagenetic magnetite occurs as large (3-20 f.IID in diameter) spherical crystal aggregates and is responsible for well-defined magnetic fabrics from the anisotropy of anhysteretic susceptibility (AAS) studies.

의성지역에 분포하는 백악기 지층에 대한 특성잔류자화 방향의 재고찰 (pp.63-63)

석동우,도성재 대한지질학회 1994 대한지질학회 학술대회 Vol.1994 No.

의성지역에 분포하는 백악기 화산암류에 대한 대자율 이방성연구

석동우,도성재,Suk, Dongwoo,Doh, Seong-Jae 대한자원환경지질학회 1994 자원환경지질 Vol.27 No.4

Euiseong sub-basin, one of three sub-basins in Kyungsang basin, consists of various sedimentary and igneous rocks of Cretaceous age. Kusandong tuff and Yucheon volcanic rocks from the sub-basin were collected for the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) study. Maximum directions of the AMS for Kusandong tuff and Yucheon volcanic rocks are used to detect possible source areas. Although the dispersion of the maximum directions of the AMS, mainly due to low susceptibility and/or low percent anisotropy of individual specimens, is rather large, it is possible to reveal several source areas for the volcanic rocks. Areas near the Keumseongsan and Hwasan, calderas in the study area, are identified as source areas for Yucheon volcanic rocks, while the western part of Sunamsan, another collapsed caldera in Euiseong sub-basin, is inferred to be the source area for Kusandong tuff. However, it is not possible to determine detailed source areas for groups of Yucheon volcanic rocks of different lithologies, because of poor degree of convergence of the maximum directions of the AMS results from the volcanic rocks. It is also concluded that several episodic volcanic activities centered at Keumseongsan and Hwasan calderas were responsible for the formation of Yucheon volcanic rocks in Euseong area.

전남지역에 분포하는 백악기 화산암류에 대한 고지자기 연구

석동우 한양대학교 이학기술연구소 1999 이학기술연구지 Vol.1 No.-

해남지역은 영동-광주 함몰대의 서남단의 전라남도 목포 화산함몰구조 내에 위치하며 구성암석은 선켐브리아기 변성암, 쥬라기 화강암, 백악기 화강암 및 백악기 화산암류로 이루어져 있다. 본 연구의 대상 암석은 백악기 화산암류로서 하부로부터 중성-산성-중성 화산암류로 구분된다. 해남지역 백악기 말기의 화산암류의 특성잔류자화 방향의 정립과 백악기 정자극 수퍼크론 이 후의 지구자기장 역전의 과정을 이해하기 위하여 전남지역 목포 화산함몰구조 내의 해남지역에 분포하는 백악기 화산암류 12개의 노두에서 채취된 99개의 정향시료에 대해 고지자기 연구를 수행하였다. 해남지역 화산암체는 정자화와 역자화를 포함하여 이들의 평균 특성잔류자화 방향 및 이로부터 구한 고지자기 극의 위치는 각각 D/I = 322.7˚/39.5˚ (α_(95) = 11.1˚, k=22.5), VGP = 55.8˚N, 30.3˚E (A_(95) = 11.8˚, K = 27.3)와 D/I = 143.4˚/-34.4˚ (α_(95) = 32.7˚, k = 60.6), VGP = -54.2˚N, 199.3˚E (A_(95) = 31.2˚, K = 66.0)이다. 이들 방향 및 극의 위치는 의성소분지에서 관찰된 유천층군의 평균 특성잔류자화 방향 및 고지자기 극의 위치와 통계학적으로 잘 일치하므로 해남지역의 백악기 화산암류의 특성잔류자화 방향 및 고지자기 극의 위치는 백악기 말기의 대표적인 값으로 사료된다. 또한 본 연규결과에 나타난 정자화에서 역자화로의 역전과 정은 명백하게 백악기 말기의 지구자기장의 역전과정으로서 3회에 걸친 화산작용에 의해 형성된 해남지역의 백악기 화산암에 기록된 것으로 해석된다. Haenam area, locating in the Mokpo cauldron of Cheonnam province at the southwestern tip of the Youngdong-Kwangju depression zone, cosnsists of Precambrian metamorphic rocks, Jurassic granite, Cretaceous granite and volcanic rocks. In order to establish the characteristic paleomagnetic directions and paleomagnetic pole positions for the Cretaceous period in Korea peninsula and to understand the processes of the geomagnetic reversal for this period, a paleomagnetic investigation has been carried out for a total of 99 oriented specimens from 12 sites of the Cretaceous volcanic rocks in Haenam area. The specimens revealed both normal and reversed directions and the mean characteristic directions and corrsponding paleomagnetic pole positions are D/I = 322.7˚/39.5˚ (α_(95) = 11.1˚, k=22.5), VGP = 55.8˚N, 30.3˚E (A_(95) = 11.8˚, K = 27.3)와 D/I = 143.4˚/-34.4˚ (α_(95) = 32.7˚, k = 60.6), VGP = -54.2˚N, 199.3˚E (A_(95) = 31.2˚, K = 66.0), respectively. The mean directions and the paleopoles are considered as the representative values for the Cretaceous period because of the similarities between the results of this study and those of Yucheon volcanic rocks from Euiseung sub-basin. It is found that the observed three directions distributing along a single great circle on a stereo net indicate the faithful records of geomagnetic field reversal processes in the Haenam Cretaceous volcanic rocks formed at different times during the reversal processes.