백령도에 분포하는 알칼리 현무암과 맨틀 포획암의 Nd-Sr과 영족기체 동위원소 조성

김규한(Kim Kyu Han),長尾敬介(Nagao Keisuke),장형숙(Jang Hyung Sook),角野浩史(Sumino Hirochika),정정인(Chung Jung In) 대한자원환경지질학회 2002 자원환경지질 Vol.35 No.6

백령도에서 산출되는 알칼리 현무암과 현무암내의 맨틀포획암에 대하여 REE와 Nd-Sr, 영족기체의 동위원소비를 분석하여 초염기성 포획암과 알칼리 현무암질 마그마의 기원을 해석하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 스피넬-러조라이트 맨틀 포획암을 다량 함유한 알칼리 현무암은 주로 현무암-뮤저라이트(mugearite)와 현무암질 안산암으로 구성되어 있다. (2)높은 HREE특징을 가지는 알칼리 현무암의 REE패턴은 OIB패턴과 유사하다. 그리고 상이한 시료들 간에 비교적 균일한 REE패턴은 알칼리 현무암질 마그마가 동일 기원물질에서 유래하였음을 시준하고 있다. (3)현무암의 Nd-Sr동위원소비는 알칼리 현무암질 마그마가 지각물질의 혼입영향이 없는 결핍맨틀 기원임을 가르키고 있다. (4)포획암중 감람석의 헬릅동위원소비(3He/4He)는 5.0±1.1Ra-6.7±1.3Ra로 MORB 값(ca. 8.0Ra) 보다 낮으며 대륙지각 하부 리소스피어 맨틀의 특성을 나타내고 있다. 그러나 시료 OL-7 감람석의 높은 3He/4He(16.8±3.1Ra) 값은 분출후 우주선 기원 3He의 혼입으로 추정된다. 감람석의 아르곤 동위원소비(40Ar/36Ar=300∼500)는 MORB값(10,000∼30,000)보다 훨씬 낮은 대기 아르곤의 동위원소비(295.5)에 가깝다. 이는 백령도 포획암의 감람석이 마그마 분출후 느린 탈가스 과정에 대기의 혼염이 있었음을 암시하고 있다 The rare earth elements (REE) and Nd, Sr and noble gas isotopic compositions (3He/4He, 40Ar/36Ar) for the Quaternary alkali basaltic rocks and mantle xenoliths in the basaltic rocks from the Baegryongdo were investigated to decipher the origin of alkali basaltic magma and xenolith beneath the Sino-Korean craton. Analytical results are summarized as follows; (1) The alkali volcanic rocks with voluminous xenoliths which are represented by the Mg-olivine and clinopyroxene dominant spinel-lherzolite in the Baegryongdo consist mainly of the basalt-mugearite and basaltic andesite. (2) The REE pattern of alkali basaltic rocks characterized by high HREE is similar to that of oceanic island basalt (OIB). Relatively concordant REE patterns of the basaltic rocks suggest that the alkali basaltic magma be formed by the identical source materials. (3) The Nd-Sr isotopic data of the alkali basaltic rocks suggest that the alkali basaltic magma be originated from the depleted mantle source with a little contamination of the continental crustal materials. (4) The 3He/4He ratios in olivines of xenoliths ranging from 5.0±l.1Ra to 6.7±1.3Ra are lower than that of MORB (ca. 8.0Ra). It suggest that the xenolith be derived from the subcontinental lithospheric mantle. However, the high 3He/4He value of 16.8±3.1Ra at 1800℃ fraction (sample no OL-7) might be resulted from the post-eruptive cosmogenic 3He. The 40Ar/36/Ar ratios in olivines of mantle xenoliths are comparable to that of atmospheric argon, and are much lower than that of the MORB type mantle. These facts can lead to conclusion that the olivine of the xenolith in the Baegryongdo is affected by the post-eruptive atmospheric contamination during the slow degassing process.

강화 석모도 지역 온천수와 지하수의 수리지구화학 및 동위원소 연구

김규한,정윤정,정찬호,장미경개,Kim, Kyu-Han,Jeong, Yun-Jeong,Jeong, Chan-Ho,Keisuke, Nagao 대한자원환경지질학회 2008 자원환경지질 Vol.41 No.1

강화 석모도 지역 석모도 온천수의 영족기체와 온천수의 지화학적 진화와 기원을 해석하고 온천수의 지화학적 특성을 규명하기 위해 온천수, 지하수, 지표수의 수리화학, 안정 동위원소, 영족기체 동위원소 분석이 이루어졌다. 온천수와 지하수의 pH는 각각 $6.42{\sim}6.77,\;6.01{\sim}7.71$로 약산성을 보이고 있다. 석모도 온천 지역의 온천수의 유출수온은 $43.3{\sim}68.6^{\circ}C$이다. 온천수의 전기전도도는 $60,200{\sim}84,300{\mu}S/cm$으로 비교적 높은 값이며 석모도 온천수가 해수와 혼합되어졌음을 암시하고 있다. 석모도 온천수의 화학 조성은 Na-Ca-Cl형이다. 반면, 지하수와 지표수는 각각 Na(Ca)-$HCO_3$, Na(Ca)-$SO_4$형과 Ca-$HCO_3$ 형으로 구분된다. 석모도 온천수의 산소와 수소 동위원소비는 각각 $-4.41{\sim}-4.47%o$와 $-32.0{\sim}-33.5%o$로 순환수 기원이다. 지하수에서의 산수 수소 동위원소비는 각각 $-7.07{\sim}-8.55%o,\;-50.24{\sim}-59.6%o$이다. 석모도 온천수에 $^{18}O$와 $^2H$가 부화된 특성은 온천수가 담수와 해수의 혼합대에서 유래되었음을 암시하고 있다. 석모도 온천수 중의 황산염이온의 황 동위원소비는 $23.1{\sim}23.5%o$로 이 지역 해수의 황 동위원소비(20.2%o)와 유사하다. 이는 온천수의 황이 해수의 황산염으로부터 유래되었음을 의미한다. 석모도 온천수의 $^3He/^4He$ 비는 $1.243{\times}10^{-6}{\sim}1.299{\times}10^{-6}cm^3STP/g$로 온천수 중의 He 가스가 부분적으로 맨틀에서 유래되었음을 보여준다. 온천수에서의 아르곤 동위원소비$(^{40}Ar/^{36}Ar=298{\times}10^{-6})cm^3STP/g$는 대기기원의 값을 보인다. The hydrochemical and isotopic (stable isotopes and noble gas isotopes) analyses for hot spring waters, cold groundwaters and surface water samples from the Seokmodo hot spring area of the Ganghwa province were carried out to characterize the hydrogeochemical characteristics of thermal waters and to interpret the source of thermal water and noble gases and the geochemical evolution of hot spring waters in the Seokmodo geothermal system. The hot spring waters and groundwaters show a weakly acidic condition with the pH values ranging from 6.42 to 6.77 and 6.01 to 7.71 respectively. The outflow temperature of the Seokmodo hot spring waters ranges from $43.3^{\circ}C\;to\;68.6^{\circ}C$. Relatively high values of the electrical conductivities which fall between 60,200 and $84,300{\mu}S/cm$ indicate that the hot spring waters were mixed with seawater in the subsurface geothermal system. The chemical compositions of the Seokmodo hot spring waters are characterized by Na-Ca-Cl water type. On the other hand, cold groundwaters and surface waters can be grouped into three types such as the Na(Ca)-$HCO_3$, Na(Ca)-$SO_4$ and Ca-$HCO_3$ types. The ${\delta}^{18}O\;and\;{\delta}D$ values of hot spring waters vary from -4.41 to -4.47%o and -32.0 to -33.5%o, respectively. Cold groundwaters range from -7.07 to -8.55%o in ${\delta}^{18}O$ and from -50.24 to -59.6%o in ${\delta}D$. The oxygen and hydrogen isotopic data indicate that the hot spring waters were originated from the local meteoric water source. The enrichments of heavy isotopes ($^{18}O\;and\;^2H$) in the Seokmodo hot spring waters imply that the thermal water was derived from the diffusion Bone between fresh and salt waters. The ${\delta}^{34}S$ values ranging from 23.1 to 23.5%o of dissolved sulfate are very close to the value of sea water sulfate of ${\delta}^{34}$S=20.2%o in this area, indicating the origin of sulfate in hot springs from sea water. The $^3H/^4He$ ratio of hot spring waters varies from $1.243{\times}10^{-6}\;to\;1.299{\times}10^{-6}cm^3STP/g$, which suggests that He gas in hot spring waters was partly originated from a mantle source. Argon isotopic ratio $(^{40}Ar/^{36}Ar=298{\times}10^{-6}cm^3STP/g)$ in hot spring waters corresponds to the atmospheric value.

남동아시아산 텍타이트의 화학조성의 지구화학적 의의

이승구(Seung-Gu Lee),Tsuyoshi Tanaka,長尾敬介(Keisuke Nagao),최지수(Jisu Choi),淺原良浩(Yoshihiro Asahara),南雅代(Masayo Minami) 한국암석학회 2017 한국암석학회 학술발표회 논문집 Vol.2017 No.5

Paleomagnetism and radiometric age of trachytes in Jeju Island, Korea

Jong Kwan Won(元鍾寬),Jun ichi Matsuda(松田准一),Keisuke Nagao(長尾敬介),Kwang Ho Kim(金光浩),Moon Won Lee(李文遠) 대한자원환경지질학회 1986 자원환경지질 Vol.19 No.1

제주도의 지질은 다량의 현무암질 용암과 소량의 조면암질 용암으로 특징지워진다. 제주도는 지형적인 특징에 따라서, 용암대지, 순상형의 한라산 화산체 및 360여개 이상의 기생화군으로 구분된다. 이와같은 지형적인 특징은 제주도의 화산활동과 밀접한 관계를 갖는다. 조면암질 용암은 암석기재학적 및 산출상태의 특징에 따라서 백록담 구룹과 산방산 구룹으로 구분되며, 이들은 제주도의 화산층서 상, 하한선을 규정할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서 이 연구에서는 두 구룹의 조면암질 용암의 연대측정 및 고지자기 연구를 하였다. 산방산 구룹 조면암의 평균 연령은 0.733±0.056 M.Y.을 나타내며, 이는 Brunches 정자극기와 Matuyama 역자극기 사이의 경계의 약간하부와 (0.69 M.Y.) 대비된다. 반면 백록담 구룹 조면암의 평균연령은 0.025±0.008 M.Y.를 나타내며, Laschamp excursion, Lake Biwa excursion 또는 Lake Mono excursion 중 어느 horizon과 대비된다. 이들 두 조면암구룹은 위도 9′(0.15°)의 차이를 두고 분포하며, 연대는 0.71 M.Y.의 차를 나타낸다. 이러한 결과는, 두 구룹의 조면암류 용암이 같은 원천의 hot spot에서 분출된 것으로 가정한다면, 제주도를 포함한 lithosphere는 신생대 제4기 동안에 약 2.3cm/y의 속도로 남쪽으로 이동하고 있는 것으로 사료된다. The geology of the Jeju island is characterized by the occurrence of thick voluminous basaltic lava flows and minor trachytic lavas. The land form can be divided topographically into the lava plateau, the shield-shaped Halla volcanic edifice and the parasitic cones whose number is more than 360, which is closely related to the cyclic volcanism of the island. Especially, the trachytic lavas seem to be the latest differentiation products of the cyclic activities and largely classified into two groups (Backlokdam group and Sanbangsan group) on the basis of the occurrence and the petrography. The paleomagnetism and the radiometric age on the two groups of trachyte suggest a lower and an upper time limits of the volcanic stratigraphy of the island. An average age of the trachyte of the Sanbangsan group is 0.733±0.056 m.y., and is correlated to a horizon a little lower than the boundary (0.69m.y.) between the Brunches normal epoch and Matuyama reversed epoch. An average age of 0.025±0.008 m.y. determined from the Backlokdam trachyte may be corrected to any one horizon of the Laschamp, or the Lake Biwa, or the Lake Mono excursion. The two groups of trachytes are distributed with the latitude difference of 9′(0.15°), and with age difference of about 0.71 m.y. Assuming that the two trachyte groups were erupted from the same stationary hot spot, the lithosphere comprising the Jeju island is considered to have moved southward with a rate of about 2.3 cm/year.

Paleomagnetism and K-Ar Age of Volcanic Rocks from Guryongpo Area, Korea

Kwang Ho Kim(金光浩),Jong Kwan Won(元鍾寬),Jun ichi Matsuda(松田准一),Keisuke Nagao(長尾敬介),Moon Won Lee(李文遠) 대한자원환경지질학회 1986 자원환경지질 Vol.19 No.3

구룡포지역을 고지자기학적으로 연구하고 또한 분포된 암석의 K-Ar연대를 결정하기 위하여 14개지점으로부터 반암류, 안산암류, 석영안산암류 및 적색사암등의 시료를 채취하였다. K-Ar연대 측정결과 반암류와 화산암류는 각각 42.7Ma 및 22.7-19.4Ma에 형성되었음을 나타냈다. 각 지점별로 이들 시료를 최적자기장에서 교류소자한 후에는 자화방향이 한방향으로 집중되었다. 후기마이오세의 반암류들은 모두 정자화를 하고 있었고 후기올리고세에서 초기마이오세에 걸쳐서 분출된 화산암류들은 정자화를 한 것과 역자화를 한 것으로 나뉘어 나타났다. 반암류와 화산암류의 평균 자화방향은 서로 유사한 방향이었으며 또한 동쪽 편각을 보여주었다. 암석전체의 평균자화방향은 평균편각 Dm=43.8°, 평균복각 Im=53.5°, 95%의 신뢰도를 나타내는 원의 반경 α95=12.2°이다. 연구지역의 암석들에서 정자극과 역자극이 동시에 나타난점과 또한 이들이 서로 비슷한 편각을 갖고 있다는 점들로 미루어 측정된 고지자기 방향의 신뢰도가 크다고 판단되었다. 측정된 동쪽편각 43.8°는 이 지역이 동쪽으로 약 40°~50°정도 회전한 결과라 해석하였다. Samples of porphyries, andesites, decites and sandstones were collected from 14 sites in order to study paleomagnetism and to determine K-Ar age in Guryongpo area. K-Ar age dating indicates that porphyries and volcanic rocks formed 41.7 and 22.7~19.4Ma, respectively. The mean direction of remanent magnetization for each site was generally well grouped after alternating field demagnetization. Both normal and reversed directions are present. The mean magnetic direction of the porphyries of Late Eocene and that of the volcanic rocks of Late Oligocene to Early Miocene have similar, easterly declinations. Overall magnetic direction is Dm=43.8°, Im=53.5°, α95=12.2°. the reliability of the observed paleomagnetic directions is ascertained by the presence of normal and reversed polarities. This is also conformed by the similarity of the declinations of the normal and reversed polarities. Observed easterly declinations in this area are attributed to local clockwise rotation of the land mass by approximately 40~50 degrees since early Miocene.

증평-덕평 지역 중부 옥천변성대에 분포하는 이질 편암의 K-Ar 흑운모 연대

조문섭(Moonsup Cho),김인준(In Joon Kim),김현철(Hyeoncheol Kim),민경원(Kyoungwon Min),안중호(Jung-Ho Ahn),長尾敬介(Keisuke Nagao) 한국암석학회 1995 암석학회지 Vol.4 No.2

K-Ar ages of the hydrothermal clay deposits and the surrounding igneous rocks in southwest korea

In Joon Kim(金仁俊),Keisuke Nagao(長尾 敬介) 한국암석학회 1992 암석학회지 Vol.1 No.1