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태백산광화대 화강암체의 암석지화학적 특성 및 황 안정동위원소 조성
유병용(Byeongyong Yu),신동복(Dongbok Shin),염경훈(Kyeong Hun Yeom),임헌경(Heonkyung Im),조재국(Jaeguk Jo),신현완(Hyunwan Shin) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
태백산광화대는 선캠브리아기 변성암복합체로 구성된 영남육괴 북부와 주로 고생대 퇴적층으로 구성된 태백산분지를 포함하고 있으며, 대부분 백악기 화성암체의 관입과 관련된 다양한 금속광상들이 분포한다. 본 연구에서는 광화대 내 선캠브리아기 4개, 쥬라기 3개 백악기 9개 암체를 대상으로 주원소, 대자율, Fe<SUP>3+</SUP>/Fe<SUP>2+</SUP> 및 황 안정동위원소를 분석하였다. 주원소 분석 결과 화성암체는 칼크-알칼리 계열에 속하며, 선캠브리아기 및 쥬라기암체의 SiO₂ 함량은 좁은 범위를 보이고, S-type으로 분류되며, 백악기암체는 넓은 SiO₂ 함량을 보이고, 대부분 I-type으로 분류된다. 선캠브리아기와 쥬라기암체는 대자율 값이 3.0x10<SUP>-3</SUP> SI 미만이고 Fe₂O₃/FeO 값은 0.5 이하로 티탄철석계열로 구분되며, 백악기암체는 대자율 값이 비교적 넓은 범위에서 걸쳐 나타나지만 Fe₂O₃/FeO 값이 0.5 이상으로 대부분 자철석계열에 해당한다. 황 안정동위원소 분석결과 자철석계열은 +1.0~+5.1‰, 티탄철석계열은 +4.4~+7.0‰ 범위의 조성을 보이며, 기존 보고된 일본열도의 자철석계열범위(+1~+9‰)에 속한다. 이는 -11~+1‰ 범위를 보이는 티탄철석계열과 달리 연구지역에서는 높은 조성을 보이며 자철석계열보다 높게 나타난다. δ<SUP>34</SUP>S는 황 함량(91~1800 ppm)과 음의 상관관계를, SiO₂ 함량과는 양의 상관관계를 보인다. 이는 황 동위원소 조성이 마그마분화와 관련되어 있음을 보여준다.
경상분지 내 화강암체의 암석지화학적 특성과 황 동위원소에 대한 연구
염경훈(Kyeonghoon Yeom),신동복(Dongbok Shin),유병용(Byeongyong Yu),임헌경(Heonkyung Im),조재국(Jaeguk Jo),윤종열(Jongryeol Yoon) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
기존 경상분지 내 화강암은 대자율과 모드분석 및 EPMA를 통해 자철석계열(Magnetite-series)과 티탄철석계열(Ilmenite-series)로 구분하였으나 이에 대한 황 동위원소조성에 대한 연구는 결여되어있다. 본 연구에서는 경상분지 내 화강암체의 주원소, 대자율 및 Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ) 등의 암석지화학과 황 동위원소 조성을 알아보고자 하양층군과 유천층군을 모암으로 발달한 화강암 26곳을 대상으로 분석을 수행하였다. 채취한 시료는 분말화하여 주원소분석 및 대자율 측정을 실시하였고, Arnold et al . (2014)의 방법으로 BaSO₄의 형태로 황을 추출한 후 황 동위원소 분석을 진행하였다. 황이 추출된 시료의 A/CNK 관계를 비교하였을 때 하양층군 화강암 시료들은 Peraluminous, 유천층군 시료들은 Metaluminous와 Peraluminous에 도시되었고 두 층군의 화강암 시료 모두 I-type, S-type 경계에 분포되었다. Fe₂O₃/FeO 비를 통해 화강암의 계열을 구분해본 결과 분석된 시료 모두 자철석계열에 도시되었다. 분말화된 시료의 대자율 측정 결과 하양층군을 관입한 화강암체는 0.059 ~ 19.2 x10<SUP>-3</SUP> SI (avg. 4.11 x10<SUP>-3</SUP> SI, n=46), 유천층군의 화강암체는 0.111 ~ 17.84 x10<SUP>-3</SUP> SI (avg. 5.04 x10<SUP>-3</SUP> SI, n=27)의 값을 보여 부분적으로 티탄철석계열에 해당하고 대부분은 자철석계열로 나타났다. 황 동위원소 분석결과 하양층군의 화강암체는 0.4 ~ 9.3‰ (avg. 4.9‰, n=8), 유천층군의 화강암체는 3.9 ~ 6.2‰ (avg. 5.2‰, n=3)의 조성을 보였다. 하양층군의 화강암체에서 더 많은 황이 추출되었고 대자율과의 상관관계는 보이지 않았다. 황 함량이 높을수록 동위원소 조성은 점차 감소하는 경향을 보이는데 마그마 분화가 진행되면서 황의 함량이 줄어들고 동위원소 조성이 증가되었음을 알 수 있다. 이러한 결과는 원암의 특성과 분별결정작용에 따른 영향이 반영된 것으로 보인다.
경상지역 제철유적 산지추정을 위한 암석기재학 및 지화학 연구
조재국(Jaeguk Jo),김서진(Seojin Kim),곽병문(Byeongmoon Kwak),신동복(Dongbok Shin),염경훈(Kyeonghoon Yeom),유병용(Byeongyong Yu),임진아(Jinah Im),임헌경(Heonkyung Im) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
경상지역에 분포하는 주요 제철유적 7개소와 인근 철광상 8개소에서 얻은 철광석, 철슬래그, 철유물을 대상으로 암석기재학 및 지화학특성에 근거한 산지추정 연구를 수행하였다. 주요 철광산에서 획득한 자철석은 주로 열수기원으로 스카른광물과 함께 산출되지만 대금광산에서는 장석류와 함께 화성기원의 산점상을 보인다. 또한, 물금 및 함안광산 자철석은 황화물과 함께 산출되는 특징을 보인다. 자철석 주원소 특성에 근거한 광상유형 도시결과 대부분 스카른광상에 속하며 화성기원의 대금광산을 제외하면 모두 열수기원으로 나타난다. 밀양사촌유적 철광석은 석영과 함께 자철석이 발달하여 열수기원의 스카른 광상이었음을 암시한다. 부산 지사동 슬래그에서는 재결정화된 구리화합물이 검출되어 다른 유적시료와 구별된다. 울산지역 달천 철광석 및 토철 내 자철석에서 확인된 비소의 평균 함량은 각각 0.15 wt.%와 0.14 wt.%로서 나머지 철광산(av. 0.13 wt.%)보다 다소 높은 경향을 보인다. 철광석 내 비소는 자철석과 교호하는 규산염광물에서 확인되며 이들은 제련과정에서 파생된 제철유적 슬래그 내 비소 농집에 기여한 것으로 보인다. 제철유적 전암시료 주원소 변화 곡선은 시료간 구별된 차이를 보이지만 향후 미량원소 변화곡선 및 납-스트론튬 동위원소와 연계한 종합검토가 요구된다.