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남극 멜버른 화산의 광물 상동정을 통한 극지 환경에서 화학적 풍화 가능성 연구
이수형(Suhyeong Lee),이현우(Hyunwoo Lee),성동훈(Donghoon Seoung),이용문(Yongmoon Lee) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
연구 지역인 멜버른 화산(2,732m)은 북빅토리아 랜드에 위치한 성층화산이며 장보고 과학기지에서 북동쪽으로 약 30km 떨어진 곳에 있다. 장보고 과학기지와 가까이에 있고 노출된 암석이 넓은 지역에 걸쳐 있는 북빅토리아 랜드 특성으로 인해 연구하기에 좋은 조건을 가지고 있다. 이 지역은 맥머도(Mcmurdo)화성 복합체로 초고철질암에서 부터 백립암까지의 조성을 띄는 포획암과 섬장암이 보고되고 있어, 암석의 조성이 폭넓게 분포되고 있다. 암석의 형성 이후 발생하는 풍화는 물리적 풍화작용이 대부분을 차지하고 있으며, 그 이유는 춥고 건조한 극지 환경의 특성상 화학적 풍화작용이 활발하게 일어나기 힘들기 때문이다. 그러나 맬버른 화산 정상부의 화산가스가 분출되는 지역이나, 두꺼운 얼음 층 내부의 암석은 상대적으로 높은 온도를 유지하고 있어 낮은 확률이지만 화학적 풍화작용이 일어날 가능성이 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 연구는 해당 지역의 조암광물의 정성 및 정량적인 이해를 바탕으로 미량의 풍화광물을 찾아서 남극 화산 내 암석의 화학적 풍화 가능성을 살펴보는 것이 목적이다. 연구를 위해 멜버른 산 정상부근에서 시료 7개를 채취하여 분석하였다. 미량의 풍화 광물들에 대한 상동정을 정확하게하기 위해서 포항가속기연구소에 있는 고분해능 X선 분말회절 빔라인(High-Resolution Powder Diffraction, 9B 빔라인)을 이용하여 광물동정을 실시하였다. 그리고 비교분석을 위해 에너지 분산 X선 분광법(EDS)으로 화학분석을 하였고, 추가로 풍화광물에 있는 O-H 및 H₂O의 bonding을 관찰하기 위해 적외선 분광법(Infrared spectroscopy, IRS)을 사용하였다. XRD 분석 결과 장석류(Sanidine, Andesine, Anorthoclase)가 우세하게 나타나며 휘석류(Hedenbergite), 감람암류(Fayalite)가 발견되었다. 특징적으로 XRD 데이터에서 약 7Å의 d-spacing이 시료 중 2개에 나타났고 점토광물인 카올린나이트로 확인되었다. 또한 이 시료에서는 깁사이트도 함께 관찰되어, 화학적 풍화에 대한 가능성을 지시하고 있었다. X-선 회절결과를 뒷받침하기 위해 사용한 IRS에는 3400 cm<SUP>-1</SUP> 부근에서의 O-H bonding이 나타나는 것을 확인하였다.