남서태평양 심해분지 주상퇴적물의 지자기 층서 연구

문재운,김기현,지상범,이근창,도성재,박정기,Moon, Jai-Woon,Kim, Ki-Hyune,Chi, Sang-Bum,Lee, Gun-Chang,Doh, Seong-Jae,Park, Cheong-Kee 한국해양학회 2001 바다 Vol.6 No.3

남서태평양 심해분지에서 채취한 피스톤 코어퇴적물을 대상으로 퇴적시기 및 고환경 변화양상을 알아내기 위하여 고지자기 연구를 수행하였다. 퇴적물의 자화성분은 안정적인 잔류자화로 정자화와 역자화의 극성을 기록하고 있다. 퇴적물의 퇴적시기는 플라이스토세에서 플라이오세 후기에 해당하며 , 퇴적율은 0.63${\sim}$1.85 mm/천년으로 매우 낮은 퇴적율을 기록하고 있다. 퇴적깊이에 따른 대자율의 변화양상은 플라이오세 후기 이후로 자성광물의 유입변화가 있었음을 지시한다. A paleomagnetic investigation was carried out to analyze magnetostratigraphic information and to evaluate the relationship between paleoenvironment and magnetic properties in sedimentary sequences of piston cores recovered from the abyssal basin of the southwestern Pacific. Pateomagnetic results revealed that the sediments had a stable remanent magnetization and recorded both normal and reversal polarities. The age of sediments was from late Pliocene and Pleistocene determined by matching the polarities with the geomagnetic time scale. The sedimentation rates were in the range of 0.63-1.85 mm/$10^3$ year which were extremely low rates. The results of the paleomagnetic analyses indicated that intervals of the magnetically stable layers as well as high value of susceptibility were significantly affected by the input changes which resulted input of large-quantity materials of relatively stable magnetic carriers.

Review on Dolomitization Models

Jai-Woon Moon(文在雲) 대한지질학회 1992 지질학회지 Vol.28 No.4

Trace Fossils and Ichnofacies of the Lower Ordovician Mungok Formation, Yeongweol, Kangweondo, Korea

Jai-Woon Moon(문재운),Anthony J. Martin 대한지질학회 1994 지질학회지 Vol.30 No.4

황화광물의 접촉각과 표면에너지

정문영(Moon Young Jung),김명수(Myung Soo Kim),김현대(Hyun Dae Kim),이경용(Kyeong Yong Lee),문재운(Jai Woon Moon),손승규(Seung Kyu Son) 한국암석학회 2013 한국암석학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.5

북동태평양 KODOS 지역 심해저 퇴적물의 지질공학적 특성

김기현,문재운,이경용,손승규,오재경,지상범,Kim, Ki-Hyun,Moon, Jai-Woon,Lee, Kyeong-Yong,Son, Seung-Kyu,Oh, Jae-Kyung,Chi, Sang-Bum 한국해양학회 2000 바다 Vol.5 No.4

북동 태평양의 위도별(131$^{\circ}$30'W, 5${\sim}$12$^{\circ}$N) 각 지점에서 다중 주상시료 채취기(multiple corer)로 획득된 31개 표층 퇴적물의 지질공학적 특성을 분석하였다 환경연구지역을 포함한 연구지역 북부(9${\sim}$12$^{\circ}$N)퇴적물은 대부분 규질퇴적상을 보인다. 반면 남쪽지역(5${\sim}$6$^{\circ}$N)에서는 탄산질 퇴적물이 산출되는데, 이는 수층 생산성이 높고 이 지역 탄산염 보상심도(CCD: 4,400 m)보다 수심이 얕은데 기인된 결과이다. 지질공학적 특성은 7$^{\circ}$N을 경계로 남-북 퇴적물간 뚜렷한 차이를 보인다. 남쪽지역의 탄산질 퇴적물은 낮은 함수율, 공극율, 전단강도, 그리고 높은 입자 밀도 및 전밀도의 원인이 된다. 반면에 망간단괴가 고밀도로 분포하고 있는 북쪽지역 퇴적물은 주로 생물기원 규질 퇴적물로 구성되어 있으며, 이는 높은 함수율, 공극율, 전단강도 그리고 낮은 입자 밀도 및 전밀도의 일반적 원인이 된다. 퇴적물의 활성도(activity)는 북쪽 퇴적물에서 매우 높게 나타난다. 한편, 북쪽지역 퇴적물들은 표층에서 약 5${\sim}$8 cm를 경계로 준액상(semi-liquid)인 상부층과 단단하게 굳어진 하부층으로 뚜렷이 구분되며, 깊이에 따라 급격한 지질공학적 특성 변화를 보인다. 반면 남쪽 지역에서는 이러한 깊이에 따른 지질공학적 특성 변화가 적다. 이러한 남-북 지역 퇴적물중 지질공학적 특성의 위도별, 깊이별 변화는 탄산질 퇴적물과 규질 퇴적물의 분포, 수층의 생산성 및 수심변화에 따른 용해도와 퇴적을 차이 그리고 침식 및 재퇴적작용 등 퇴적 과정이 위도별로 달랐기 때문으로 판단된다. Deep-sea surface sediment were analyzed for their geotechnical properties, and the sediment samples were collected with a multiple-corer from 31 stations along the track line (131$^{\circ}$30'W, 5-12$^{\circ}$N) in the northeast equatorial Paciflc. Most of the sediments from the northern part (8-12$^{\circ}$N) showed typical properties of siliceous sediments, whereas the southern part (5-6$^{\circ}$N) showed calcareous characteristics due to high biogenic carbonate productivity in the surface waters, where its water depth was shallower than the carbonate compensation depth (CCD: 4,400 m). Geotechnical properties changed sharply at the boundary of 7$^{\circ}$N. Calcareous sediments from the southern part had low water contents, low porosity, low shear strength, high bulk density and high specific grain density, whereas siliceous sediments from the northern part attained high water content, high porosity, high shear strength, low bulk density and low specific grain density. Higher sediment activities were observed in the northern sediment samples than the southern sediment samples. The core samples of the northern sediments were divided into a semi-liquid upper layer and a consolidated lower layer with a boundary at 5-8 cm. These sediment samples showed a rapid increasing pattern along the downcore in original shear strength when an opposite trend was observed in the southern samples. The results showed that sediment variabilities in geotechnical properties between the northern and southern parts such as productivities of surface water, grain solubility due to water depth variation, sedimentation rate, erosion and redistribution of sediment, and combined sedimentary processes were distinctly different along the latitude.

서태평양 지판소멸대의 해저열수분출구에서 관찰되는 황동위원소 조성변화: 열수 생성의 다양성과 마그마의 역할

김종욱,문재운,이경용,이인성,Kim, Jong-Uk,Moon, Jai-Woon,Lee, Kyeong-Yong,Lee, In-Sung 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.2

해저열수시스템은 중앙해령이나 후열도확장대와 같은 해저화산대를 따라 생성된다. 해저열수시스템은 지각-맨틀과 해양의 에너지와 물질이 교환되는 장으로 이를 통해 지각과 해수의 조성이 변화하며, 해저면에 열수분출구를 침전시켜 열수생태계를 형성하고 금속광상이 만들어진다. 상대적으로 단순한 중앙해령과 달리 지판소멸지역의 해저열수시스템은 섭입되는 물질의 재순환과정에서 다양한 특성이 나타난다. 황동위원소 조성은 이러한 열수시스템의 다양성을 평가하는데 유용하다. 이 논문에서는 서태평양의 지판소멸대에서 발견된 열수분출 지역에서 채취된 열수분출구 시료의 황동위원소 조성변화를 살펴보고 이들 환경에서 열수생성의 다양성을 일으키는 요인을 고찰하였다. 지판소멸대의 열수분출구는 황화광물과 황산염광물 모두 낮은 황동위원소 조성을 갖는 것이 특징이며, 이는 마그마로부터 공급된 $SO_2$ 기체의 유입으로 해석된다. 황동위원소 조성 변화를 포함한 열수시스템의 다양성은 열수시스템 생성과정에서 마그마의 적극적인 역할을 지시한다. Seafloor hydrothermal system occurs along the volcanic mid-ocean ridge, back-arc spreading center, and other submarine volcanic regions. The hydrothermal system is one of the fundamental processes controlling the transfer of energy and matter between crust/mantle and ocean; it forms hydrothermal vents where various deepsea biological communities are inhabited and precipitates metal sulfide deposits. Hydrothermal systems at convergence plate boundaries show diverse geochemical properties due to recycle of subducted material compared to simple systems at mid-ocean ridges. Sulfur isotopes can be used to evaluate such diversity in generation and evolution of hydrothermal system. In this paper, we review the sulfur isotope composition and geochemistry of hydrothermal precipitates sampled from several hydrothermal vents in the divergent plate boundaries in the western Pacific region. Both sulfide and sulfate minerals of the hydrothermal vents in the arc and backarc tectonic settings commonly show low sulfur isotope compositions, which can be attributed to input of magmatic $SO_2$ gas. Diversity in geochemistry of hydrothermal system suggests an active role of magma in the formation of seafloor hydrothermal system.

한국이 탐사 중인 해저광물자원의 희유금속 함량과 의미

박상준,문재운,이경용,지상범,Pak, Sang-Joon,Moon, Jai-Woon,Lee, Kyeong-Yong,Chi, Sang-Bum 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.5

Seabed mineral resources explored by Korea are categorized into major three types of deposit; manganese nodule, manganese crust and polymetallic sulfides. Pt displays high enrichment factors (400, ore/crust ratios) in manganese nodule. Rare earth oxide content in manganese nodule ranges from 0.037 to 0.302 REO % with mean value of 0.12 REO %. Both of Te and Pt are enriched elements in manganese crust, displaying enrichment factors of 10800 and 150, respectively. Rare earth oxide's contents of manganese crust are slightly higher than manganese nodule's (0.013~0.387 REO %, average = 0.18 REO %). Se and In are outstanding rare metals from seabed polymetallic sulfides, showing enrichment factors of 1300 and 110, respectively. Au (0.8~26.3 g/t) and Ag (0.9~348.0 g/t) are another enriched elements in polymetallic sulfides. The main concern at exploiting seabed mineral resource will be a securing rare metals for high-technology industries and rare metals from subsea mineral deposits will add economic values to commodity candidates such like Co, Ni and Cu. 한국이 현재 탐사하고 있는 해저광물자원의 유형은 망간단괴, 망간각, 다금속황화광체 등으로 구분된다. 망간단괴에 함유되어 있는 주요 희소금속은 Pt로 지각함량 대비 최대 400 배까지 부화되어 있다. 망간단괴의 총 희토류 함량은 0.037~0.302 REO %, 평균 0.12 REO %를 보인다. 망간각의 주요 희소금속은 Te 및 Pt로 각각 10800 배, 150배 정도의 부화량을 보인다. 총 희토류 함량은 0.013-0.387 REO %, 평균 0.18 REO %로 망간단괴 보다 다소 높은 함량을 보인다. 다금속화황광체의 주요 희소금속은 Se 및 In으로 각각 1300 배, 110 배의 높은 부화량을 보이며, 금(0.8~26.3 g/t), 은(0.9~348.0 g/t) 등의 귀금속이 함유된다. 해저광물자원에 함유되어 있는 희유금속은 채광 예상 금속 종인 Co, Ni, Cu 등의 채광 경제성을 높여 줄 것으로 생각되며 첨단산업을 위한 희유금속 확보 차원에서 의미가 있다.

심해저 광물자원 탐사자료의 데이터베이스 구축연구

박찬영,고영탁,문재운,김현섭,안홍일,Park, Chan Young,Ko, Young Tak,Moon, Jai Woon,Kim, Hyun Sub,Ahn, Hong Il 대한자원환경지질학회 1998 자원환경지질 Vol.31 No.6

In order to utilize the data obtained during the deep-sea resources exploration program, the analysis of data structure and database were conducted to develop an appropriate data operating system called Deep-sea Database System. The Relation Data Base Management System, RDBMS, was chosen as a data managing system and the MS Access$^{TM}$ as a DB engine, and the MapInfo$^{TM}$ software as GIS tools. Problems in networking and security were detected and solved during the operation test. Accordingly, development of standardized operative procedure was proposed in obtaining raw data. This proposal will also be reflected in the subsequent phase of the deep-sea program. The Deep-sea Database System could be applied to the selection of potential mining sites and the estimation of economical efficiency over th KODOS (Korea Deep Ocean Study) region. It is also expected that this system might improve the efficiency of detail survey and help in the relinquishment process as a fulfillment of the obligation as a pioneer investor.

서태평양 해저산 고코발트 망간각 자원평가를 위한 광역 탐사 방안

김종욱,고영탁,형기성,문재운,Kim, Jonguk,Ko, Young-Tak,Hyeong, Kiseong,Moon, Jai-Woon 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.6

서태평양 해저산 사면에 부존하는 고코발트 망간각은 코발트, 니켈, 백금, 희유금속 등을 다량 함유하고 있으며, 최근 국제해저기구에서 공해상 탐사규칙이 제정됨에 따라 개발 대상으로 더욱 주목받고 있다. 해저산에 분포하는 망간각의 개발을 위해서는 경사가 낮고 지형기복이 완만하여 채광에 유리한 지형조건을 갖추면서 망간각이 두껍게 분포하는 유망지역을 선별하여야 한다. 따라서 광역단계의 망간각 탐사는 음향 수심탐사를 통한 지형 및 경사도의 확인, 음향산란 자료의 획득을 통한 기저면 표층 매질 분포 파악, 그리고 해저면 영상 관찰과 시료채취를 통한 망간각의 분포 두께 파악이 필요하다. 또한 음향산란 자료를 이용하여 망간각 분포 지역을 확인하기 위해서는 영상관찰 및 시료 채취를 통한 망간각 음향매질 특성분석이 필요하다. 기존의 탐사를 통해 수행된 망간각 기초탐사 자료를 분석한 결과 해저산 지형 해석과 망간각 광역분포와 같은 망간각 유망지역 선별을 위한 일부 자료를 확인할 수 있었다. 하지만, 음향산란 자료를 확보하지 못하여 넓은 탐사지역을 대상으로 망간각 부존 유망지역을 선별하는 데 필요한 망간각 분포 변화는 파악하지 못하였다. 따라서 향후 탐사는 망간각 탐사후보 지역을 대상으로 음향산란 자료의 확보가 선행되어야 하며, 해저면 관찰 및 시료채취를 병행하여 해저면 음향매질 특성과 망간각 분포의 상관성을 파악하기 위한 탐사가 수행되어야 한다. Co-rich ferromanganese crusts (Fe-Mn crusts) distributed on the seamounts in the western Pacific are potential economic resources for cobalt, nickel, platinum, and other rare metals in the future. Regulations for prospecting and exploration of Fe-Mn crusts in the Area, which enables the process to obtain an exclusive exploration right for blocks of the fixed size, were enacted recently by the International Seabed Authority, which led to public attention on its potential for commercial development. Evaluation and selection of a mining site can be established based on abundance and grade of Fe-Mn crusts in the site as well as topography that should be smooth enough for mining efficiency. Therefore, acquisition of shipboard echo-sounding and acoustic backscatter data are prerequisite to select potential mine sites in addition to visual and sampling operations. Acoustic backscatter data can be used to locate crust-covered areas in a regional scale with the understanding of acoustic properties of crust through its correlation with visual and sampling data. KIOST had collected the topographic and geologic data to assess the resources potential for Fe-Mn crusts in the west Pacific region from 1994 to 2001. However, they could not obtain acoustic backscatter data that is crucial for the selection of prospective mining sites. Therefore, additional exploration surveys are required to carry out side scan sonar mapping combined with seafloor observation and sampling to decide the blocks for application of an exclusive exploration right.

태평양 한국심해환경연구(KODES) 지역 해저변 지형과 망간단괴 분포특성

정회수,고영탁,지상범,김현섭,문재운,Jung, Hoi-Soo,Ko, Young-Tak,Chi, Sang-Bum,Kim, Hyun-Sub,Moon, Jai-Woon 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.4

북동 태평양 한국심해환경연구(Korea Deep-sea Environmental Study, KODES) 지역에서 해저지형과 망간단괴 분포 특성간 관계를 파악하기 위해 예인식 심해저카메라(Deep-Sea Camera)와 광역수심탐사기(multi-beam side scan sonar, SeaBeam2000) 등을 이용해 정밀 지형 및 망간단괴 부존 특성을 연구하였다. 심해 평원으로 알려진 KODES지역 해저면은 북북서-남남동 방향으로 연장된 3개의 능선 및 계곡으로 구성되고, 전반적으로 편평하지만 국부적으로(특히 능선지역에서) 매우 심한 지형변화를 나타낸다. 이러한 지형변화는 100미터에 이르는 절벽, 수(십)미터 깊이의 함몰지 등으로 나타나며, 태평양 지판의 지구조 운동에 따른 능선의 형성, 저충해류에 의한 능선 규질 퇴적물의 침식, 그리고 이에 따른 탄산염 퇴적물의 노출과 용해에 따른 결과로 판단된다. 이러한 지형 변화는 망간단괴 분포 특성에도 영향을 미쳐 연구지역 망간단괴 분포가 해저 지형과 밀접한 관계를 지닌다. 즉, 편평한 계곡지역에는 균일한 망간단괴가 밀집 분포하는 반면 지형 변화가 심한 구릉지대에는 대형 망간단괴(또는 망간각)가 나타나는 등 분포 특성이 복잡하다. 이러한 결과는 망간단괴의 분포가 수심, 표층 퇴적물의 퇴적상, 퇴적층후 또는 음파 투명층의 두께 등 다양한 요인에 따라 달라진다는 기존 보고를 뒷받침하며, 이러한 다양한 요인이 상호 연관되어 망간단괴 형성에 작용하고, 궁극적으로는 태평양 지판의 지구조적 운동이 망간단괴의 분포 특성에 영향을 미칠것으로 생각된다. 한편, 연구지역 중 채광에 유리한 지역은 약 3~4 km 폭을 가지는 편평한 계곡이고, 이러한 적정 채광지역은 북북서-남남동 방향으로 연장된 해저 계곡과 일치할 것으로 예측된다. Seafloor morphology and manganese nodule occurrence were studied in the Korea Deep-sea Environmental Study (KODES) area, northeast equatorial Pacific, to understand their relationship. Study area is composed of three elongated valleys and hills with about 100~200 m height along NNE-SSW direction. Valley region is generally flat. However, hill region is very rugged with big cliffs of about 100m height and small depressions of several tens of meters depth. Tectonic movement along the Clarion-Clipperton fracture zone, consequent formation of elongated abyssal hills and Valleys, erosion of siliceous bottom sediments by bottom currents, and dissolution of carbonate sediments on the abyssal hills below CCD result in the rugged morphology. Manganese nodule occurrence is closely related to the morphology of the study area; mostly rounded-shaped manganese nodules with about 5 cm diameter are abundant on the flat valley region, whereas irregular shaped nodules (or manganese crust) with less than 5 cm to about 1 m diameter occur on the hill. These results supports the previous reports that nodule abundance, composition, and morphology are variable both on regional and local small scales on the seafloor even within some abundant nodule provinces depending on oceanographic characteristics such as bathymetric features, surface sediment type, sediment thickness, and so on. We suggest that such oceanographic characteristics affect interrelatedly on the formation of manganese nodules, and tectonic movement of the Pacific plate ultimately constrain the nodule occurrence. A potential mining place in the KODES area seems to be the valley region, which is elongated to the NNW-SSE direction with 3-4 km width.