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군산 금성리층 천매암의 변형 미구조에 대한 연구: 지진파 비등방성에 대한 함의
한석영(Seokyoung Han),정해명(Haemyeong Jung) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
운모류는 각섬석과 함께 대륙지각을 이루는 주요 광물 중에서 지진파 비등방성이 강한 광물군에 속한다. 특히 20-40% 이상이 운모류로 구성된 암석일 경우 지진파 비등방성의 강도나 대칭성이 운모류의 배열에 크게 영향을 받을 수 있다. 그러므로 대륙 지각에서 나타나는 지진파 비등방성의 원인을 밝혀내기 위해서는 운모류가 다량 포함된 암석에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 전북 군산 지역의 금성리층을 이루는 백운모-석영 천매암을 대상으로 FE-SEM/EBSD (Electron Backscattered Diffraction) 기기를 사용하여 주구성광물의 격자선호방향(lattice preferred orientation, LPO)을 측정하였다. 이 연구에서 분석된 5개의 천매암 시료는 주로 백운모, 석영, 조장석, 녹니석과 소량의 흑운모, 방해석, 금홍석, 티탄철석으로 이루어져 있다. 운모류와 구성광물의 성분비에 따른 지진파 비등방성의 특성과 강도 변화를 밝혀내기 위해 다양한 운모 조성비를 가진 시료를 맵핑(mapping) 기법을 사용하여 분석하였다. 또한 M-index를 계산하여 광물의 LPO의 강도와 지진파 비등방성의 관계를 조사하였다. 분석 결과, 백운모의 경우 대부분 [001]축이 엽리에 수직으로 강하게 배열되었고, [100]축과 [010]축이 엽리에 평행하게 배열되었다. 녹니석 역시 백운모와 비슷한 배열을 보여주었다. 석영의 경우 basal<a>, rhomb<a>, prism<a> 슬립계(slip system)를 주로 보이며, G102 시료의 경우 교차 테(crossed girdle) 형태를 보여주었다. 조장석의 경우 대부분의 시료에서 (001)면과 (010)면의 극(pole)이 동시에 엽리에 수직으로 배열되는 것이 관찰되었다. 측정된 LPO 데이터를 바탕으로 대표 시료 5개에 대하여, 각 광물과 성분비로 조합한 각 시료 전암(whole rock)에 대한 지진파 비등방성을 계산하였다. 석영의 경우 P파 비등방성(AVp)이 2.8-7.1%, 최대 S파 비등방성(AVs)이 3.5-9.8%로 계산되었으며, 조장석의 경우 AVp가 1.2-15.6%, 최대 AVs가 1.3-24.8%로 계산되었다. 반면, 백운모의 경우 AVp가 43.4-51.1%, 최대 AVs가 41.9-59.1%로 크게 계산되고 녹니석의 경우 AVp 가 21.4-29.4%, 최대 AVs가 34.9-56.8%로 계산되어 다른 광물과 비교했을 때 아주 큰 수치를 보여주었다. 광물 성분비를 반영하여 전암의 지진파 비등방성을 계산한 결과, AVp가 9.0-21.7%, 최대 AVs가 9.6-24.2%로 크게 계산되었다. 이 연구 결과를 통해 운모류의 성분비와 배열 상태가 지진파 비등방성의 강도와 대칭성에 크게 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 석영과 조장석의 경우 운모류에 비해 격자선호방향이 강하게 집중되지 않으며, 이로 인해 지진파 비등방성의 강도가 약하게 나타났다. 그 결과, 전암에 대한 계산에서 석영과 장석의 성분비가 높을수록 비등방성의 강도가 약해지며, 운모류의 성분비가 높을수록 비등방성의 강도와 대칭성이 강해짐을 알 수 있었다. 또한, 백운모와 녹니석의 [001] 축들이 같은 방향으로 배열되기 때문에, 해당 광물들이 함께 산출되는 시료에서는 지진파 비등방성이 더욱 강해지는 경향을 밝혀냈다.