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1 세명대학교 자원환경공학과 충북 제천시 신월동 21 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 환경지질 및 응용지구화학 연구실 정 명 채, PhD, DIC 전화 (연구실) 팩스 홈페이지: 전자우편: 구조지질학 광상학 세명대학교 자원환경공학과 정 명 채 구조지질학 및 광상학 내용을 요약한 것입니다

2 교 과 목 구조지질학 및 실습 (Structural Geology and Practice) 이수구분( 학점/시수) 전공(3/4) 수강대상( 학과/학년) 자원환경공학과, 3학년 담당교수 정 명 채 직 위 조교수 소 속 자원환경공학과 1. 교과목 개요 현장에서 지층의 주향과 경사를 기재하는 방법과 단층, 습곡, 부정합 및 절리 등 의 지층변동을 파악하고 기재하는 방법을 실습하고, 이들 결과를 실험실에서 정리 하여 지질구조에 의해 파악된 유용광상을 분류하고 이를 개발할 수 있는 방법 등 을 강의한다 2. 수업 목표 및 방 법 가. 수업 목표 지층구조의 해석, 판구조론의 이해 지층의 주향과 경사 판독, 지층의 선형구조해석 지질도의 판독과 제도 실습 광상의 성인과 분류 광상의 탐사기법 개발 나. 수업 방법 강 의 토 론 질 의 세미나 현장견학 발 표 실험실습 시청각 기 타( ) 다. 교육용 기자재 컴퓨터 녹음기 TV 환등기 OHP 모 형 사 진 VTR 기 타( ) 3. 교재 및 참고 문헌 주교재 1 : 구조지질학, 정명채 (강의록 모음집) - 기사문제 정리집 주교재 2 : 광상학, 정명채 (강의록모음집) - 기사문제 정리집 부교재 : Structural Geology, Ragan, John Wiley & Sons, New York, 1973 Structural Geology, Billings, Prentice Co., New York, 과제 물 부 과 및 특기 사 항(학습내용, 방법, 평가 관련 유의사항) 교재내용을 충실히 이해한 후, 정리하여 리포트 제출 5. 평 가 방 법 (시험평가 방법/과제물/출석평가 세부사항 기재) 중간(30%), 기말고사(30%) : 단답형과 논술형을 병행하여 출제한다 보고서(20%) : 지형도 및 지질도 해석, 광상의 분류(총 4회) 출석(15%) : 15점 만점으로 1시간결석에 1점 감점 수업태도(5%) : 수업의 적극성과 참여정도

3 <구조지질학 및 실습> 6. 수업 내 용 및 진 행 계획 주 별 강의 주 제 및 내 용 (구체적으로 기재) 참고 문헌 과 제 물 비 고 (수업방법 등) 1주 교재소개, 교과의 필요성 - 구조지질의 원리 구조지질교재 p.1 ~ p.4 이론강의 실험실습 2시간 2시간 2주 구조분석법의 개념 - 기술적 구조 분석법 1 구조지질교재 p.5 ~ p.6 이론강의 실험실습 2시간 2시간 3 주 구조분석법의 개념 - 기술적 구조 분석법 2 구조지질교재 p.7 ~ p.9 실습 4시간 4 주 구조분석법의 개념 - 정, 동역학적 구조 분석법 구조지질교재 p.10 ~ p.12 이론강의 실험실습 2시간 2시간 5주 접촉부의 지질 - 정합, 부정합, 관입, 단층의 관찰 구조지질교재 p.13 ~ p.16 이론강의 실험실습 2시간 2시간 6주 암석의 1차 구조 구조지질교재 p.17 ~ p.18 이론강의 실험실습 2시간 2시간 7 주 단층, 절리, 습곡의 형태와 관찰 구조지질교재 p.19 ~ p.23 실습 4시간 8 주 9 주 중간고사 단답형/기술형 광상의 구성 물질과 형성 과정 광상학교재 강의 4시간 광상형성의 유형별 고찰 p.1 ~ p.3 10 주 지질온 도계의 이해 와 적 용 마그마에 의한 광화작용 광상학교재 p.3 ~ p.5 이론강의 4 시간 11주 화성광상의 관찰 (정마그마, 페그마타이트, 기성, 접촉 교대, 열수광상) 광상학교재 p.6 ~ p.9 이론강의 4 시간 12주 퇴적형광상 - 지표부화광상, 변성광상 광상학교재 p.9 ~ p.11 이론강의 4 시간 13 주 한국의 지하자원 광상학교재 p.12 ~ p.20 이론강의 4 시간 14 주 응용지질기사시험관련 1 구조지질교재 p.24 ~ p.33 강의/질의/토 론 간 4시 15주 응용지질기사시험관련 2 광상학교재 p.21 ~ p.28 강의/질의/토 론 간 4시 16주 기말고사 단답형/기술형

4 <구조지질학> <차 례> 1. 구조지질학의 영 역 중 요사 항 연 습문제 주 향 과 경 사 측 정 1 2. 구조 지질의 원 리 구조 요소 변 형 의 지배 요인 구조 분석 법 의 개념 변 형 구조의 분석 법 층 서 규 명 방 법 주 상도 2 3. 기 술 적 구조 분석 법 일 반 적 접 근 방 법 야 외 지질조사 B a s e M a p s 평 사 투 영 법 입 체 투 영 법 7 4. 정 역 학적 구조 분석 법 변 형 운 동 8 5. 동 역 학적 구조 분석 법 지사 학의 방 법 화 석 화 석 의 보 존 화 석 의 가 치 지구의 연 대 측 정 방 법 동 위원 소지구화 학 판 구조론 이론 판 의 종 류 접 촉 부 정 합 접 촉 부 정 합 접 촉 ( 지질학개론 쪽 참조) 관 입 접 촉 부 ( I n t r u s i v e c o n t a c t s ) 13

5 7-4. 단 층 접 촉 부 단 층 접 촉 부 인 지 증 거 연 성 전 단 대 차 구조 종 류 차 구조의 생 성 유 형 차 구조의 유 용 성 ( 용 도 ) 퇴 적 기 원 의 1차 구조 변 형 운 동 에 의 한 1차 구조 화 산 암 의 1차 구조 심 성 암 의 1차 구조 단 층 단 층 의 운 동 단 층 의 종 류 명 백 한 운 동 에 따 라 이동 방 향 에 따 라 형 태 에 따 라 그 외 단 층 성 인 단 층 접 촉 부 인 지 증 거 절 리 와 차 이점 S a l t D o m e ( 암 염 돔 ) 위의 단 층 단 층 의 야 외 적 증 거 절 리 의미 : 단층과 더불어 강성변형에 의한 대표적 변형구조 (cf. 소성변형 습곡 ) 절 리 의 생 성 요소 생 성 원 인 절 리 의 밀 도 및 분포 의 표현 종 류 습곡 관 련 용 어 종 류 배 사 향 사 구조 동 사 구조 D o m e 과 B a s i n 기 타 사 항 선 구조 기 출 문제 27

6 <광상학> 1. 개요 자 원 정 의 종 류 광 물자 원 에 너 지자 원 자 원 의 특성 자 원 개발 의 경 제 성 결 정 광 상학의 역 사 세 계 우 리 나 라 C 말 의 광 상학 광 상과 광 상의 성 인 광 상 광 물의 성 인 지질온 도 계 광 상의 구성 물질과 그 형 성 과정 광 상의 기 원 광 석 광 물의 기 원 광 석 의 조건 ( 유 용 광 물 + 맥 석 ) 광 석 내 원 소의 수반 관 계 광 물 감 정 의 방 법 광 상 형 성 에 기 여 하 는 인 자 광 상의 형 성 유 형 마 그 마 에 의 한 광 상 형 성 작 용 박 테 리 아 에 의 한 광 상 형 성 작 용 고 용 체 로 부 터 의 용 리 콜 로 이드 의 광 상 형 성 풍 화 작 용 변 성 작 용 마 그 마 와 광 화 작 용 마 그 마 : 용 융 체 와 상부 맨 틀 의 용 융 물질로 구성 광 물의 정 출 순 서 특정 금 속과 화 성 암 과의 수반 관 계 온 도 에 따 른 화 성 광 상의 형 성 광 상의 분류 와 특성 분류 4 4

7 5-2. 화 성 광 상 마 그 마 광 상 페 그 마 타 이트 광 상 접 촉 교대광 상 열 수광 상 해 저 분기 성 퇴 적 광 상 퇴 적 광 상 풍 화 작 용 : 기 계적 퇴 적 광 상 화 학적 퇴 적 광 상 증 발 광 상 풍 화 잔 류 광 상 변 성 광 상 정 마 그 마 광 상 과정 특징 산 출 양 상 대표적 광 상의 예 정 마 그 마 광 상의 성 인 산 출 광 물 페 그 마 타 이트 광 상 페 그 마 타 이트 기 생 성 온 도 특징 기 성 광 상 기 성 시기 기 성 광 상에 서 의 모 암 의 변 질 작 용 접 촉 교대광 상 ( = 스 카 른 광 상) 과정 접 촉 교대광 상의 형 성 과 영 향 관 입 암 의 조건 피 관 입 암 의 조건 접 촉 교대광 상의 특징 접 촉 교대광 상에 서 의 광 석 광 물 산 출 지역 열 수광 상 열 수의 정 의 열 수의 화 학적 특성 54

8 10-3. 열 수광 상의 종 류 열 수광 상의 형 성 조건 열 수광 상 형 성 에 영 향 을 미 치 는 인 자 열 수변 질 작 용 열 극 충 진 형 광 상 ( = 열 수 맥 광 상) 열 수 교대형 광 상 퇴 적 형 광 상 ( 지표 부 화 광 상) 퇴 적 형 광 상을 이루 는 물질의 기 원 암 석 의 풍 화 를 촉 진 시키 는 용 매 퇴 적 형 광 상의 종 류 변 성 광 상 작 용 산 출 자 원 광 물자 원 각 론 귀 금 속 광 물자 원 비철 금 속 광 물자 원 경 금 속 광 물자 원 철 광 원 료 광 물자 원 화 학공 업원 료 광 물자 원 전 자 공 업원 료 광 물자 원 절 연 제 및 내 화 재 원 료 광 물자 원 보 석 및 연 마 제 원 료 광 물자 원 한 국 의 지질개요 주 요분포 암 석 지층 각 론 한 국 의 지하 자 원 우 리 나 라 의 광 물자 원 금 속광 상 비금 속광 상 연 료 자 원 기 출 문제 자 주 관 찰 되 는 광 물들 의 이름 과 화 학식 7 7

9 <구 조 지 질 학> 1. 구조지질학의 영역 1-1. 중 요사 항 지층의 기술 : 주향, 경사, 두께, 심도 지도의 판독 : 지형도와 지질도 지층의 구조 : 습곡, 단층, 부정합 지층의 선구조 지각의 변동 1-2. 연 습문제 주향과 경사의 측정 지층의 두께와 심도 계산 지형도와 지질도의 판독 지형도와 구조 단면도의 작성 습곡 지층의 구조 단면과 가경사 지질도의 작성과 지질 단면도의 작성 지질구조의 방향성 해석 1-3. 주향과 경사 측정 위치와 형태 : 방위, 주향, 경사, 위경사 수평으로 퇴적된 지층이 후기에 지각의 변동에 의해 기울어졌을 때 그 성층면이 기울어진 모양 을 기재하기 위해서는 주향과 경사를 측정해야 한다. 주향 (strike) : 성층면과 수평선과의 교선이 남북의 선과 이루는 각도를 북을 기준으로 나타낸 것 : 보기 N 30 E, N 45 W 경사 (dip) : 성층면과 수평면이 이루는 각 중에서 90 이하이면서 가장 큰 각 : 보기 45E, 50W, 30SE 등 위경사 (apparent dip) : 주향선과 직각이 아닌 모든 선과 수평면이 이루는 각 주향과 경사의 표시 측정기구 : 클리노미터 (clinometer), 브란튼콤퍼스 (Brunton compass), 클리노콤파스(clinocompass) 등을 이용한다. 자북과 진북 : 자침이 가르키는 북쪽 방향이 자북이며, 자오선이 가르키는 북쪽 방향이 진북이 다. 지도가 자북을 가르키면 클리노미터의 주향을 그대로 읽으면 되지만, 지도가 진북으로 표 시되어 있으면 자북으로 바꿔준다. 우리나라는 자북이 진북에 비해 약 6 서쪽에 위치하므로 반시계방향으로 6 를 뺀 것으로 기재한다. 보기) 측정된 주향 진북으로 고친 주향 자북 진북(지도에서는 도북) NS N 6 W ꠏꠈ 지도에서는 EW N 84 E ꠐ 이런 선 을 N 40 E N 34 E ꠐ 그어주어야 N 40 W N 46 W ꠏꠎ 한다 6-1 -

10 2. 구조 지질의 원리 2-1. 구조 요소 1 습곡 (fold) - 지층이 횡압력을 받아 구부러진 구조 2 단층 (fault) - 지각 중에 생긴 틈을 경계로 하여 그 양측의 지괴가 상대적으로 전이하여 어긋 난 구조 변위량 3 절리 (joint)- 암반중의 명료한 균열로서 균열면에 평행인 방향으로 상대 변위가 전혀 없거나 있어도 극히 조금 있는 구조 4 엽리 (foliation) 5 벽개 (cleavage) 6 선구조 (lineation) 2-2. 변 형의 지배 요인 1 응력 (stress) : σ= P A 응력 변형 2 온도 (temperature) : 온도 변형 3 pore space (공극)의 존재와 solution pressure(공극수압) - 물을 많이 함유할수록 더 많은 stress가 주어 줘야 깨진다. 4 변형받는 암석의 역학적 특성(lithology) 강함 약함 Quartzite(석영) Granite(화강암) Quartz-cemented Sandstone (석영으로 규결된 사암) Basalt(현무암) Limestone(석회석) Calcite-cemented Sandstone(방해석으로 규결된 사암) Shist(편암) Marble(대리석) Shale/Mudstone(셰일/점토 광물) Anhydrite(석고-경석) Salt(암염) 5 변형 속도(strain rate) 느릴수록 강하다 6 변형 지속 시간(time) 길수록 강함 2-3. 구조 분석 법 의 개념 변형 구조의 분석법 1 기술적(descriptive) 구조 분석법 야외조사 2 정 역학적 ( kine ma t ic) 구조 분석법 운동적 측면 (판구조론) 3 동역학적(dynamic) 구조 분석법 지사학, 화석 등 층서 규명 방법 1 암 석 층서 -표식 지와 비교 분석, 시간대를 밝 힘 2 生 층서-화석을 표준 화석과 비교 분석 석유 탐사에 중요 3 시간 층서-동위 원소를 이용 절대 연령 측정(K-Ar, U-Pb, Rb-Sr) 주상도(The Geological Column) 수직적인 암석의 층서를 표현한 그림 - 2 -

11 <참고> Force 1 confining force (지압력, 봉압) : 지하의 물질이 접해있는 다른 물체와 상호간에 모든 방향으 로 균일하게 가해지는 압력 2 differential force (편압) : 지하의 물질이 받는 압력에 있어서 어떠한 방향에 대하여 더 크게 작용하는 것을 말한다. 변성 작용에서는 강한 지압력이 작용하는 곳에 가해지는 편압이 변성 암의 구조변화에 중요한 역할을 함. 3 tension (장력) : 작용점이 면상에 분포하는 힘 가운데에 그 방향이 면에 수직인 것을 압력이 라 한다. 혹은, 면의 접선 방향의 성분을 제외한 법선 성분을 말한다. 힘을 받는 계의 내측을 향한 것을 압력, 외측을 향한 것을 장력이라고 구별. 4 compression (횡압력) : 압축시키려는 외부의 힘 5 couple (우력,역쌍) : 크기가 서로 대등하고 방향이 서로 평행이며 역향인 두 개의 힘 F,-F가 하나의 물체에 상이한 작용점에서 움직일 때 이 쌍을 우력이라 한다. 6 torsion (비틀림) : 회전을 만들어 내는 힘 - 3 -

12 3. 기술적 구조 분석법 - 야외 조사가 선행되어야 함 - 규모, 크기를 인지, 묘사, 방향성 조사 3-1. 일반적 접근 방법 1 지질도 작성 2 구조의 물리적 규모 측정 3 방향 측정-클리노메터,compass 4 도학적 처리-Rose diagram, histogram, 입체투영법 (stereo net) 5 현미경 조사-미세 구조 관찰,구조 방향성,빈도수 측정 : ex) 유료 저장소 6 항공 사진 조사-대규모 구조의 방향, 위치, 규모 조사 3-2. 야 외지질조사 준비물 - 야장, 사진기, scale(자), 고도계, 해머, clinometer 암석 조사 암석의 기술 : 암상 야장에 기재되어야 할 사항 1 rock name -돌의 이름, 종류 2 color(flash) weathered(풍화면) -신선암의 색깔 3 mineralogy -광물에 관한 description, 조성도 4 primary structure -1차 구조(층리, 사층리, 건열, 연흔 등) 5 gross characteristics -노두 규모의 특성,지형의 특성 6 formation name -층명(ex, 녹동층, 사동층, 함탄사동층, 백야리층) 7 contact -접촉 상태에 대한 기술 정합접촉, 부정합접촉, 관입접촉, 단층접촉, 연성전단대 <참고> 암반 구조물의 부지 선정을 위한 야외 조사 요령 1 암석의 풍화 정도 2 암석의 구조 3 암석의 색깔 4 입자의 크기-등립질, 조립질, 세립질 5 암석의 강도-표준 관입 시험(STP) 6 암석의 종류 7 절리계 조사-RMR, RQD 등 3-3. Base Maps (1) 지질도의 중요성 암층의 연속성과 분포 암 체의 지질구조 및 형 태 암석의 내부구조-층리(퇴적암), 엽리 편리(변성암), 절리 (2) Base map의 작성 요령 1 pace(tape)-and-compass system -compass로 방향 유지, 도폭으로 거리 측정 -소규모 지역에서 대축척( 1:100, 1:1000 )지질도 분석 - 4 -

13 정확한 지질 분석 2 grid(picket)-line system -보통 15m 간격으로 격자마다 깃발 설치 -아주 정교한 지질도 작성 3 underground mapping -survey markers를 설치한 후 방향과 거리로서 지하 지질도작성 4 topographic map의 이용 - 지형도 5 aerial photographic(항공 사진) -식생, 지형적 특성(선모양), 경작지, 색깔 변화 (3) 지질도에 포함되어야 할 사항 1 암상의 분포 - color 또는 pattern으로 표시 화성암 - 적색 계통 변성암 - 갈색 계통 퇴적암 - 석회암 청색 사 암 녹색 2 각종 설명 - 층명, 암상의 간단한 기재, 접촉부의 설명 접촉부 ꋭ정합접촉,부정합접촉,관입접촉- 가는 실선으로 표시 ꋭ단층접촉 - 굵은 실선으로 표시 ꋭ연성 전단대 - 파동선으로 표시 3 structural symbology 층리 - 층리의 주향경사( ), 역전된 층리( ), 수직층리( ), 수평층리( ) 엽리 - 엽리의 주향경사( ), 수직 엽리( ) 벽개 - 벽개의 주향경사( ), 수직 벽개( ) 선구조 주 향 경 사 설 명 기 호 면 선상구조 면 선상구조 N45W - 40NW 선구조 주향, 경사 - N30E - 수평 수평인 선구조 수직 수직인 선구조 N45W EW 20NE 30E 층리면에서 선구조 - N45E 수직 50 S W 수직인 면에서 선구조 20 N45W EW 40SW 20 W 엽리면에서 선구조 - N30E 수평 수평 수평인 면에서 선구조 절리 - 표시 ( ) 배사축(=anticline) - 표시 ( ) 향사축(=syncline) - 표시 ( ) 화석 단지 - 표시 ( ) - 5 -

14 습곡축 - 표시 ( ) 배수관 - 표시 ( ) 4 scale과 North arrow 5 borders and title (4) compass의 이용 trend (방향, 주향), inclination(=plunge, 경사) 주향 및 경사 표시 방법 Azimuth 210 o (N기준) Bearing S30 o W 주향 N65W, 경 사 25S ( W ) bearing Azimuth 주향과 경사 N65W. 25S S 경사와 경사 방향 25. S25W 25 / 205 (5) 지하 지질도 (Subsurface Mapping) 구조 등고선도(structure contour map) : 특정 암층 정상부 까지의 시추 깊이를 평균 해수면에 대한 data로 환산하여 등고선으로 나타낸 구조도 지하에 있는 암체(퇴적 암체)의 구조적 형 태를 일목요연하게 표현 그러므로, 석유탐사시 多 사용 암층의 구조적 형태와 구조 등고선 모양과의 상관 관계 등층후도 (Isopach Map) 의미 : 지질조사, 지하 지질조사, 시추 등에 의해 모아진 층후를 지역별로 표시한 후에 등고 선으로 표시 응용 : paleogeography( 古 地 形 ) 특히, 분지의 위치와 두께, outline을 복원하는데 유용 석유 와 가스 탐사 3-4. 평사 투영법 (orthographic projection) : 지질도 상에 나타나는 암상간의 관계 및 각종 구조 측정치 (주향, 경사 emd)를 기하학적으로 분석하는 방법 1) 구조 단면도 (structural profile) 작성 2) 층후의 작도에 의한 계산 3) 구조 등고선을 이용한 경사층 묘사 4) 위경사 (Apparent dip) 계산 위경사 주향선에서 수직 단면이 아닌 임의 단면에서 측정된 경사 항상, 진경사(true dip) > 위경사 측정 방법 구조 등고선 이용 전개법 (short-cut method) 이용 전개법 예제 N90E. 30NW인 면구조가 있다. N45W 방향에서의 위경사를 구하여라. 1 주향선 OP를 작도하고, 이에 수직한 방향(=진경사)을 지시하는 선 OA를 임의의 길이를 갖도 록 작도하라. 2 점A로부터 2번째 주향선 AB를 작도하라. 3 두 주향선 OP와 XY 사이의 고도차(d)를 나타내기 위해, 오른쪽에 OA와 진경사(δ)를 사용하 여 삼각도형을 그린다. 이 삼각도형상의 d를 작도하라

15 4 O점으로부터 구하고자 하는 위경사 방향선(OB)를 작도하라. 5 OB로부터 길이 d가 되는 수직선을 작도하면 Y점이 얻어지고 BOY가 구하고자는 위경사가 된다. 위경사 공식 : tanα = tanδ sinβ 6) 두 면구조의 교차선의 방향 결정 층의 두께(층후, thickness) t : 지층의 두께,δ:기준선에서 지층까지의 경사각 w: 노두상의 지층의 top에서 bottom까지의 거리 σ: 기준선에서 지층까지의 기울기의 각도 α: 지층의 주향과 절단된 선 사이의 각 1 지층 이 수평인 경 우 sin δ = t w t=w sinδ 2 지층의 기울기와 층의 경사가 같은 방향인 경우 sin (δ - σ) = t w t=w sin(δ-σ) 3 지층의 기울기와 층의 경사가 다른 방향인 경우 sin (δ + σ) = t w t=w sin(δ+σ) 4 지도에서 층의 주향과 가로지른 선이 있는 경우 a. 지형의 기울기와 층의 경사가 같은 방향인 경우 : t = w (sinδcosσsinα- sinσcosδ) b. 지형의 기울기와 층의 경사가 다른 방향인 경우 : t = w (sinδcosσsinα+ sinσcosδ) 층까지의 깊이(층심 : depth) : d = p점에서 층까지의 깊이 1 지형이 수평인 경우 tan δ = d / w 2 지형의 기울기와 층의 경사가 같은 방향인 경우 d = w cosσ tanδ - w sinσ 3 지형의 기울기와 층의 경사가 다른 방향인 경우 d = w cosσ tanδ + w sinσ 4 지도에서 층의 주향과 가로지른 선이 있는 경우 a. 지형의 기울기와 층의 경사가 같은 방향인 경우 d = w (tanδ cosσ sinα - sinσ) b. 지형의 기울기와 층의 경사가 다른 방향인 경우 d = w (tanδ cosσ sinα + sinσ) <예제> 1. 진경사가 30 이고, 주향선과 단면적이 이루는 각이 45 일 때 위경사를 구하라 2. 주향과 경사가 EW, 30N인 사암층을 정북으로 조사하였다. 사면의 경사가 30S이고 사암층의 사면거리는 110m일 때 층후를 구하라. 3. 주향이 EW, 경사가 15S인 석회암층을 정북으로 조사해 나가고 있다. 사면의 경사가 45S이고, 석회암층의 노두 길이는 100m일 때 층후를 계산하시오. 또, 석회암층 노두 정 상부에서 150m 떨어진 지점에서 시추를 시행할 경우 맥이 최초로 발견되는 깊이는? 4. 주향이 N65E 경사 35S인 노두에서 S10W 방향으로 측정한 맥의 길이가 125m인 경우 이 맥의 두께(층후)를 구하고, S10W 방향으로 100m 떨어진 지점에서 시추할 경우 시추공 의 예상 착맥 지점은? 3-5. 입체 투영법 (Stereographic projection) : π-diagram, β-diagram Beta - diagram에서 교점의 수 = n(n-1)/2 n: 면의 수 Beta - diagram: 습곡, 단층 지역에서 전체적인 주향, 경사를 측정하는 투영법. 점으로 표시 - 7 -

16 4. 정역학적 구조 분석법 변형 운동 4가지를 기초로하여 구조적 변형에 촛점 -관통적 관점, 세부적 관찰 4-1. 변형 운동 1 변위 운동(translation) position 변화 2 회전 운동(rotation) orientation 각도 변화 3 팽창 - 수축 운동(dilation) 부피 변화 4 힘의 왜곡 운동(distortion) 모양, 형태의 변화 회전 운동(rotation) clockwise (시계 방향) = dexfral (오른손의) anticlockwise (반시계 방향) = sinistral(왼손의) <V's rule> - 8 -

17 5. 동역학적 구조 분석법 force : stress(σ), strain 암석역학 실험 결과를 토대로 해석 지사학 : 지사학은 지구의 역사를 규명하는데 전념하는 지질학의 일분과로, 과거 약 200년간에 수립된 지질학적인 자료와 이들로부터 추출된 원리를 수단으로 지구의 역사, 즉 지사를 밝히 는 학문이다 지사학의 방 법 ( 1) 지사 학의 5대 법칙 1 동일 과정의 법칙 : 현재 지구상에서 일어나고 있는 지각의 변화는, 과거 지질시대를 통하 여 현재와 똑같은 속도로 일어나고 있다는 설 지질 현상을 해석하는 기초적 원리로서 J.Hutton이 제창 2 지층 누중의 법칙 : 모든 퇴적암은 퇴적물이 겹겹으로 쌓여서된 지층으로, 아래에 있는 지 층이 위에 있는 지층보다 먼저 생겼다고 본다. 즉, 지층이 뒤집힌 흔적이 없으면, 아래의 지 층이 위의 지층보다 먼저 생긴것이라는 원칙. 지층의 퇴적 순서를 결정하는 근본 N.Steno에 의해 처음 주장, W.Smith에 이르러 활용되기 시작 3 부정합의 법칙 : 부정합의 시간적 간격이 큰 경우 부정합면을 경계로하여 위 아래 두 지층 속에 있는 화석군의 내용이 크게 달라 진다. 즉, 위에 있는 지층일수록 진화된 생물의 화석이 산출된다. 따라서 이 부정합을 기준으로 지질시대를 구분할 수 있다는 사k 실을 부정합의 법 칙이라 한다. J.Hutton에 의해 주장 4 동물군 천이의 법칙 : 지층속에는, 아래에서 위로 올라 갈수록 진화된 화석이 존재하며, 같 은 화석이 반복되어 나타나지 않는다. 그러므로, 화석군의 변천을 조사하면 지층의 생성 순서 를 알 수 있으며, 또 이것으로 지층을 대비할 수 있다는 사실을 동물군 천이의 법칙이라 한다. W. Smith에 의해 주장 5 관입의 법칙 : 화성암이 어떤 암석에 관입했을 때, 관입당한 암층은 관입한 화성암 보다 먼 저 생긴 것이므로, 시간적인 선후관계를 쉽게 알 수 있는데, 이것을 관입의 법칙이라 한다. J. Hutton에 의해 발견 5-2. 화 석 화석의 보존 규화목- 옛 지질 시대에 살던 식물의 목질부가 SiO2 한 분자씩 치환되어 돌처럼 굳어진 식물 의 화석 mold - 지층 속에 있는 화석이 지하수로 용해 되어 완전히 제거되어 그 화석의 외형과 똑같은 형태만이 남은 것 (거푸집). cast - mold의 자국이나 mold 속에, 지하수가 녹아 있던 광물질이나 퇴적물이 가득 들어가 굳 어져 그 원형이 복원된 화석 (주조물). 족적화석 - 동물의 발자국이 지층에 보존된 것 공룡(목긴공룡) : 쥬라기 - 백악기에 주종 트레일(trails) - 벌레 or 작은 동물이 기어간 흔적 버러우잉(burrowing) - 벌레 or 동물에 의해 퇴적물이 파여진 큰 흔적 개스트롤리스(gastrolith) - 거대한 동물의 몸 속에서 나온 돌 코프롤라이드(coprolide) - 동물의 배설물이 보존되어 있는 것 - 9 -

18 화석의 가치 1 고지리도의 예측 2 기후의 지시자 3 진화론의 실증자 4 지층동정의 재료 5 지질시대 구분 6 고생물에 대한 학명 부여 5-3. 지구의 연대 측정 1 상대 연대 : 누중의 법칙이나 부정합의 법칙 등을 적용하여 지질학적 사건 발생 시기의 선후 관계만을 밝히는 것으로, 주로 층서와 화석을 이용 2 절대 연대 : 지질학적 선후 관계뿐만 아니라 그 시간적인 길이 까지를 밝혀서 지질연대를 엮 는 것으로, 주로, 방사성 원소의 반감기 이용 방법 Na에 의한 방법 방사성 원소에 의한 방법 [ 시대와 지층 구분 단 위 ] 연 대 구분 단 위 누대 대 기 세 절 대시 시간층서 구분 단위 누대층 대층 계 통 조 대 동위원소지구화학

19 6. 판구조론 6-1. 이론 : 암석권은 두께가 km로서, 몇 개의 조각으로 나뉘어저 있다. 이 조각들을 plate 라 한다. 이 plate들이 맨틀 상부층 위에 떠서 연약권의 대류에 따라 이동하며 지구 상부층에 변 동을 일으킨다는 이론 6-2. 판의 종류 (7개) : 태평양판, 인도판(또는 인도 호주판), 아프리카판, 유라시아판, 북아메리카 판, 남아메리카판, 남극판 대륙이동설 + 해저확장설 맨틀대류설 판구조론

20 7. 접촉부 암석 간의 접촉양식 정합접촉, 부정합접촉, 관입접촉, 단층접촉, 연성전단대 자세한 그림은 site에서 볼 수 있다. 이 사이트에는 지질학관련 그림이 있으며 이외에도 다양한 지질학관련 사이트가 있으므로 이 를 참조하기 바란다. 특히 야후 검색에서 많은 정보를 획득할 수 있다 정합 접촉 1 형태 - 일반적으로, 얇고 불규칙한 형태의 평판, 각 층들은 서로 평행 내지 거의 평행 2 형성 - 시간 간격이 거의 없는 퇴적암 또는 화산암 7-2. 부정합 접촉 (지질학개론 308쪽 참조) (1) 일반적 특성 - 시대가 상이한 암층간의 접촉, 퇴적 중단 또는 암층의 침식 제거 과정 (2) 부정합의 형태 1 난 부정합 (Nonconformity) 형성 과정 - 지각 심부 관입 활동 또는 변성 작용 결정질 암석의 수직 융기 및 침식 퇴적물 또는 화산암의 퇴적 상부 퇴적암, 화산암 하부 고기 결정질암 ( 변성암 또는 관입암 ) 예) 강원도 태백시 동점리 : 선캠브리아의 화강편마암과 이를 덮은 캠브리아계(장산규암층) 2 경사 부정합 (Angular unconformity) = 사교 부정합 조산운동의 증거 형성 과정 - 고기층의 퇴적 습곡 또는 단층 작용에 의한 고기층의 회전 경사층 의 형성 침식활동 신기층의 퇴적 서로 평행하지 않은 두 퇴적암 또는 화산암 사이 예) 대보화강암과 경상계 3 평행 부정합( Disconformity) = 비정합 조륙운동의 증거 형성과정 - 거의 수평인 고기층의 퇴적 퇴적 중단 또는 침식 작용에 의한 퇴적층의 계속적인 제거 신기층의 퇴적 서로 평행한 두층 사이의 부정합 예) 대석회암층군과 만항층 사이 : 1억년의 시간 간격 4 준정합 정의 : 특별한 부정합면이 발견되지 않고 성층면으로 대두되지만 두 층 사이에 큰 시간 적 간격이 존재 예) 석탄계-페름기사이의 1천만년 시간 간격(영월) : 방추충 연구로 확인 부정합의 인지 증거 1 기저역암의 존재 2 주변 지역에 비해 울퉁불퉁한 지역. 즉 Paleochannel의 존재 3 고기토양의 존재

21 난정합의 예 경사부정합(Angular unconformity) at Siccar Point, eastern Scotland 관입 접촉부 (Intrusive contacts) (1) 관입 형태 점성질 액체 또는 광화유체가 모암을 관통하여 유동하는 곳에서 형성 종류 1 화성 관입 뜨거운 점성질 액체가 모암을 지나서 형성 2 퇴적 관입 ⅰ 미고결 퇴적물 (soft-sediment) 관입 : 하부에 물의 함량 및 공극률이 높고, 밀도가 낮은 이질퇴적물이 쌓인 후, 상부에 물의 함량 및 공극률이 낮고, 밀도가 높은 사질퇴적물이 쌓이면 하부 물질은 압착하거나 부력에 의해 상승. ⅱ 암염돔(salt diapir) : 두꺼운 증발암 형태인 암염이 rheid 상태로 상부 모암을 뚫고 부력에 의해 상승. (2) 관입 접촉 구조의 특성 ( 인지 할수 있는 증거 ) 1 모암내 돌기(apophyses)형의 불규칙한 tonguelike injections (혓바닥 모양의 주입물)의 존재 2 모암을 관입한 dike(암맥)과 sill(암상) 3 포유물(inclusion) 또는 포획물(xenolith)의 존재 dike(암맥) - 주변모암의 층리 또는 엽리면을 횡단하는 판상 주입물 - 소규모일 때 ꡐdikeletꡑ이라 함(dike 자체는 구조면이다. 판상절리발달) sill(암상) - 층리 또는 엽리면에 평행하게 모암을 관입한 판상 주입물 clastic dike or sill - 쇄설성 퇴적물이 관입한 형태로 산출

22 dike swarm - 서로 평행한 수직 암맥군 radial dike - 화산 분출 중심부로부터 외곽을 향하여 모든 방향으로 발달하는 암맥군 ring dikes - 화산함몰 중에 형성된 동심원상의 dike-filled 구조 (3) 화성 관입암체의 열적 효과 ( 인지 증거 ) 1 접촉 변성 스카른 광상 2 냉각대(chill zone) 관입 마그마 자체가 급냉하여 생성 세립질 화성암 생성 3 광역 변성작용 비교적 심부에서 마그마가 정치 고결된 경우 접촉변성과 냉각대는 없다 4 돌기와 암맥 5 함유물 (inclusions) 6 roof pendants - 상승 마그마의 상부에 남게된 지붕 형태의 모암 screen - 두 관입 암체 사이에 남은 대규모 판상 모암 septum - 두 관입암체 사이에 남은 둥근 돌출부 형태의 모암 sill과 lava flow의 비교 sill - 관입체 상하부의 모암은 흔히, 냉각대(chilled zone)를 형성 lava flow - 냉각대 발달이 없다 명칭(화성관입) 1 pluton (심성암체) 단순한 dike나 sill이 없는 대규모 화성관입암 2 plug 비교적 경계부가 가파른 cylinder, bulbous dom 내지 cone 형태의 비조화적 심성암 - < 0.25 km 2 암주(stock) plug와 같은 형태 - < 100 km 2 저반(batholith) 광역적 규모, 수평한 판상 심성암 - < 200 km 2 3 병반(laccolith) 평면상의 바닥과 볼록한 상부 : 마그마의 상승력에 의해 상부 dome 형성 lopolith 상부 평면, 하부 볼록 : 치밀 화성암으로 구성 (이유: 낮은 압력) phacolith 습곡 정상에서 산출, 말굽 모양 조화적 주입 salt diapirism long - lived shale diapirism short - lived (이유 - 압축력이 증가할수록 mud의 물함유량 감소, 밀도 감소) salt and shale diapir(=돔 형태의 지형) (관입 조건) 1 층서적 조건 상부 - 사암이나 sand-mud 혼압층 - 높은 밀도 하부 - 암염이나 mud - 낮은 밀도 2 상부의 고밀도에 의해 하부의 저밀도 물질은 부력이 증가 (salt diapir) 1 심도 - 낮은 지역 cylinder형 - 깊은 지역 dome형 2 퇴적 속도 - 느린 퇴적 작고 갈라짐 고립됨 비관통적 diapir - 빠른 퇴적 단층면을 따라 정향배열 대규모 관통적인 diapir ( shale diapir ) - 수직 연장 1 km 이하의 plug 형태

23 7-4. 단층 접촉부 cf. 단층 - 후생대 암상 배태 - 지하수, 온천의 유로 - 취약 암반 형성( 암반 구조물 부지에 불리) 단층 접촉부 인지 증거 1 단층면의 존재 2 단층대의 존재 3 매끄러운면의 존재 4 striation - 편차 운동에 의한 굵힌 자국 5 절리 및 소단층 6 단층 각력암 7 닭벼슬 모양 구조 8 단층 점토 9 압쇄암과 단층 압쇄암의 산출 10 pseudotachylite - 지각심부, 고온환경, 단층에의해 접촉부 물질 용융 급냉 비정질유 리질 - 화산암계열로서 흑색, 녹색, 갈색의 암석(현무암과 유사함) 7-5. 연성 전단대 1) 정의 : 암체의 소성 유동에의해 편응력에 의한 변위운동이 수반될 때 야기되어 생성된 2차 변 형 구조 2) brittle-ductile shear zone : 후기에 brittle 단층이 함께 수반되는 경우는 shear zone을 따라 단 층이 함께 발달 3) 연성 변형의 조건 1 높은 온도 2 높은 압력 3 많은 물의 압력 4) 규모 : 폭은 수cm~수km, 변위는 수m~수km

24 <암맥과 암상> <관입접촉부>

25 8. 1차 구조 1차 구조 : 암 석 형성 시에 생성 된 구조 cf) 2차구조 : 암석이 형성된 후 외적요인에 의해 형성된 구조 8-1. primary structure의 종류 ⅰ bedding (층리) ⅱ volcanic layering ⅲ cross-stratification (사층리) ⅳ ripple mark (연흔) ⅴ soft-sediment (미고결 퇴적물 습곡) ⅵ growth fault (성장 단층) ⅶ columnar joint (주상 절리) 차구조의 생성유형 1 퇴적암 內 : 고화(lithification) 이전에 생성 2 화성암 內 : 최종 정출화 작용 중 또는 그 이전에 마그마의 유동 및 최종 고결 중에 생성 차 구조의 유용성 (용도) (1) 변형의 지시자 암석 생성시 작용한 내부 변형력을 지시 ex) 1화성암 내 유리면(flowage)의 발달 마그마의 유동성에 의해 생성 2퇴적암 중의 자갈(pebble), 어란상암(oolite), 화석(fossil)등 2차 변형에 의해 형태 변형 3화산암 내의 기공(vesicle), 화산력 결정(lapillicrystal)등 2차변형에 의해 변형 (2) 지층의 역전 여부판단 (5가지) 1 사교층리 (cross bedding) 분지 밑바닥에 사교하는 방향으로 퇴적. 각도가 큰 지역 상부, 각도가 작은 지역 하부 2 Ripple mark (연흔) 미고결 퇴적물이 파도 모양으로 퇴적 osillation ripple mark current ripple mark 3 분급층리 (Graded bedding) 하부 굵은 입자, 상부 미세 입자 퇴적 ex)turbidite(저탁류) 탄성지진파에 의한 갑작스런 운동 생물의 빠른 매몰, 석유부존가능성 大 4 Sole mark (기저부의 흔적) 하부에 mud, 상부에 sand, silt cf, pillow structure (침상, 베게상 구조) 해저 분출 용액 급냉 5 건열 (Sun crack, mud crack) 함수율이 높은 이질 퇴적물이 건조에 의해 생성된 단열계 (3) 퇴적물의 이동방향 지시 : 비대칭 사층리, current ripple mark, sole mark 등 (4) 퇴적 환경 복원 건열 - 암염층, 석고층 연흔 - oil 부존 가능 침상 용암 - 괴상 규화물 광상 8-4. 퇴적 기원의 1차 구조 1 층리 (bedding)

26 2 사교층리 3 연흔 (ripple mark) 4 부분적 선구조(=박리) 5 점이(분급) 층리 (graded bedding) 6 기와 모양의 자갈(pebble imblication) : 자갈이 지붕널을 잇듯이 나란이 누워 있는 구조 7 기저부의 흔적 (sole mark) 8-5. 변형 운동에 의한 1차 구조 1 미고결 퇴적물의 형태(퇴적분지 중 경사가 급한지역:우리나라의 경우 경상계 지역) 2 건열 3 편차적 압착(differential compaction) 퇴적작용이 진행되면 상부하중에 의해 압착이 진행되며, 이때 공극내의 물이 이탈되면서 공극률의 감소, 밀도의 증가를 초래한다. 결국 퇴적층의 두께는 점차 얇아진다. 퇴적물의 두께 감소는 암상에 따라 상이하며 일반적으로 0~70% 범위를 보임. 따라서 지 역에 따라 특이한 퇴적구조를 형성 ex) homocline(단사구조), fishtail structure (어미 구조), compaction fold (압착 습곡) 4 토양 열극(earth crack) 지하수의 영향 또는 터널 굴착등으로 인하여 갑작스럽게 물이 이탈되어 생긴 구조 5 쏘세지 모양의 구조(pinch-and-swell structure) 6 penecontemporaneous folds 중력 작용에 의해 생성 7 penecontemporaneous folds 와 연성 전단대 8 성장 단층 (growth fault) 폭과 깊이가 점차 증가하고 있는 활성 분지 내에서 미고결 퇴적물의 퇴적 작용이 일어날 때 특성(소규모의 단층 발달, 배사 구조, 정단층(장력) 발달, 석유 부존 가능) 8-6. 화 산암 의 1차 구조 1 유상 구조 lava의 이동 방향 지시 vesicles (기공) 화산암의 작은 구멍의 무리- 상부일수록 빈도 多 spiracles (기문) 하부 발생 가스나 기체가 상승한 커다란 가스 굴뚝 ( 수cm~ 수m ) 2 주상 절리 : 현무암 유동시에 지표부에서 냉각 고결하여 장력에 의해 생성 3 화산재에 의한 응회암 속의 압착 변형 : 용결 석리 (welded texture), 유리질 불규칙 파편 (glass shards) 점성도의 변화 요인 1 마그마의 화학 조성 염기성 (유동성 good) 2 온도 3 가스(기체) 함유량 4 고체 물질의 양 증가할수록 점성도 감소 염기성이 많으면 SiO 2 함량 낮아 점성이 작다 : 제주도를 기억 하자 (완만한 종형) 8-7. 심성암의 1차 구조 : 유동에 의한 구조 변화 유동 구조 마그마의 관입 정치 과정 중 비교적 초기에 형성 광물의 선구조 마그마 유동에 평행, 침상, 주상, 엽상 유동 엽리

27 포획암과 포획물 <관련그림>

28 9. 단 층 9-1. 단층의 운동 AA - net slip (실거리 이동) AD - dip slip (경사 이동) DA - strike slip (주향 이동) BD - throw (낙차) AB - heave (수평 이동) 9-2. 단층의 종류 명백한 운동에 따라 1 수직단층(Vertical fault) : 단층면 수직 2 정단층(Normal fault=gravity fault) : 장력(tension) : 상반 하강 3 역단층(Reverse fault) : 횡압력(compression) : 상반 상승 or 하반 하강 이동 방향에 따라 주향 단층을 제외한 Slip(이동)을 붙여도 상관없음 주향 이동 단층 : 해령지역의 변환단층 4 주향 이동 단층(Strike-slip fault = wrench fault = tear fault) 5 우수단층(Dextral fault=right handed fault) 6 좌수단층(Sinistral fault=left handed fault) 7 주향단층(Strike fault) : 단층 주향과 지층 주향이 평행 or 거의 평행 8 경사단층(Dip fault) : 단층 주향과 지층 주향에 거의 직교 9 사교단층(Oblique fault) : 지층의 주향과 45 내외로 교차 형태에 따라 10 계단단층(Step fault) 정단층의 집합 11 지루(Worst)와 지구(Graben) 국내 :추 가령 구조곡(지구대) 12 안상단층(En echelon fault) 기러기 모양 13 Radial fault(? 동심원상 단층) 상승하는 Dome 부분 그외 단층 1 경첩단층(hinge fault) : 단층의 실이동이 단층의 연장선상에서 동일하지 않은 단층 즉, 한 쪽은 습곡 또는, 단사 구조 2 회전단층(Pivotal fault) : 한 점을 중심으로 회전 (참고) thrust fault(45 이하), overthrust fault(10 이하) 3 Overthrust (fault)(c.f 횡와 습곡) : 단층면의 경사가 45 내지 수평인 대규모 단층 4 점완단층(Listric fault) : 역단층 중에서 지표 부근 경사가 비교적 급하나 지하로 깊어짐에 따라 단층 경사 완만 정단층도 가능 5 성장단층(Growth fault)=동시단층(contemporaneous fault) : 퇴적분지에서 퇴적이 일어나는 동안 단층운동 단층으로 낙하하는 쪽에 동시적인 더 두꺼운 퇴적층을 쌓이게 하는 단층 6 변환단층(판구조) : 주향 이동 단층 해저 천발 지진의 원인 9-3. 성인 A. 정단층 인장력(tention) B. 역단층 횡압력(compression)

29 C. 주향 이동 단층 전단력(shear) 9-4. 단층 접촉부 인지 증거 1 단층면의 존재(fracture surface) 2 단층대의 존재(fault zone) 3 단층활면 (slikenside) 마찰연마 매끄러운면의 존재 4 striation(단층조선) - 편차 운동에 의한 굵힌 자국 5 절리 및 소단층 6 단층 각력(암) 7 닭벼슬 모양 구조 8 단층 점토(fault clay) 미끄러질 때 암석이 돌가루로 변한 것 9 압쇄암과 단층 압쇄암의 산출 10 pseudotachylite:지각심부, 고온환경, 단층에 의해 접촉부 물질 용융 급냉 비정 질 유리 질 9-5. 절리와 차이점 1) 단층 : 지각중에 생긴 틈을 경계로 하여 그 양측의 지괴가 상대적으로 전이하여 어긋난 구조. 변위(0) 주변 지역 구조에 변화 야기 2) 절리 : 암반중에 명료한 균열로서 균열면에 평행인 방향으로 상대 변위가 전혀 없거나 있어 도 극히 조금 있는 구조. 변위( ) 주변 구조에 커다란 변화를 주지 않음 9-6. Salt Dome(암염돔)위의 단층 : 퇴적속도가 빠를 경우 단층면을 따라 정향 배열을 보이는 대 규모 관통적인 diapir를 형성 항상 정 단층 9-7. 단층의 야외적 증거 1 구조의 불연속성 2 층의 결층과 반복 분포 <관련 그림>

30 <단층그림> 정단층 역단층 주향이동단층 <Trust fault/fold>

31 10. 절 리 (Joints) 의미 : 단층과 더불어 강성변형에 의한 대표적 변형구조 (cf. 소성변형 습곡 ) 변위 발생이 없으며 주변 구조에 커다란 변화를 주지 않음 절리의 생성 요소 1 하중감소 : 지하 심부의 암석이 지표면에 노출될 경우 급작스런 압력의 감소로 인해 지표에 평행한 팽창 절리 발생 2 열팽창과 수축 : 온도 변화에 따른 팽창률의 차이로 인해 상대적인 압축 또는 인장을 받아 절리 생성 3 습곡작용 : 습곡 작용시 곡률 변화에 의해 생성 생성원인 1 지각변동에 의한 압력 2 습곡작용 3 분출암이 냉각 또는 고결될 때 4 퇴적암이 고화작용으로 암석화 될 때 5 풍화작용으로 암석이 파괴될 때 6 지표 침식으로 인한 암석 내의 응력 변화 절리의 밀도 및 분포의 표현 Ⅰ. Joint-orientation diagram의 작성법 1 Pole diagram 2 Pole-density diagram 3 Rose diagram 4 Strike histogram Ⅱ. Joint density의 측정법 Circle inventory method ρ i = L πr 2 ρi = joint density, L = cumulate length of all joints r = radius of inventory circle 종 류 1 방사상 절리(radial joint) : 화성암체의 관입에 수반되어 이것을 중심으로 많은 절리가 방사 상으로 배열 2 방상절리(cubic joint) : 암체를 방상으로 분리 시키는 절리 (화강암류에 발달) 3 판상 or 층상절리 (platy or sheeting joint) 화강암류에 대표적으로 발달됨

32 11. 습곡 관련용어 배사(anticline) 향사(syncline) 날개(wing or limb) 축면(axial surface) 관(crest) - 정부보다 고도가 높은 곳(배사축면이 기울어져 있을 경우) trough - 저부보다 고도가 낮은 곳 종 류 1 정습곡(normal fold) 축면 수직, 두 날개는 반대방향 같은 각도로 경사 2 경사습곡(inclined fold) 축면 기울고, 두 날개의 경사가 다름 3 완사습곡(open fold) 날개의 경사가 45 이하 4 급사습곡(close fold) 날개의 경사가 45 이상 5 등사습곡(isoclinal fold) 축면과 두 날개 경사가 같은 습곡 6 셰브론 습곡(chevron fold) 소규모의 습곡이 w 자형으로 예리하게 꺾인 습곡 7 평행습곡(parallel fold) 성층면이 평행하게 굴곡한 습곡=지층 두께 일정 두 개의 층면이 평행하므로 두 층면의 거리는 어디서나 동일 8 동형습곡(Similar fold) : 성층면의 모양이 기하학적으로 같은 모양을 보여 주는 습곡 지층의 위쪽과 아랫쪽의 습곡 형태 같음 지층 두께는 wing에서 小 하고 Hinge에서 大 9 횡와습곡(lying fold or recumbent fold) : 습곡 축면이 거의 수평으로 기울어진 것 10 배심습곡(dome shaped fold) Dome : 직교하는 두 방향으로 횡압력 작용시 생성 11 향심습곡(Centroclinal fold) : basin 형성 12 복배사(Centiclinorium) 배사에 다수의 작은 습곡으로 집합 복향사(Synclinorium) 향사에 다수의 작은 습곡으로 집합 13 침강습곡(Plunging fold) 습곡축이 기울어진 경우 14 Gentle fold(완만한 침강습곡) 습곡축선이 10~45 경사 15 Steeply fold(급한 침강습곡) 습곡축선이 45~80 경사 (16). Vertical fold(수직습곡) 습곡 축선 이 거 의 수직 (17) 기타 1 Box fold Crest가 평면. Crest 양끝에 hinge가 존재 2 Kink fold wing이 평면. Hinge가 불규칙한 습곡 3 Drag fold 저항성이 강한 지층과 약한 지층 중에서 약한 지층이 습곡작용 배사 향사 구조 1 좌익과 우익 2 고지층 판별 3 그림 판별 동사구조(homocline) : 지층이 한방향으로 같은 각도를 유지하면서 기울어져 있는 구조 <참고> 단사구조(monocline) : 수평내지 완만하게 경사한 지층이 넓게 분포하여 있는 곳에 국부 적으로 급경사한 부분이 있는 구조

33 11-5. Dome과 Basin Dome - 동심원상에서 주변부로 갈수록 낮아짐 Basin - 동심원상에서 주변부로 갈수록 높아짐 기타 사항 1) 습곡대에서 선구조 방향 습곡축에 평행하게 발달 2) 습곡 탐사시 가능한 것 지층의 주향 경사 지질 단면도 시추 3) 발생지역 지향사(geosyncline) : 두꺼운 지층이 쌓인 후에 조산운동으로 습곡산맥이 형성된 퇴적분지 4) Bask 도법 평행습곡 5) Boudinage와 Mullion structure 구조적 의미 대습곡 과 평 행 <관련그림> isocline kink/chevron upright disharmony recumbent 횡외습곡

34 12. 선구조 교차선구조 : 서로 다른 두 방향의 주향, 경사 지층의 교차부분 파랑선구조 : 작은 규모의 킹크습곡의 힌지가 일정한 방향으로 배열 부딘: 견고한 사암이 연성의 셰일과 호층을 이룸 변형작용 셰일이 신장하고 사암은 신장하지 못해 끊어져 소시지 모양 멀리언 : 연성물질이 단단한 것 사이에서 습곡작용을 받아 단단한 암석이 고딕양식의 성당 창문 과 유사하게 된 것

35 13. 기출문제 < 84년도 기출문제> 1. 소습곡이 다음과 같을 때 어느 것이 맞느냐? 1 배사의 좌익 2 향사의 좌익 3 배사의 우익 4 향사의 우익 2. 송림변동은 남한에서 확인이 불가능하다. 확인이 가능한 시기는? (1) 1 평안계와 대동계 사이 2 대동계와 경상계 사이 3 조선계와 평안계 사이 4 선캠브리아기층과 조선계 사이 3. 다음 그림에서 주향방향은? (1) 4. 습곡에 관한 설명으로 맞는 것은? (2) 1 습곡이 아래로 구부러진 것을 배사라 한다. 2 배사와 향사 사이의 기울어진 부분을 윙(wing)이라 한다. 3 습곡이 위로 향해 구부러진 것을 향사라 한다. 4 두 wing의 경사가 다른 것을 정습곡이라 한다. 5. 판구조론에서 히말라야 산맥의 생성형은 다음 중 어느 것인가? (3) 1 대륙 - 해양형 2 해양 - 해양형 3 대륙 - 대륙형 4 해양 - 섬형 6. 다음 중 습곡에 관한 사항이 아닌 것은? (4) 1 crest 2 syncline(향사) 3 anticline(배사) 4 hang wall(상반) 7. compression(압축)을 나타낸 그림은 어느 것이냐? (1) 8. 다음 그림 중에서 상반을 나타내는 것은?(1) C 9. 다음 그림은 습곡의 향사이다. 여기서 가장 오래된 지층은? (1) 10. 다음은 단층의 모식도이다. 여기서 낙차는? (3) b 11. 부정합면은 뚜렷하고 성층면과 층리가 평행한 부정합은? (1) 1 비정합 2 난정합 3 사교부정합 4 준정합 12. 다음은 단층의 이동그림이다. 여기서 a~b는 무엇인가? (3) 13. 대보화강암과 경상계 지층과의 관계는? (2) 1 비정합 2 경사부정합 3 준정합 4 난정합 14. 다음 중 압력이 가장 큰 곳은? (1) 1 subduction zone 2 Island arc 3 해저화산 소규모의 습곡이 W자형으로 예리하게 깎인 것은? (4) 1 close fold 2 open fold 3 similar fold 4 chevron fold 16. ~시기의 ~층이 ~시기의 ~층을 피복하고 있다. 이 관계는? 1 비정합 2 경사부정합 3 난정합 4 관입접촉

36 17. 습곡대에서 선구조의 방향은? (2) 1 습곡축에 수직이다. 2 습곡축에 평행하다. 3 습곡축에 45 각도를 가진다. 4 무질서하다. 18. 부정합의 생성 순서는? (3) 1 융기 침강 퇴적 침식 2 침강 퇴적 침식 융기 3 융기 침식 침강 퇴적 4 침강 퇴적 융기 침식 19. 점판암에서 이차적으로 생성된 구조는? (2) 1 선구조 2 편리 3 절리 4 부정합 20. 우리나라에 층이 없는 시기는? (2) 1 오오도비스기 2 데본기 3 석탄기 4 쥬라기 <85년도 기출문제> 1. 다음 보기의 주향과 경사는? (1) 2. 단층의 성인은? (1) 1 횡압력과 장력 2 지각의 상하운동 3 조산운동과 조륙운동 4 3. 횡압력에 의해 발생하지 않는 것은? (3) 1 배사 2 향사 3 정단층 4 역단층 4. 히말라야 산맥의 성인은? (1) 1 대륙과 대륙의 충돌 2 대륙과 호상열도의 충돌 3 대륙과 해양의 충돌 4 해양과 해양의 충돌 5. Dome구조를 등고선으로 나타내면? (3) 1 동심원상에서 주변부로 갈 수록 높아진다. 2 타원상에서 주변부로 갈 수록 높아진다. 3 동심원상에서 주변부로 갈 수록 낮아진다. 4 타원상에서 주변부로 갈 수록 낮아진다. 6. salt dome 위의 단층은? (2) 1 역단층 2 정단층 3 주향이동단층 4 주향단층 7. 하부에 층리가 없는 변성암과 심성암이 있을 때의 부정합의 종류는? (1) 1 난정합 2 비정합 3 준정합 4 사교부정합 8. 습곡축과 선구조의 관계는? (2) 1 습곡축과 수직이다. 2 평행하다. 3 경사진다. 4 무질서하다. 9. 습곡에서 대칭이 되는 면은? (3) 1 hinge line 2 hinge surface 3 axial plane 4 fold axis 10. overthrust에 작용하는 힘은? (1) 1 횡압력 2 장력 3 우력 역단층을 일으키는 절대적인 요인은? (1)

37 1 횡압력 2 장력 3 우력 elastic strain이란? (3) 1 plastic flow 2 permenent strain 3 recoverable strain 주향단층은? (1) 1 단층과 주변암석의 주향 일치 2 단층과 주변암석의 경사가 일부 비슷 3 단층과 주변암석의 주향 엇비슷 4 단층과 주변암석의 경사가 Lava flow와 sill의 다른 점은? 15. 다음 그림에서 단층은? (2) a b c d 1 a 2 b 3 c 4 d 16. 단층을 인지할 수 없는 것은? (3) 1 slicken side 2 주위에 변성광물이 많다. 3 소시지 구조 4 암석의 변성정도 17. 다음 지질도는 무엇을 나타내는가? (4) 18. 변성작용의 요인이 아닌 것은? (3) 1 온도 2 압력 3 암석 생성시기 4 화학 성분 19. 다음 중 판상으로 쪼개지는 것은? (3) 1 안산암 2 현무암 3 화강암 4 섬록암 < 86년도 기출문제 > 1. 조산대에 분포한 화강암질의 대규모 심성암체로서 노출면적이 200km 2 이상인 것은? (4) 1 boss 2 병반 3 sill 4 저반 2. 지층의 습곡은 어느 곳에서 일어나는가? (1) 1 지향사 2 지표 3 지각의 말단부 4 맨틀 3. 다음 그림의 A-A' 단층은 어떠한 기재학적인 분류에 속하는가? (1) A ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ\ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠈ 1 횡단층 2 종단층 ꠐ꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲\ ꠐ ꠐꠜꠜꠜꠜꠜꠜꠜꠜꠜꠜ\꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲ ꠐ 3 정단층 4 주향단층 ꠐ꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲꠲\ꠜꠜꠜꠜꠜꠜ꠳ ꠐ ꠐ \꠲꠲꠲꠲꠲꠱ ꠐ ꠌꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ\ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠎ A' 4. Boudinage와 Mullion structure의 구조적인 의미는? (2) 1 대습곡축과 직교하다. 2 대습곡축과 평행하다. 3 습곡축과 무관하다. 4 습곡축과 사교한다. 5. 지질도의 CC'면이 부정합면이 아니고 단층으로 해석해야 할 경우는? (4)

38 6. 습곡축면이 거의 수평인 습곡은? (4) 1 상사습곡 2 평행습곡 3 경사습곡 4 횡와습곡 7. 주향단층이란? (1) 1 지층의 주향과 단층의 주향이 평행하다. 2 지층의 주향과 단층의 주향이 직교하다. 3 지층의 주향과 단층의 주향이 사교하다. 4 지괴가 낙하하지 않고 주향방향으로 미끄러진 것. 8. 단층의 실이동은?(축척 1:100) (1) 9. 단층에서 AD는? (3) 10. 진경사와 위경사의 관계는? (1) 1 진경사는 위경사보다 항상 크다. 2 진경사는 위경사보다 항상 작다. 3 진경사는 위경사와 관계 없다. 4 진경사는 위경사보다 크기도 하고 작기도 한다. 11. 바스크도법으로 단면도를 그릴 수 있는 것은? (3) 1 상사습곡 2 동사습곡 3 평행습곡 4 횡와습곡 12. 현무암의 주상절리의 원인은? (1) 1 tension 2 compression 3 shear 지층의 기하학적으로 서로 닮은 모양을 보여주는 습곡은? (1) 1 simillar습곡 2 평행습곡 3 등사습곡 4 횡와습곡 14. 평행 부정합의 의미는? (2) 1 지층의 심한 조산운동 2 조용한 상하운동 3 급격한 퇴적 4 화산활동 15. 지질시대 순으로 퇴적된 ABCD층을 도로변을 걸으면서 DCBABCD순으로 계속하여 관찰되었 다면 이 층이 나타내는 구조는?(단, A층이 최고 기저층이다.) (2) 1 향사구조 2 배사구조 3 overthrust 4 부정합 16. 습곡축이 경사져 있는 습곡은? (1) 1 침강습곡 2 횡와습곡 3 경사습곡 4 평행습곡 17. 지진 강도를 측정하는 지표는? (4) 1 지진계 2 파괴면적 3 파괴된 건물량 4 에너지의 세기 18. 해양지각의 두께는? (1) 1 5~10Km이다. 2 35~40Km이다. 3 알 수 없다. 4 대륙지각과 같다. 19. 방사능(γ) 탐사로 측정할 수 없는 것은? : 우물 속에 철관으로 입혀져 있으면 탐사할 수 없음 20. 석회석, 점판암, 응회암은? (1) 1 연암 2 중경암 3 경암 4 극연암

39 < 87년도 기출문제 > 1. 습곡의 탐사시 할 수 없는 것은? (4) 1 지층의 주향과 경사 측정 2 지질 단면도 작성 3 시추 4 고도, 위도 측정 2. 인장력에 의해 절리가 나타나지 않는 것은? (2) 1 안산암 2 사암 3 이암 4 현무암 3. 부정합면 밑에 심성암이 나타나는 것은? (1) 1 난정합 2 경사부정합 3 준정합 4 비정합 4. 다음 그림 중에서 단층의 실이동은? (3) 5. 봉압(confining pressure) 설명 중 틀린 것은? (4) 1 봉압은 체적과 반비례한다 2 암석권에서의 정수압력 3 균형된 vector 4 봉압이 감소하면 밀도가 증가한다 6. 소습곡 구조로서 예리하게 W로 나타나는 구조는? (3) 1 정습곡 2 경사습곡 3 셰브론습곡 4 등사습곡 7. 동사구조의 설명으로 맞는 것은? (1) 1 지층이 굴곡되었으며 지층의 경사가 한 방향으로 된 것 2 지층이 기울어져 있으나 습곡은 이루지않고 어디서나 경사가 같은 것 3 성층면의 굴곡이 기하학적으로 같은 모양을 가지는 것 4 성층면이 평행하게 굴곡한 습곡 8. Hinge fault(경첩단층)의 설명으로 맞는 것은? (3) 1 단층과 지층의 주향이 거의 직교 2 단층면이 수직인 단층 3 양쪽의 이동이 다른 단층 4 한 점을 중심을 회전한 단층 9. a, b, c 점에서 지층이 나타났을 때 주향 방향은? (4) a(500m) /\ / \ 1 ac 2 bc / \ d / \ 3 ab 4 bd / \ b(300m) /ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ c(100m) 10. 그림 중 tension stress를 나타내는 것은? (2) 11. 단층의 증거가 아닌 것은? (4) 1 slikenside 2 drag 3 foot wall 4 tillite 12. 다음 그림이 나타내는 것은? (3) 13. A - A'로 절단할 때 다음 중 X부분의 위경사는? 14. 다음 그림 중 compression은? (1) 15. 장석의 최종 풍화산물은? (2) 1 석영 2 보옥사이트 3 고령토 4 점토

40 16. 조암광물 중 가장 많은 양을 차지하고 풍화되어 점토로 남는 것은? (2) 1 석영 2 장석 3 운모 4 감람석 17. 판구조론의 결정적인 증거는? (3) 1 해저확장설 2 고생물의 일치 3 고지자기의 반전 4 대륙의 모양 18. 역단층이 생기는 원인 중 중요한 것은? (2) 1 장력 2 압축력 3 우력 4 중력 19. 지층의 상하판단을 할 수 있는 요소가 아닌 것은? (1) 1 포획암 2 연흔 3 건열 4 사층리 20. 화성암의 관입순서 < 89년도 기출문제 > 1. 단층의 증거가 될 수 없는 것은? (3) 1 silikenside 2 mylonite 3 건열 4 drag 2. 절리와 단층의 차이점은? (2) 1 암석의 차이 2 운동 방향의 차이 3 분포의 차이 4 3. 주향 단층이란? (1) 1 단층의 주향이 지층의 주향에 평행하거나 거의 평행한 단층 2 단층의 주향과 지층의 경사가 일부 비슷한 단층 3 단층의 주향과 지층의 주향이 엇비슷한 단층 4 단층의 주향과 지층의 경사가 직각인 단층 4. 지질도의 해석은? (4) 5. 단층의 성인은? (1) 1 횡압력과 장력 2 지각의 상하운동 3 조산운동과 조륙운동 4 6. 단층의 그림에서 AD는 무엇인가? (3) 7. 압축력(compression)의 그림은? (1) 8. 지구 구조론에서 암석권(lithosphere)은 몇 m인가? (2) 1 10Km 2 100Km Km Km 9. 그림에서 단층의 경계는? (3) A B C D A' B' C' D' 1 AA' 2 BB' 3 CC' 4 DD' 10. 부정합면 아래가 층리가 없는 심성암 혹은 변성암으로 된 것은? (1) 1 난정합 2 비정합 3 경사부정합 4 준정합 11. 지각변동과 관련된 최근 학설은? (3) 1 대륙이동설 2 해저확장설 3 판구조론 4 고지자기 반전 12. 변환단층과 대양저 산맥에서 천발지진이 일어나는 곳은? (1)

41 13. 중앙해령의 특징이 바른 것은? (2) 1 해구가 있으며, 열류량이 높고 지진이 많이 일어난다 2 열곡이 있으며, 열류량이 높고 지진이 많이 일어난다 3 열곡이 있으며, 열류량이 낮고 지진이 발생하지 않는다 4 해구가 있으며, 열류량이 낮고 지진이 발생하지 않는다 14. 선구조의 특성을 알 수 있는 가장 좋은 구조는? (4) 1 bedding(층리) 2 boudinage 3 lamination 4 fracture cleavage 15. 압쇄절리(shear joint)가 생성되는 힘은? (2) 1 장력 2 우력 3 압축력 경사단층이란? (1) 1 단층과 지층의 주향이 거의 직교하는 단층 2 단층과 지층의 주향이 거의 평행한 단층 3 단층과 지층의 주향이 경사진 단층 4 단층과 지층의 주향사이에 상관관계가 없는 단층 17. 단층면의 상반이 면위 O에서 E방향으로 이동된 단층은? (3) 18. 단사(monocline)란? (1) 1 지층이 기울어져 있으나, 습곡을 이루지 않고 어디서나 경사가 같은 것 2 지층이 굴곡되었으며 지층의 경사가 한 방향으로 된 것 3 성층면의 굴곡이 기하학적으로 같은 모양을 가지는 것 4 성층면이 평행하게 굴곡한 습곡 19. 다음 그림은 습곡의 향사이다. 여기서 가장 오래된 지층은? (1) 20. 쥬라기 대보화강암을 경산층군이 피복하고 있다. 이 관계는? (2) 1 비정합 2 경사부정합 3 준정합 4 정합

42 [ 2차 기출 문제 ] 1. 상반이 하반에 대해 상대적으로 미끌어진 단층으로서 중력이나 장력의 영향으로 생겨 기울기 가 45 이상인 단층은? 2. 사암층의 주향이 EW이고 경사가 30 N일 때 북쪽으로 조사해 나간다. 이때 지형은 북에서 남쪽으로 30 경사져 있을 때 하반에서 상반까지의 지표의 거리가 100m였다. 이 사암층의 층 후는? 3. 퇴적암(사암층)의 주향이 EW이고 경사가 30N 일때 정북쪽으로 조사해 나간다. 이때 지형은 남쪽으로 30 경사졌을 때 지표의 거리가 110m였다. 이 퇴적암의 층후는? 4. 주향과 경사가 EW, 30N인 사암층을 정북으로 조사하였다. 사면의 경사가 30S이고, 사암층의 사면거리는 110m일 때 층후를 구하시오. 5. 주향, 경사의 방향은? 6. 주향과 경사를 설명하라. ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠇꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠇꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 북에서 동으로 30, 경사는 남동으로 50 ꠐ N30E, 50SE ꠐ 북에서 서로 45, 경사는 남서로 20 ꠐ N45W, 20SW ꠐ 남북, 경사는 서로 10 ꠐ NS, 10W ꠐ 북에서 서로 10, 수직 ꠐ N10W, R ꠐ 북에서 서로 20, 경사는 남서로 30 이나 ꠐ N20W, 30SW ꠐ 역전되어 있음 ꠐ ꠐ ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠍꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠍꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 7. 다음 면구조와 선구조의 주향, 경사를 표시하라. 45 \ 20 \/ꠏꠏꠏꠏ 30 \ 8. 진경사가 30 이고 주향선과 단면적이 이루는 각이 45 일 때 위경사는? : tanθ = tanα sinβ (단, θ는 위경사, α는 진경사, β는 주향과 단면적이 이루는 각) 9. A지점에서 광맥을 발견할 수 있었다. B지점에서 맥을 팔 때 시추 깊이는? B(550m) ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ A(350m) 400m : d = m tanδ (단, m은 수평거리, δ는 경사각, t = w sinδ d는 B에서 맥까지의 깊이, w는 폭, t는 두께) 10. 제거 11. 오래된 암석의 연령측정에 사용하는 방사능 원소 3가지는? 12. 저유암이 되는 구조적 trap을 3가지만 쓰라. 13. 다음을 기호로 표시하라. 1 단층 2 향사 3 배사 4 노두 5 화석단지 6 배수관

43 14. 사암층의 bedding plane의 조사결과 주향이 EW, 경사가 직사일때 표시방법은? 15. 다음의 지질시대 분류에서 빈칸을 메워라. 16. 고기층부터 영문순으로 나열하시오. 17. 고생대를 6기로 나눌때 오랜 것부터 순서대로 배열하라. 18. 우리나라 무연탄의 주요 산지는 평안계의 무슨 통인가? 19. 충남 탄 전이 속한 지질시대는? 20. 불국사 화강암 관입의 기와 대보화강암이 어느 기에 속하는 가를 적어라. 21. 지층의 상하를 판단하는 Primary structure를 열거하라(3개만) 22. ABCD순서로 퇴적된 층서에서 길을 따라가며 DCBABCD 순서로 조사되었다. 이 구조 는? 23. 다음 그림을 보고 오래된 층부터 적어라. 24. 석유가 부존되기 위한 구조적 조건을 약술하라. 25. ꠴ 여기에 적용되는 부정합은? 1 (단, 1퇴적암, 2변성암, 3화성암) ꠐ+ 2 + /------ꠐ ꠐ + + /ˇ 3 ˇꠐ ꠌꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠎ

44 < 광 상 학 > 1. 개요 1-1. 자 원 정의 : 우리 인간의 생존과 활동에 유익한 작용을 하는 산물 종류 : 천연자원 생물 : 음식물, 식량자원 에너지 : 석탄, 석유, 천연가스 광물 : 금속 (철, 동, 연, 아연), 비금속 (석회석, 장석, 고령토) 인적자원 : 인간의 노력에 의해 만들어진 자원 (노동력, 기술, 제도, 조직 등) 문화자원 : 예술, 정보 등 * 협의의 자원 = 지구자원 = 에너지자원 + 광물자원 * 천연자원 비재생성자원 (non-renewable resources) : 에너지자원 + 광물자원 재생성자원 (renewable resources) : 생물자원 광물자원 : 구성원소와 용도에 따라 금속광물자원 : 금속을 포함하며 추출하여 이용 : Al, Fe, Au, Ag, W 등 비금속광물자원 : 비금속조성을 가지고 광물 상태로 이용 = 공업원료광물 (비료산업용, 화학제품용, 건축자재용, 시멘트-석회, 유리, 도자기 등) 에너지자원 : 전통적인 방법에 따라 관습적 에너지 (conventional energy) : 석유, 석탄, 천연가스 비관습적 에너지 (unconventional energy) : 지열, 풍력, 태양열, 태양광, 조력 등 자원 의 특성 1) 유한성 : 비재생성자원의 고갈 -> 재생성자원의 효율 극대화 2) 편재성 : 석유 (중동지역 전세계 생산량의 2/3, 사우디아라비아 1/4) 석탄 (중국이 50% 그외에 미국, 구소련, 인도, 호주, 남아공 등이 90%) 철광 (구소련 35.6%, 호주 15.4%, 브라질, 캐나다, 미국 등) 중석 (중국, 구소련, 캐나다 등) ** 금속광상구 (metallogenic province) ** 광체 (ore body) : 경제성이 확인되지 않은 경우 광상 (ore deposits, mineral deposits) : 경제성이 있는 광체 3) 경제성 : 경제적 타당성 정도와 지질학적 부존확실도에 따라 총 자 원 량 판명된 자원량 미발견 자원량 경 확인 자원 제 예상 알려진 지역 미발견 지역 확정 추정 적 타 경제적 매 장 량 당 도 준한계적 가설적 자원량 이론적 자원량 반경제적 조건부 자원 정 한계이하 도 지질학적 확신 도 자원개발의 경제성 결정 1) 자연적 요소 : 매장량과 품위, 광체의 형태와 부존심도, 광석광물의 조성, 광체 부존위치

45 2) 인 위적 요소 : 시장 가 격과 시장 성, 기 술수준, 광 업과 관련 한 법 과 제도 1-2. 광 상학의 역 사 세계 석기, 청동기, 철기시대의 구분 : 광물의 이용에 따라 분류 기원전 3,500 : 중동, 이집트, 중국의 동북부 지역 : 동, 석탄, 청동, 철 등의 제련 기원전 3,500-2,000 : 연, 금, 은 등의 제련, 유리의 제조 기원전 500 : 수은의 정제, 아말감제련법을 이용한 금의 정제 기원전 640 : 팔레스 (Phales) : 지구의 근원은 물 기원전 340 : 제논 (Zenon) : 지구의 근원은 불 16C : 아그리콜라 (G. Agricola) : 'De Re Metallica' (1556) : 퇴적기원과 잔류기원을 기초로 광 상을 분류 => 광상연구를 사색단계에서 과학단계로 전환 17C : 스테노 (N. Steno) : 광화용액이 열극을 통해 이동된다고 밝힘 17C : 독일의 워너 (Werner) : 암석수성론 (Neptunism) : 파쇄대를 따라 물에 의해 형성 17C : 스코틀랜드의 휴톤 (Hutton) : 암석화성론 (Plutonism) : 열수보다는 마그마 기원 19C초 : 화성기원과 퇴적기원의 광상을 구분 화성활동과 광상형성 : 노오라이트와 페리도타이트 (Ni), 몬조나이트, 석영몬조나이트 (광염상 의 동광상), 화강암과 페그마타이트를 포함하는 심성암 (Sn) 19C후반 : 광상학의 전성기 20C초 : 린드그렌 (Lindgren) : 심열수, 중열수, 천열수 광상으로 광상을 분류. 그후 최천열수, 제 노서멀 (Xenothermal : 고온저압형) 우리 나 라 BC : 금은의 이용 동국여지승람, 동경잡기 등에 광산에 관한 기록 1884 : C. C. Gottsche : 과학적 초ㄱ조사 1894 : 조선의 광물 탐사를 위해 일본의 조선탐험단 이 방문 1918 : 조선총독부 지질조사소 설립 C 말의 광 상학 1960년 이후 판구조론의 정립, water-rock interaction, meteoric water, bacteria/organic material, isotope 연구를 통하여 광상이론이 정립되고 있다. ** cut-off grade : 채광수지 가능한 최소함량

46 2. 광상과 광상의 성인 2-1. 광상 (ore deposits, mineral deposits) 정의 : 지각 중에 광물이 경제적으로 이익을 내면서 채굴할 수 있을 만큼 또는 현재는 채굴가치 가 없으나 미래에 이익을 내면서 채굴할 수 있을 만큼 모여 있는 장소 * 협의의 광상 : 채굴, 선광, 제련하여 경제적으로 이윤을 낼 수 있을 만큼의 고품위 유용광물 이 집합된 장소 광석 광석광물 : ore minerals : 채굴하여 사용되는 광물 일차광물 = 화성기원광물 이차광물 = 지표기원광물 맥석광물 : gangue minerals : 선광과정에서 제거되는 광물 2-2. 광 물의 성 인 광물의 생성에 영향을 주는 인자 : 온도, 압력, ph, Eh, PO 2 등 광물의 침전 : 수용액 (또는 마그마)로 부터 금속이 침전되는 작용 1) 마그마로 부터 정출작용 마그마가 냉각됨에 따라 마그마로 부터 광물이 정출됨 : 용해도가 낮고 구조가 간단한 광물 (감람석, 인회석, 자철석, 크롬철석 등) 들이 초기에 정출됨 정출된 광물과 용액과의 반응을 통해 새로운 광물이 정출 주요작용 : 접촉교대작용, 침전작용, 산화 및 환원작용, 촉매작용, 흡착작용 등 2) 고용체로 부터 용리작용 고용체 (solid solution) : 하나의 결정상의 화학조성이 어떤 범위 내에서 연속적으로 변화하는 광 물 : 예) 감람석, 사장석, 금-은, 자철석-티탄철석, 휘동석-코벨라이트 등 용리작용 (exsolution) : 원래 균질한 고체상이 온도가 내려가면서 물질의 첨가나 제거 없이 2개 또는 그 이상의 서로 다른 고체상으로 분리하는 현상 (예 : 알칼리 장석 : (K,Na)AlSi 3 O 8 : 1, 100 에서는 하나의 고체상 -> 700 이하에서는 KAlSi 3O 8와NaAlSi 3O 8의 고체상으로 분리) => 현미경상에서 perthite texture 보임 3) 콜로이드침전 : 다양한 콜로이드입자들이 침전하여 광물을 형성 (주로 표면이 둥근 형태 이룸) 4) 박테리아에 의한 침전 : 박테리아들이 광물을 침전시킴(예 : Fe침전, Mn침전박테리아등) 황산염환원박테리아 (SRB : sulphate reducing bacteria) : SO 2-4 -> H 2 S 2F es 2 + 2H 2 O + 7O 2 -> 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 : 2가철과 산이 발생 4FeSO 4 + 2H 2SO 4 + O 2 -> 2Fe 2(SO 4) 3 + 2H 2O Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O -> 2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 : 2가철이 3가철로 산화, 철수산화물로 침전, 산도 의 증가 -> yellowboy 현상 7Fe 2(SO 4) 3 + FeS 2 + 8H 2O -> 15FeSO 4 + 8H 2SO 4 : 3가철이 산화제로 황철석이 산화 -> 산소 가 없는 환경에서도 황철석이 산화됨 5) 풍화작용 : 기계적, 물리적, 화학적 풍화에 의해 유용광상이 생성 6) 변성작용 : 열, 압력, 물 등에 의해 변성작용을 일으키며 기존의 광물에 작용하여 재결합, 재결 정작용을함 -> 석류석, 흑연, 납석, 규선석 등 2-3. 지질온도계 (geologic thermometer) 광물 또는 광상의 생성온도에 관한 정보 제공 -> 광상의 성인과 분류에 중요함 1) 직접측정법 (direct measurement)

47 용암, 분기공, 온천에서 직접 온도를 측정 광물의 생성 최고 온도에 대한 정보를 제공 현무암질 용암 (1,140-1,200 ), 산성질 용암 ( ) -> silica의 함량이 증가할수록 온도는 감소 2) 용융점 (melting point) 이용 광물의 MP는 그 광물이 형성된 최고 온도를 지시함 (albite = 1,104, 정장석 = 1,150, 휘안석 = 546, 비스머스 = 271 ) 광물이 혼재된 경우에는 MP가 낮아진다 3) 해리 (dissociation) 특정 온도에서 휘발성 물질을 잃는 광물은 지질온도계로 이용이 가능함 그러나 해리온도는 압력이 증가하면 상승하므로 그다지 좋은 지시자는 아님 4) 천이점 (inversion temperature) 다형을 형성하는 광물은 일정한 온도, 압력, 화학적 조건에 대해 안정 -> 이 조건을 벗어나면 불안정해짐 -> 새 안정한 광물로 변화 (천이, 상변화) 천이온도는 압력에 영향을 받지만 유용한 지질온도계로 이용됨 석영 : 고온석영 < > 저온석영 : 맥상석영과 페그마타이트중의 석영 (저온석영), 화성암중의 석영 (고온석영) 5) 용리 (exsolution) 용리 : 고온에서 고용체를 이루는 광물이 온도가 하강하면서 2개 또는 그이상의 서로 다른 광 물상으로 분리되는 현상 광물의 생성온도 > 용리가 일어난 온도 예) 황동석과 반동석(500 ), 반동석과 휘동석( ), 쿠바나이트와 황동석(450 ) 6) 재결정작용 (recrystallization) 천이전과 유사하지만 자연금속에 적용 자연동 (450 ), 자연은 (200 ) 7) 유체포유물 (fluid inclusion) : 광물이 성장하면서 광물내에 포획된 고체, 액체, 기체가 존재함, 광물을 가열대에 두고 온도를 높이면서 포유물 내의 기포를 발생 -> 기포가 작아짐 -> 완전 히 없어진 온도 (충진온도, filling temperature) 8) 물리적 특성의 변화 흑운모는 480 에서 다색성이 없어짐 연수정 (smoky quartz)과 자수정 (amethyst)는 240 에서 색을 잃음 형석은 175 에서 색이 소멸 -> 신뢰도는 낮음 9) 광물의 조합 고온성 광물 : 황옥, 자철석, 전기석, 석석, 휘석, 각섬석 등 중온성 광물 : 황동석, 자류철석, 섬아연석, 방연석 등 저온성 광물 : 휘안석, 계관석, 진사, 휘은석, 홍은석 등 10) 광물중의 미량성분 : 섬아연석중에 FeS가 20% 정도 들어 있으면 고온형 섬아연석임 11) 흑운모의 Mg/Fe 치환 화강암-화강섬록암이 모암인 흑운모 = Mg/Fe < 1.0 열수에 의한 흑운모는 Mg/Fe > ) 안정동위원소 (stable isotope geothermometry) 지질온도계, 광화용액의 기원과 화학조성, 광상 생성 조건 등을 파악할 수 있다. D/H, 13C/12C, 18O/16O, 34S/32S 등의 비를 표준물질과 비교하여 연구함

48 ln α 1/T2 분별계수 (분별정 수 = α) 표준물질 산소와 수소 = SMOW, standard mean ocean water), 탄소 = PDB 황 = CDT => 가장 신빙성이 있는 지질온도계 (단, 분석이 어려움) 2-4. 광상의 구성물질과 그 형성 과정 광상의 기원 1) 1차적으로는 마그마와 관련된 광화작용에 의한 화성광상을 의미한다. 2) 광화작용이란? 유용원소가 농집되어 광상을 형성하는 작용 ex) Au의 지각 내 평균 함유량은 2ppb이고, 채굴가치가 있으려면 8ppm 정도가 농집되어야 함 광석광물의 기원 1 1차성 기원(hypogene) : 광석형성과 동시에 생성되는 유형으로 상승하는 광화용액에 의해 생성된다. 2 2차성 기원(supergene) : 광석이 형성된 후 지표변화작용(산화, 수화, 변성, 풍화등)에 의해 생성되는 것으로 그 요인은 하강하는 지하수에 의해 생성된다 광석의 조건 (유용광물 + 맥석) 1 금속광물의 함량이 높아야 한다. 2 채굴, 처리, 운송, 시장가격이 절충되어야 한다. 3 지리적 위치가 합당해야 한다 광석 내 원소의 수반관계 1 simple type : Cu, Ag, W, Mg, Cr 2 complex type : Au-Ag, Ag-Pb, Pb-Zn, Ag-Cu, Fe-Mn, Fe-Ti, Ni-Cu, Ni-Co, Cr-Pt, Zn-Cd, Pb-Zn-Cu, Mo-W-Sn-Cu 수반관계가 갖는 중요성 : 경제성 판단, 광물조성 판단, 처리공정 수립 광물 감정의 방법 1 육안 감정 2 시금법 3 화학 분석 4 원자흡광분석 (A-A 분석) 5 X-ray 형광분석 (XRF) 6 X-ray 회절분석 (XRD) - 광물의 결정구조 분석 즉, 단위포 감정 7 방출분광분석 - 일정 파장의 에너지를 광물에 주사하여 방출되어 나오는 파장 측정 8 시차열 분석 - 열팽창계수를 이용하는 것으로 주로 수산화광물에 이용 9 전자탐침분석(EPMA) - 중간 처리 없이 고체상태로 분석이 가능하며 가장 정확하다. 10 비색분석 - 정성적 방법으로 주로 환경학적 측면에서 이용 광상 형성에 기여하는 인자 1 온도 : 일반적으로 온도가 하강하면 용해도가 하강하며 이 때문에 광물의 침전이 용이해짐 온도하강의 요인 - 모암에 열 전도, 지하수의 영향, 압력 감소 2 압력 : 유체 상승시 구조면의 변화로인해서 고품위 광체가 침전 3 Eh, ph, fo 2, 농 도... <참고자료> 보웬의 반응계열 (Bowen's reaction series) 마그마의 결정화가 진행됨에 따라 고체상 (solid phase)과 액체상 (liquid phase) 사이에 평형을 유지하려고 한다. 이러한 평형을 유지하기 위하여 먼저 형성된 결정과 용액이 반응하여 화학성분의 변화를 일으킨다

49 연속반응계열 (continuous reaction series) : 사장석 (plagioclase feldspar)은 처음에 lime-rich crystal이 먼 저 정출되고 반응이 진행되면서 온도가 낮아짐에 따라 sodic crystal이 된다. 이는 반응이 점진적으로 일 어나고 있음을 의미한다. 예) plagioclase series : (Ca,Na)(Al,Si)AlSi2O8 Anorthite -> Bytownite -> labradorite -> Andesine -> Oligoclase -> Albite (CaO Al 2O 3 2Si O 2) (Na 2O Al 2O 3 6S io 2) Ab % 불연속계열 (discontinuous reaction series) : ferromagnessian minerals은 용액과 반응하여 구조와 성분이 다른 광물을 형성. 예를들면 융점 (melting point)가 높은 감람석 (olivine)이 정출되고 다시 주위의 마그 마와 반응하여 휘석군 (pyroxene group)으로 또 이들이 반응하여 각섬석군 (amphibole group) 등이 정출 감람석 : (Mg,Fe) 2SiO 4 -> 휘석 : Ca, Na, Mg, Fe, Mn, Al, Si, O 등 -> 각섬석 : Na, Mg, Fe, Al, Si, O, OH 등으로 구성 -> 흑운모 : K(Mg,Fe) 3(AlSi 3O 10)(OH) 2 -> 정장석 : KAlSi 3O 8 -> 석영 : SiO 2 사면체 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 지질 온 도 계 1. 정의 : 광상 생성시의 온도에 관한 정보를 제공해 주는 모든 지질 물질 2. 지질 온도게의 응용 : 광상의 유형 및 그 기원을 분석 3. 종류 및 측정 1 직접 측정 : 용암, 온천 등 현재/과거에 화산활동이 있었던 지역에서 직접 온도를 측정 2 녹는점 측정 : 광물이 용융 상태로 복원되는 melting point를 측정 3 해리점 측정 : 광물이 고체 + 유체(지체)로 해리되는 온도를 측정 ex) CaCO 3 CaO (S) + CO 2 (g) 885 에서 해리 4 전이점 측정 : 광물의 결정구조가 바뀌는 온도를 측정 ex) 휘은석(Ag 2S. 등축정계)이 175 에서 acanthite(ag 2S. 사방정계)로 바뀜 5 용리점 측정 : 모든 광물은 용리점이 일정하다는 원리를 이용 6 재결정 온도 측정 : 금속 재료가 온도를 높이면 재결정화되는 원리를 이용 7 물성의 변화 측정 : 색, 전기전도도 등 물리적 성질의 차이를 이용 8 유체포유물 : 광화유체가 광물 정출 당시 광물질 내에 포획된 것 응용성 - 광물의 침전 온도를 예측 가능 - 광화유체의 밀도 특히 염농도 측정(측정법 : -198 의 질산용액을 주입하여 어는점 강하를 유도한 뒤 최초 얼음이 녹기 시작하는 온도인 공융점을 측정) - 광화유체의 이동 방향 예측 - 광화유체의 기원 분석 (안정동위원소를 활용) 기체성분(H 2O, CO 2, CH 4, N 2 등), (액체성분 : NaCl, CaCl 2, MgCl 2, FeCl 2 등) 온천 탐사시 Na-K-Ca 지질 온도계 활용 각 이온의 상대적 함량 측정 9 안정동위원소 가장 정확한 지질 온도계 안정동위원소의 종류 H( 1 H, 2 H), (O : 16 O, 18 O), (C : C, 13 C), (S : S, 33 S, 34 S, S), (N : 14 N, 15 N) 흔히 사용되는 표준 물질 O, H (평균 해수), C : PDB (Pee Dee Belemnite) - S : CDT (Congon Diablo Troilite(FeS)) 동위원소비의 표현 δ = ( 16 O/ 18 O) sample - ( 16 O/ 18 O) STD ( 16 O/ 18 O) STD 불안정 동위원소 : 방사능 붕괴를 하는 원소 응 용 성 a 광상의 연구/탐사 측면 - 지질 온도계 (압력의 영향을 받지 않으므로 정확) - 광화 작용 당시의 물리 화학적 환경을 인지 - 광화 유체 내의 각 성분 규명 b 환경학적 측면 - 대기 오염의 정도 및 그 과정을 해석 - 지표수와 지하수의 상호 관계 규명

50 3. 광상의 형성 유형 3-1. 마그마에 의한 광상 형성 작용 1 교대작용 : 광화성분 + 반응성 암석(주로 석회암) 새로운 광물 관련광상 : 열수교대광상, 접촉교대광상 ex) CuSO 4 + CaCO 3 CuCO 3 2 산화-환원 작용 (물의 존재 下 에서 가능) 산화 : Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2e - 환원 : Cu 2+ (aq) 2e - + Cu (s) 산화-환원 전위 관련식 (Nernst equation) ε = ε RT nf log K ex) 2Fe 3 O 4 + H 2 O 3Fe 2 O 3 + 2H + + 2e - 3 직접침전 : 온도 및 압력이 하강하는 조건에서 가능 (ph가 상승하는 조건) ex) CaCO 3 + H + Ca 2+ + HCO 촉매작용 5 흡착작용 : 보석광물의 경우 : ex) silica + Fe 2O 3 jusperoid 6 양이온 치환 작용 : ex) CaCO 3 + Zn 2+ ZnCO 3 + Ca 박테리아에 의한 광상 형성 작용 환원성 박테리아의 작용으로 황, 우라늄, 철광층 형성 3-3. 고용체로 부터의 용리 용리점 : 고체상에서 분리되기 시작하는 점의 온도 온도하강에 의한 용리 발생 ex) FeTiO 3 Fe 3 O 4, ZnS CuFeS 2 CuFeSnS 콜로이드의 광상 형성 : 지표 풍화 조건에서 발생 (ex : bauxite, malachite, chrysocolla) 풍화작용 (2차성 광상) - 파쇄, 산화, 수화 1 기계적 풍화 : 주로 표사광상 형성 2 화학적 풍화 기존 광석의 풍화 *Gossan : 지표수의 작용으로 황화광물이 침출 용해되고 갈철석 만이 존재하는 지표부의 노두 ex) FeS 2 + O + H 2 O FeO OH + H 2 SO 4 저품위 광사의 연변부가 고품위로 변화 (ex: 황동석 반동석) 맥석이 광석으로 변화 (ex: 능철석 적철석) 암석 자체의 풍화 (ex: 회장암 고령토, 사문석 라테라이트) 3-6. 변성작용 : 고온, 고압 下 에서 기존의 광물이 새로운 광물로 변화 ex) 석류석, 흑연, 알루미나광물(규선석, 홍주석, 남정석)

51 4. 마그마와 광화작용 4-1. 마그마 : 용융체와 상부맨틀의 용융 물질로 구성 구성성분 1 H 2O 다량함유 : 초염기성 산성 일수록 H 2O 함량 증가 대부 분의 금 속 광 물은 H 2 O가 풍부한 조건에서 침전 2 휘발성분: 압력저하로 vapor화 됨 휘발성분이 광상 형성에 미치는 영향 1 마그마의 유동성 증가 2 휘발성분의 농도가 높을수록 낮은 온도에서 광물정출 3 금속을 응집시켜 이동(ex. Pb PbCl - 형태로 이동) 4 직접 광상 형성(ex. W, Mo, Sn은 HF의 함량이 높을수록 침전 가능) 4-2. 광물의 정출순서 산화광물:화성암내 괴상,렌즈상 산출(ex. 인회석, 저어콘, 크롬철석, 자철석등) 황화광물:금속 복합체 형태로 산출(ex. MoS 2, PbS, ZnS...) Pegmatite시기:판상 암맥 형태(ex. 히토류, W, Sn, Ti, Be...) 열수시기:온도, 압력의 영향으로 변질작용 수반 4-3. 특정 금속과 화성암과의 수반관계 금 속 ( 광 물 ) 화 성 암 Pt족 초염기성암 Diamond kimberite Chromite peridotite, serpentite ilmenite gabbro,anorthosite 함Ti 자철석 anorthosite 강 옥 석영이 없는 암석(준장석,섬장암등) 함Ni 황화광물 norite, gabbro Sn pegmatite(무색광물에서 Sn함유) Be granite pegmatite 반암 동광상 : 판구조론과 관련된 광화작용. 즉 현재 살아있는 해구지역 또는 과거 해구 지 역에서 형성 해저 분출형 광상 : 해저에서 괴상 황화물 광상 형성 지층의 융기 베게상 지층 형성 ex) Kuroko광상(흑광) 4-4. 온도에 따른 화성 광상의 형성 정마그마 광상(600 ) 페그마타이트 광상(500~600 ) 기성광상(374~500 ) 열수광상(374 )

52 5. 광상의 분류와 특성 5-1. 분류 화성광상 마그마광상 (> 600 ) 페그마타이트광상 ( ) 접촉교대광상 또는 기성광상 ( ) 열수광상 심열수광상 ( ) 중열수광상 ( ) 천열수광상 ( ) 최천열수광상 (< 100 ) 제노서멀광상 (고온저압형) 해저 분기성 퇴적광상 (해저화산성 및 반암동 광상) 퇴적광상 기계적 퇴적광상 (사광상) 화학적 퇴적광상 증발광상 풍화잔류광상 지표부화광상 (표성부화광상) 변성광상 석면광상 흑연광상 활석광상 홍주석-남정석-규선석광상 5-2. 화성광상 : 마그마로 부터 생성된 광상 마 그마 : 거 의 모든 원 소를 포함 ( 휘 발 성 물질 + 비휘 발성 물질) : 600 (산성마그마) - 1,200 (염기성 마그마)의 액상물질 : 90-95%는 규산 및 금속산화물이며 H2O, H2S, HF, HCl, CO, CO2 등 마그마의 분화 : 고온의 마그마가 냉각되면서 변화되는 온도와 압력에 의해 단계적으로 광물이 정출되는 것 분화초기 : Mg. Fe, Cr, Pt, Cu, Ni 등이 많은 광물이 정출 분화중기 : Al, Ca, K, Na 등이 많은 광물이 정출 분화말기 : Si, O, S, U, F, H2O 및 금속광물을 포함하는 광물이 정출 -> 분화 단계에 따라 마그마광상, 페그마타이트광상, 접촉교대광상, 열수광상으로 세분 마그마광상 : 초기마그마광상과 후기 마그마광상으로 구분 가) 초기마그마광상 : 마그마로 부터 직접 형성 (정마그마광상) 광물의 농집이 없이 암체중에 분산되어 형성 (dissemination) 예) 남아공의 다이아몬드 파이프 (킴브라이트라는 초연기성암에 다이아몬드가 조암광물로 삼출) 결정분화후 마그마보다 비중이 큰 정출광물이 하부에 농집 (segregation) : 중력 예) 남아공의 Bushveld지역의 화성암복합체에 발달된 크롬철석 나) 후기마그마광상 : 초염기성화성암체가 형성된 후 금속성분과 휘발성분이 풍부한 잔류마그마 가 비교적 저온에서 정출되면서 이루어진 광상 (1) 잔류용액 (= 잔장, residual liquid) 마그마의 결정분화작용 : 잔류마그마중의 휘발성가스와 수 분이 주위 암석과 반응하여 광상을 형성 : 예) 남아공의 Bushveld 백금광상

53 (2) 잔류용액의 주입 : 비중이 큰 광물이 하부에 침강하고 비중이 작은 광물은 상부로 이동하면서 광물이 분리됨 -> 생성된 광물의 압력에 의해 주위의 암석을 뚫고 들어가 재용융되면서 광상 을 형성 (filter pressing) : 예) 스웨덴의 키루나광상 (자철광) (3) 불혼합액의 분리농집 : 황화물이 풍부한 마그마의 냉각 (비중이 크므로 하부에 농집) -> 황화 물과 규산염 용액의 분리 -> 유화광물의 형성 : 예) 남아공 Insizwa 지역의 동, 니켈광상, 캐 나다 Ontario주의 Sudbury 황화물광상 (니켈) => 이러한 형태일 때는 자철석, 크롬철석, 티탄 철석, 백동, 니켈 등이 형성됨 페그 마 타이트 광상 (가) 페그마타이트 (pegmatite) : 마그마 고결의 마지막 단계 ( )로 규산염광물과 휘발 성분이 풍부한 광물이 마그마 단계에서 생성된 암체를 관입해서 생성된 조립형의 암체 -> 대 부분 산성암과 수반되어 거정의 석영, 장석, 운모와 유용광물을 생성함 (나) 광상의 형태 : 암석의 틈과 절리면을 따라 관입 분출암에서는 나타나지 않음 층상, 맥상, 렌즈상 등의 불규칙한 모양 (다) 특징 : 결정이 크다 (석영, 장석, 운모 등) 대상구조가 현저하다 (border zone, wall zone, intermediate zone, core zone) (라)종류 : 단성페그마타이트 : 잔류마그마가 분화하지 않은 것 : 유용광물이 없다 복성페그마타이트 : 분화가 진행되면서 고화되어 대상구조를 보인다 주요광물 : 석영, 장석, 운모, 황옥, 강옥, 희토류, 석석, 전기석, 녹주석, 중석 유용금속 : Ta, Nb, Be, Li, Ce, Sn, W, Mo, U 등 -> 암석성분의 정출이 충분히 진행되면 페그마타이트 단계 없이 기성단계로 이화됨 접촉교대광상 (or 기성광상) (가) 페그마타이트를 지나 생성중인 잔류마그마는 냉각되면서 유동성있는 수증기와 휘발성분이 발생하여 내부 압력이 증가하면서 지하심부의 심성암체를 뚫고 들어가 그곳의 암석과 반응하 여 광상을 형성 (접촉교대광상 = 고온교대광상 = 스카른광상) (나) 생성과정 : 열에 의한 변질 : 재결합, 재결정이 진행 (1) silicates (skarn성분) -> oxides (magnetite, hematite) -> sulfides (황철석 -> 유비철석 -> 자류철석 -> 휘수연석 -> 섬아연석 -> 황동석 -> 방연석 순으로 정출 (2) 접촉교대광상 (contact metasomatism) : 주변의 암석 (주로 탄산염암체)을 교대하여 광상 을 형성 (다) 스카른광물 : Ca, Mg를 주로하는 규상염광물체 : 석류석, 투휘석, 투각섬석, 녹염석, 규회석, 양기석, 전기석, 형석 : 주작용은 열이고 Cl, B, F 성분이 첨가되어 변성되기도함 (라) 수반되는 광석 : 자철석, 황철석, 섬아연석, 방연석, 휘수연석 (마) 온도 : 마그마의 성분에 따라 변화 (산성 650, 염기성암 1,200 ) 페그마타이트 : 스카른광물 : (바) 재결정작용과 재결합작용 석회석, 백운석 -> 대리석, 사암 -> 규암, 셰일 -> 혼펠스로 재결정 백운석과 석영 -> 가열 -> 투각섬석, 포스테라이트, 투휘석, 규회석으로 재결합 (사) 대표적인 광상 : 상동 중석광산, 북한의 수안 금광산 등 열수광 상 잔류마그마에 존재하는 열수를 열수용액이라고하며 유용성분이 함유되면 광화용액이라고한다. 열 수용액에 의해 생성된 광상을 열수광상 (hydrothermal deposit)라고 한다

54 (가) 종류 : 온도 압력에 따라 : 심열수, 중열수, 천열수, 최천열수 및 제노서멀광상으로 분류 : 부존형태에 따라 열극충전광상 (cavity filling deposit) : 암석의 틈을 따라 충진 교대광상 (replacement deposit) : 상대적으로 고온의 열수용액과 CaCO 3 을 포함하는 반 응성이 좋은 암석과의 반응으로 형성됨 (나) 광상의 조건 : 열수용액이 이동할 수 있는 틈 (cavity)이 암석중에 발달 : 유용성분이 침전될 수 있는 장소가 존재 : 화학적으로 반응이 잘일어나는 성분을 포함하는 암석이 존재 : 경제적으로 채굴이 가능한 광상 (다) 틈의 종류 : 공극, 결정격자, 용암터널, 층리, 각력, 단층, 절리, 선구조, 화산파이프 (라) 열수변질 : 광상주변의 모암이 열에 의해 변질 변질의 세기 : 모암의 특성과 화학성분, 열수의 화학조성, 열수의 온도와 압력 등 (마) 모암변질 (1) 규화 작용 (silicification) (2) 견운모화 작용 (sericitization) (3) 탄산염화 작용 (carbonatization) (4) 녹니석화 작용 (chloritization) (5) 프로피라이트화 작용 (propylitization) (6) 엽납석화 작용 (pyrophyllitization), 고령토화 작용 (kaolinization), 명반석화 작용 (alunitization) 등 (바) 충전광상의 종류 : 열하충전 맥상광상, 단열대 광상, 망상광상, 안장광상, 사다리형 맥상광상, 각력충전광상, 공동충전광상, 공극충전광상, 기공충전광상 (사) 교대광상 (1) 교대작용 : 불안정한 환경의 광물이 광화용액을 만나 치환되는 현상 : 온도, 압력, 모암의 물리화학적 성질에 따라 변화 : 모암이 쉽게 용해되는 탄산염암일 때 효과적, 석회질 셰일, 화성암, 결정편암, 대리석 등은 쉽게 교대되지만 편마암, 천매암, 규암 등은 거의 교대작용을 받지 않는다. (2) 증거 : 잔류암편, 층상구조, 습곡구조, 독립된 광물이 존재 (3) 형태 : (아) 온도에 따른 분류 1 고온열수광상 의 고온의 열수에 의해 생성 모암변질 (greisenization) 광석광물 : 금, 철망간중석, 회중석, 석석, 자황철석, 황철석, 유비철석, 황동석, 섬아연석, 자철석, 티탄철석 맥석광물 : 전기석, 형석, 황옥, 흑운모, 백운모, 금운모, 규선석, 남정석, 양기석, 석영 광상 : 함금석영맥광상 2 중온열수광상 의 중온의 열수에 의해 생성 호상구조 발달, 광염상 (반암형광상)

55 모암변질 : 규화, 녹니석화 작용 광석광물 : 황철석, 황동석, 섬아연석, 방연석, 휘동석 맥석광물 : 석영, 장석 광상 : 함금석영맥광상, 은-연광맥, 동광맥, 몰리브덴광맥 3 저온열수 또는 천열수광상 의 열수에 의해 생성 모암변질 : 견운모화, 녹니석화, 명반석화, 규화, 불석화 작용 광석광물 : 농홍은석, 담홍은석, 휘은석, 진사, 방연석, 황철석, 황동석, 자연금, 자연수은 맥석광물 : 석영, 방해석, 능망간석, 중정석, 형석 광상 : 연-아연, 형석, 금-은, 수은 자연동 4 최천열수광상 100 이하 에서 생 성 지표성분과의 혼합 5 제노서멀광상 지표 가 까이의 고 온 저압 에 서 형성 고온성 + 저온성 광물이 혼재 -> telescoping 모암변질 : 전기석화, 규화, 견운모화, 명반석화 작용 광석광물 : 철망간중석, 회중석, 석석, 자철석, 휘수연석, 황철석, 황동석, 섬아연석, 농홍은석, 담홍은석 맥석광물 : 정장석, 전기석, 형석, 황옥, 인회석, 중정석, 명반석 광상 : 은광상 해저 분기성 퇴적광상 해저퇴적환경에서 생성 -> 광화용액이 화산활동과 관련된 황화광물상 산성화산암 : 황철석-섬아연석-황동석 칼크-알카리화산암 (더 산성) : 황철석-방연석-섬아연석-황동석 괴상황화물 광상 : 황철석-황동석 광체 : 캐나다 온타리오주의 Kidd Creek 광상, British Columbia의 Sullivan 광상, 일본의 Kuroko 광상 등 5-3. 퇴 적광 상 풍화작용 : (가) 종류 : 분해, 산화, 가수분해, 용액과 가스 및 고체와의 반응, 증발 (나) 풍화촉진 용매 탄산수 : 석회석, 철, 인 등의 분해 유기산 : 식물의 분해과정에 생성 -> 철, 망간의 효과적 용매 황산염 : 황화물의 용해에 의해 생성 -> 철, 망간의 효과적 용매 (다) 광상 : 기계적풍화 (사광상), 화학적풍화 (유용광물 형성) 기계적 퇴적광상 (1) 정의 : 암석 또는 기존의 광상이 풍화작용을 받아 물, 바람, 빙하 등에 의해 운반되면서 비중 의 차이에 의해 분급작용이 일어나 유용광물편을 하상, 호상, 해상에 퇴적시켜 생성된 광상 (2) 종류 : (가) 점토광상 : 장석질 산성심성암의 풍화 -> 운반 퇴적 (kaolinite, halloysite) (나) 규사광상 : 석영을 포함하는 화강암의 풍화 -> 운반 퇴적