동해에서 발견되는 가스하이드레이트와 관련된 탄산염결핵체의 광물학적, 조직적 및 지화학적 특성

Abstract

가스하이드레이트와 관련된 자생 탄산염결핵체가 동해 울릉분지 코아에서 발견되었다. 탄산염결핵체의 직경은 3~6cm 정도이며 대체적으로 일정하지 않은 불규칙한 형태를 띠고 있으나, 일부는 엽리가 발달한 평평한 형태도 나타난다. 결핵체의 표면에는 여러 구멍과 같은 구조가 형성되어 있으며, 내부에서는 성장선이 발견되기도 한다. 결핵체는 광물조성에 따라 세 종류로 구분되며, 이들은 (1) 아라고나이트로만 이루어진 결핵체, (2) 방해석으로만 이루어진 결핵체, 그리고 (3) 아라고나이트와 방해석 모두로 이루어진 결핵체이다. 방해석 결정은 미크라이트로 이루어져 있으며, 결핵체 내에 부유성 유공충, 규조류, 미사크기의 쇄설성 석영입자, 그리고 자생의 미결정으로 이루어진 황철석(framboidal pyrite)이 포함되기도 한다. 아라고나이트와 방해석 모두로 이루어진 결핵체의 조직을 관찰하면, 침상의 아라고나이트 결정은 방해석이 침전한 이후에 성장하였음을 알 수 있다. 결핵체의 산소와 탄소동위원소 성분은 각각 2~5‰과 -44~-39‰ (PDB)이며, 고갈된 탄소동위원소 성분은 탄산염결핵체를 이루는 탄소의 기원이 하부의 가스하이드레이트임을 지시하며, 이는 탄산염결핵체가 메탄가스의 산화작용에 의해 형성되었음을 나타낸다. 이 조사에서 분석한 탄산염결핵체의 지화학적 조성이 외국의 다른 지역에서 보고된 것에 비해 좁은 범위를 보이고, 서로 비슷한 조성을 보이는 것이 이들 결핵체가 생성된 속성환경이 서로 유사하였음을 나타낸다. 하지만 각각의 결핵체의 조성이 서로 독립적으로 나타나는 것은 이들 결핵체가 반닫힌계의 속성환경에서 생성되었음을 지시한다. 아라고나이트와 방해석이 침전된 원인은 공극수의 Mg/Ca비와 pH의 영향을 모두 받았기 때문인 것으로 생각된다.