북서태평양 마젤란 해산군의 망가니즈각 기반암 변질테에 형성된 점토광물 분석을 통한 고환경 복원 연구

Abstract

다양한 변질 과정을 통해 형성된 점토광물은 형성 환경을 반영하여 다양한 형태로 나타난다. 따라서 점토광물은 고환경 변화를 복원하는 지시자로 활용된다. 해양에 존재하는 점토광물은 육성 기원, 열수 기원, 자생 기원으로 유입 또는 형성되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 암석과 해수의 상호작용으로 인해 망가니즈각 현무암질 기반암의 변질테(alteration rim)에 형성된 점토광물을 이용하여 망가니즈각이 형성되기 전 해양 환경을 복원하고자 하였다. 연구에 사용된 시료인 망가니즈각 DGCR1314U는 한국해양과학기술원의 CR1302 항차(2014.02.14-03.13., 온누리호)를 통해 북서태평양 마젤란 해산군의 해저산 OSM7의 사면에서 드렛지로 획득하였다. 변질테의 점토광물에 대한 광물학적, 지화학적 분석을 위해 X-선 회절 분석기, 주사전자현미경, 투과전자현미경을 활용하였다. 주사전자현미경의 후방산란전자 이미지 분석 및 에너지 분산형 분광분석법을 통해 변질테에 대한 원소 분석을 수행한 결과 점토광물을 지시하는 원소인 Al, Si, Fe, K이 상대적으로 높은 특징을 보였다. 변질테에 집속 이온 빔을 활용하여 투과전자현미경 시료를 제작하였으며, 분석 결과 1.2 nm의 면간거리를 가지는 Fe-스멕타이트를 확인하였다. Fe-스멕타이트의 화학 분석 결과 팔면체의 Fe 부화와 층간 양이온 중 K의 부화가 특징적으로 나타났다. Fe-스멕타이트는 산소가 풍부한 해수로 인한 암석-물 상호작용의 결과로 나타난다. 이는 망가니즈각의 최하부가 형성되기 이전 해양 환경을 반영하여 형성된 이차광물로 사료된다. 변질테의 이차광물은 망가니즈각이 피복되기 이전의 신생대 환경을 지시할 것으로 추정되며, 약 40 Ma의 드레이크 해협 개방 영향을 반영한 것으로 보인다.