곤양지역 하상퇴적물의 지질집단별 지구화학적 특성
조선대학교 자원공학과 교수 박 영 석
1. 서 론
지구화학적 환경에서 주성분원소, 미량성분원소 및 희토류원소의 분산특성은 인간의 삶과 밀접한 관련이 있으며, 특히 중금속들의 이동, 분산, 부화는 암석과 광석으로부터 퇴적물, 토양 그리고 순환수를 따라 이동하며, 각각의 환경계가 자정능력을 초과할 때 유해한 물질이 부화되어 생태계에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다(Davies and Ballinger, 1990).
지구화학 지도 작성과 지구화학적 기준치 설정하는 데에는 하상퇴적물 입자의 크기는 100mesh 표준체로 체질하여 통과하는 150㎛보다 미세한 무기질 실트-점토입자를 대표시료로 하는 것이 가장 효율적인 것으로 알려져 있고(신성천 등, 2000; Darnley et al., 1995), 다양한 크기의 표사시료를 비교 분석한 결과 우리나라의 경우에도 100mesh이하의 입자들이 원소함량을 반영하는데 가장 적합한 것으로 나타났다(이현구 등, 1999). 이번 연구에서는 1:50,000 진교지질도폭(김남장와 강필종, 1965)과 단성지질도폭(최유구와 정창희, 1964), 기존의 연구와 야외조사를 통해 네 개의 지질집단으로 분류하여, 지질집단별 주성분원소, 미량성분원소 및 희토류원소에 대한 함량특성을 파악하고, 원소별 정규분포와 상관관계를 통해 하상퇴적물에서의 원소들의 분산특성을 비교분석하였다. |
2. 시료의 채취 및 분석
시료채취 대상수계는 “국제 지구화학 지도 작성 프로그램”에서 제안한 표준안(Darnley et al., 1995; UNESCO, 1990)을 준수하여, 발원지에 가까운 현재 물이 흐르고 있는 1차 수계(일부 2차 수계)를 대상으로 하상퇴적물 시료에 대한 채취가 이루어졌으며, 하상퇴적물 시료채취 시에는 스테인레스 스틸로 만들어진 시료채취용 삽을 사용하여 오염을 피하였고, 시료의 대표성을 높이기 위하여 가능하면 여러 군데에서 조금씩 채취하여 하나의 복합시료로 만들었다.
채취된 시료는 야외조사를 통해 기반암 및 수계 상부지역의 지질을 파악한 후에 아노르도사이트 지역(11개), 편마암류 지역(87), 퇴적암류 지역(67), 석영반암 지역(13)으로 지질집단을 분류하여 XRF, ICP-AES, XRD를 분석하였다. |
3. 결과 및 고찰
1) 지질집단별 주성분원소 특성
하상퇴적물에 대한 지질집단별 주성분원소의 비교에서는 SiO2 평균함량은 퇴적암류 지역> 석영반암 지역> 편마암류 지역> 아노르도사이트 지역 순이지만 그 차이는 크지 않고, Al2O3, CaO, MnO 함량 중앙값은 아노르도사이트 지역, Fe2O3, MgO, K2O, TiO2, P2O5 함량 중앙값은 편마암 지역, SiO2, Na2O, 함량 중앙값은 퇴적암 지역에서 높은 값을 나타낸다. 석영반암 지역은 주성분원소의 중앙값에는 높은값을 갖지는 못하였지만, 비교적 함량범위가 넓게 분산되어 있다. 편마암 지역에서는 Cu, Ce, Eu, Li, Rb, Sr, Th, Yb, Zn 함량의 중앙값이 다른 지질집단 지역에 비해 높은 중앙값을 보이고 있으며, 이 중에서 Ce, Rb, Th, Yb, Zn 원소들이 다른 지질집단보다 비해 특히 더 높은 함량을 보이고 있는 것으로 관찰되었으며, 퇴적암 지역에서는 Zr, Cr, Cs, Hf, Sc 함량의 중앙값이, 아노르도사이트 지역에서는 Pb, Co 함량의 중앙값이 각각 다른 지질집단 지역보다 높은 함량을 보이고 있는 것으로 관찰되었고, V 함량의 중앙값은 아노르도사이트 지역과 편마암 지역이 함께 높게 관찰되었다. 3) 주성분원소와 유해원소의 상관관계 상관관계(Correlation)분석이란 연구하고자 하는 변수들간의 관련성을 분석하기 위해 사용하는 분석 방법으로서, 하나의 변수가 다른 변수와 관련성이 있는지, 있다면 어느 정도의 관련성이 있는지를 알아보기 위한 분석기법이다. 변수들간의 관련성을 알아보기 위해 상관계수인 피어슨(Pearson) R계수를 이용해 관련성의 유무와 정도를 파악한다. 변수들간의 상관관계분석은 연구의 이론적 체계의 도입된 변수들간의 관계를 개관할 수 있고, 설정된 가설의 검증관계를 예측할 수 있는 선행자료가 된다는 점에서 중요하게 다루어진다(윤영선, 2000).
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4. 참고문헌
- 김종균, 박영석 (2005) 광주지역 하상퇴적물에 대한 지질집단별 지구화학적 연구. 자원환경지질, 38권 p. 481-492.
- 김남장, 강필종 (1965) 한국지질도 진교도폭. 국립지질조사소.
- 염승준, 이평구, 강민주, 신성천, 유연희 (2004) 주암댐 집수유역 내 하상퇴적물의 중금속 오염현황 및 거동특성. 자원환경지질, 37권, p. 311-324.
- 윤연선 (2000) 상관분석, 교육과학사.
- 전효택 (1991) 광물탐사를 위한 암석지구화학. 기전연구사, p. 23.
- 최유구, 정창희 (1964) 한국지질도 단성도폭. 국립지질조사소.
- Bailey, D.K. and Macdonald, D.R. (1975) Fluorine and chlorine in peralkaline liquids and the need for magma generation in an open system. Mineralogical Magazine vol. 40, p. 405-414.
- Darnley, A. G. (1990) International geochemical mapping: a new global project. Journal
- Taylor, S.R. (1964) Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table. Geochim, Cosmochim, Acta vol. 28, p. 1273-1285.
※ 위 본문 내용은 2006년 논문게제 심사중임.