에너지/환경

고대 지층 화산회 감정의 신방법 발견

발행일 : 2020 / 03 / 06

중국과학원 칭짱(青藏)고원연구소 신생대환경 연구팀은 윈난(云南)성의 고대 지층 연구에서 “화산암-화산 응회암-퇴적암” 비교 시퀀스 구축을 통해 저온 주파수 자화율 매개변수가 화산회 포착의 효과적 지표가 되어 지층 연대 판단에 도움을 줄 수 있음을 발견했다.

연구팀은 최초로 암석 자기학적 관점에서 3,500여만 년 전 시신세 지층의 화산암, 화산 응회암 및 퇴적암을 전반적이고 체계적으로 비교 연구하였다. 저온 주파수 자화율 매개변수를 이용하여 화산회를 감정하는 방법은 샘플 전처리가 간단하고 측정이 빨라 지층 연대학의 “병목” 문제 해결에 도움을 줌으로써 칭짱고원 동남쪽 가장자리의 구조 및 고환경 진화 등 연구의 연대학 문제 해결에 기술적 지원을 제공할 수 있다. 해당 성과는 “지구물리학연구: 고체지구”에 발표되었다.

화산 폭발은 지구의 중대 지질학적 재난이지만 화산회는 지구 지질 역사 시기 고대 지층의 절대적 연령을 “진단”하는 최적의 재료이며 지층의 절대 연령 또한 지구 시스템 진화를 해독하는 핵심 코드이다.

화산회는 화산에서 분출된 작은 부스러기 입자로 구성되고 초미세 화산회 입자는 125미크론보다 작을 수 있으며 미세입자 부스러기 퇴적물과 형태학적 특성이 유사하다. 따라서 대량의 화산회 응결에 의해 형성된 화산 응회암의 작은 부분만 야외 관찰에서 식별할 수 있고 대부분의 퇴적지층 중의 화산회는 육안으로 직접 식별하기 어렵다.

고대지층의 화산회 신호를 포착하기 위하여 연구팀은 야외에서 화산회로 의심되는 샘플을 채집하여 실험실에서 화산 유리를 이용하여 식별하는 방법을 시도했다. 화산 유리는 화산 폭발에서 방출된 부스러기로, 급속 냉각 후 결정화 되지 않은 일종의 유리질 고체 입자이다. 그러나 화산 유리는 추출과 감정을 위한 실험 시간이 길고 가격이 비싸 광범위한 보급이 부적합하다. 화산 폭발 물질은 대량의 자성 광물을 함유하는데, 종종 틈새 물질 또는 내포물 형태로 화산회에 존재하고 환경에 의해 쉽게 파괴되지 않으며 일반적인 부스러기 퇴적암과 다를 수 있다. 따라서 연구팀은 편리하고 저렴한 암석 자기학 방법을 이용하여 화산회를 식별하기로 했다.

화산회를 포착하는 가장 민감하고 효과적인 암석 자기 매개변수를 찾기 위해 연구팀은 2013년부터 윈난성 젠촨(剑川) 지역과 취징(曲靖) 지역에서 고찰을 진행했다. 취징시 잔이(沾益)현의 시신세 하류와 호수 퇴적지층에서 3m 두께의 회백색 화산 응회암 층을 발견했다. 상세한 조사 연구와 샘플링을 거쳐 “화산암-화산응회암-퇴적암” 비교 시퀀스를 구축하여 지층 중 화산회를 식별하는 가장 민감하고 효과적인 암석 자기학적 매개변수를 찾아냈다.

연구팀은 시퀀스의 3종의 샘플에 대해 자성 광물의 종류, 함량 및 입자 크기 등 3개 측면에서 체계적인 암석 자기학적 매개변수 비교 연구를 수행하고 암석학, 지구화학적 방법을 결합하여 화산회의 퇴적암과 다른 가장 뚜렷한 암석 자기학적 특징을 연구했다. 연구 결과, 상기 3개 측면과 관련된 대량의 자기학적 매개변수에서 저온 주파수 자화율 매개변수가 화산암과 화산 응회암에 대량의 초미세 자성 광물을 포함했음을 나타냈고 대부분의 퇴적암은 해당 특징이 결핍했다. 따라서 저온 주파수 자화율 매개변수는 윈난성 지역 화산회를 포착하는 효과적인 지표로 사용할 수 있다. 해당 지표는 샘플의 전처리가 간단하고 측정이 신속하며 기존의 화산 유리를 이용한 식별 방법보다 실험실에서 화산회를 식별하는 효과를 크게 향상시킬 수 있다.

저온 주파수 자화율 매개변수를 이용한 화산회 감정 방법은 윈난성뿐만 아니라 기타 지역의 지질 역사 시기 고대 지층의 화산회 연대학 연구를 위한 필요한 암석 자기학적 근거를 제공하고 칭짱고원 동남쪽 가장자리의 구조와 인도 몬순 진화와 같은 중대 과학 과제를 심층 연구함에 있어서 중요한 가치가 있다.

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