아라고나이트로 이루어진 동굴생성물의 방해석화 작용에 대한 연구: 반닫힌계에서의 속성작용

초록

국내 석회동굴 내에서 발견되는 동굴생성물의 속성작용을 파악하기 위하여 동굴생성물의 조직적 및 지화학적 분석을 실시하였다. 강원도 내의 석회동굴인 백골굴, 중터거리굴, 칠송굴에는 탄산염광물로 이루어진 동굴생성물이 성장하고 있으며, 이 중에서 동굴산호, 종유석, 유석은 아라고나이트로 이루어져 있다. 아라고나이트로 이루어진 동굴생성물은 생성된 이후에 속성작용인 방해석화작용을 받아 방해석으로 치환되었다. 치환된 방해석의 크기는 수십 μm～수 mm로 다양하게 나타나며, 치환된 방해석 내에는 아라고나이트의 잔류결정 및 잔류구조가 나타난다. 지화학분석 결과 아라고나이트, 방해석화작용을 받아 치환된 방해석(Neomorphic calcite; NC), 방해석으로 갈수록 Sr의 양은 감소하며, Mg의 양은 증가하는 경향을 보여준다. 또한 각각의 동굴에서 발견되는 동굴생성물들은 동굴에 따라 각기 다른 Sr과 Mg 성분을 보여주며, 이는 각 동굴 내로 유입된 동굴수의 화학조성이 모암에 따라 서로 차이가 있었음을 지시한다. 민물 속성작용에 의해 저마그네슘 방해석으로 치환된 동굴생성물의 안정동위원소 성분은 δ18O = -8.4～-6.8‰(PDB), δ13C = -8.7～-1.0‰(PDB)의 범위를 보여준다. 방해석화 작용을 받아 형성된 방해석의 탄소와 산소동위원소 성분이 변질되지 않은 아라고나이트와 서로 유사한 값을 보여주는 것은 치환작용이 반닫힌계(semi-closed system)에서 일어났음을 지시한다. 그러나 일부 산소동위원소 성분은 열린계(open system)에서 속성작용을 받은 것으로 나타난다.

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