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산지 규암 토양의 광물학적 및 지구화학적 특성과 풍성 기원

Mineralogy, geochemistry, and eolian source of mountain soils on quartzite
지질학회지 제55권 제1호, 2019.2, 87-103 (17 pages)
DOI :10.14770/jgsk.2019.55.1.87
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초록
한반도 토양에 퇴적한 광물먼지 입자는 기반암 풍화물인 토양광물입자와 구분이 명확하지 않아 토양내 풍성물질의 추적이 어렵다. 이 연구에서는 기반암 풍화의 영향이 적은 규암지역 산지토양의 광물 및 지구화학 분석을 실시하고, 광물먼지의 주요 기원지인 고비사막 토양과 비교하였다. 규암 풍화과정에서 새로운 토양광물이 생성되지는 않았다. 실트이하 입도의 토양을 분석한 결과, 규암의 풍화로 생성될 수 없는 점토광물(44%), 사장석, K-장석 등이 함유되어 있어서, 대부분 풍성기원으로 해석되었다. 규암지역 토양의 주요 점토광물은 히드록 시Al삽입질석(HIV)이며, 고비 토양의 주요 점토광물은 일라이트-스멕타이트류 점토광물이다. 규암 산지에 퇴적한 풍성 점토광물의 일라이트 층간 K가 산성토양환경에서 용탈되고, 히드록시Al 이온이 삽입된 HIV가 생성되었다. 규암 토양의 Si/Ti, Al/Ti, Fe/Ti비는 고비사막 토양과 유사하였고, Na/Ti, Ca/Ti, Mg/Ti, K/Ti비는 고비사막 토양과 비교하여 감소하였다. 이러한 화학조성변화는 광물먼지가 퇴적 후에 겪은 화학적 풍화에 기인한다. 규암 토양의 희토류 원소조성은 고비 토양과 매우 유사하다. 이상의 결과로부터 한반도 토양에 장거리 이동광물먼지 입자들이 상당히 퇴적되었음을 알 수 있다.

Eolian particles are difficult to distinguish from soil particles originating from chemical weathering of local bedrocks. In this study, we conducted mineralogical and geochemical analyses on high mountain soils developed on quartzite because of little contribution of quartzite to fine fractions of soils. Quartzite was disintegrated into sand and coarse silt particles without a neoformation of soil minerals. X-ray diffraction analyses showed that silt fractions of soils contained a large quantity of clay minerals (44%) together with plagioclase and feldspar, which could not be formed by quartzite weathering. Thus, clay-silt particles in soils were deposited via eolian process. The major clay minerals in the quartzite soils are hydroxy-Al interlayered vermiculite (HIV), whereas those in the Gobi desert soils, the major source of the mineral dust, are illite-smectite series clay minerals. In acidic mountainous soil environments, interlayer K was leached from illite layers of eolian clay minerals to form vermiculite, followed by intercalation of hydroxy-Al ions into vermiculite. The ratios of Si/Ti, Al/Ti, and Fe/Ti of quartzite soils were similar to those of Gobi desert silts. The ratios of Na/Ti, Ca/Ti, Mg/Ti, and K/Ti decreased in comparison to those of Gobi silts, attributed to the chemical weathering of mineral dust after deposition. The rare-earth element compositions of quartzite soils are very similar to those of Gobi soils. The results suggest the significant deposition of clay-silt particles originating from long-range transported mineral dust on Korean soils.

목차
요약
ABSTRACT
1. 서론
2. 시료 및 실험방법
3. 결과
4. 토의
5. 결론
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