경주시 양북면 단층암의 광물 조성과 입도 분포 특징

Abstract

경주시 양북면 용당리에 발달한 단층암을 대상으로 X선 회절 분석(XRD), 광학현미경 분석, 레이저 입도 분석, 프랙탈 차원 분석을 적용하여 단층암의 광물 조성과 미구조, 잔류입자의 분포 특성을 연구하였다. 단층핵은 약 1.5 m 두께로 발달하며 이 중 각력대는 약 1.2m, 단층핵의 가장 중심부인 비지대는 평균 20cm의 얇은 두께로 노출되어 있다. 각력대에서는 석영, 장석류 등의 조암광물이 주 구성 광물로서 산출되고 비지대에서는 녹니석, 일라이트 등의 점토광물이 주 구성 광물로서 산출된다. 단층암에서 빈번하게 산출되는 맥상광물, 황철석, 변질 광물 등은 단층활동과 더불어 열수변질 작용이 수반되었음을 시사하고 있다. 현미경에 의한 구획 점셈(box counting), Image J에 의한 영상분석 및 레이저 입도 분석에 기초한 프랙탈 차원값은 단층암의 입자 파쇄 특성을 잘 보여준다. 세 가지 방법으로 구한 프랙탈 차원값(D)은 각력대에서 비지대로 갈수록 그 값이 증가하고 비지대 내에서는 공통적으로 높은 차원값을 갖는다. 비지대 내에서는 D값의 변화가 상대적으로 적으며, 일정한 경향성이 나타나지 않는다. 이는 각력대에서는 입자들의 대량파쇄가 우세하게 발생하고, 단층운동이 계속되어 생성된 비지대에서는 입자의 마모가 보다 우세하게 발생하였음을 시사한다. 연구지역 단층암의 광물 조성과 입자 분포 특성은 다중 단층 운동과 열수변질 작용이 본 연구지역 단층대의 진화에 큰 영향을 끼쳤음을 지시한다. 단층암에서의 프랙탈 차원값이 측정 기법에 따라 차이가 발생하므로 프랙탈 차원값의 상대적인 비교는 보다 신중히 이용되어야 될 것으로 생각된다. This paper is focused on mineral compositions, microstructures and distributional characters of remained grains in the fault rocks collected from a fault developed in Yongdang-ri, Yangbuk-myeon, Gyeongju City, Korea, using X-ray diffraction (XRD), optical microscope, laser grain size analysis and fractal dimension analysis methods. The exposed fault core zone is about 1.5 meter thick. On the average, the breccia zone is 1.2 meter and the gouge zone is 20cm thick, respectively. XRD results show that the breccia zone consists predominantly of rock-forming minerals including quartz and feldspar, but the gouge zone consists of abundant clay minerals such as chlorite, illite and kaolinite. Mineral vein, pyrite and altered minerals commonly observed in the fault rock support evidence of fault activity associated with hydrothermal alteration. Fractal dimensions based on box counting, image analysis and laser particle analysis suggest that mineral grains in the fault rock underwent fracturing process as well as abrasion that gave rise to diminution of grains during the fault activity. Fractal dimensions(D-values) calculated by three methods gradually increase from the breccia zone to the gouge zone which has commonly high D-values. There are no noticeable changes in D-values in the gouge zone with trend being constant. It means that the bulk-crushing process of mineral grains in the breccia zone was predominant, whereas abrasion of mineral grains in the gouge zone took place by continuous fault activity. It means that the bulk-crushing process of mineral grains in the breccia zone was predominant, whereas abrasion of mineral grains in the gouge zone took place by continuous fault activity. Mineral compositions in the fault zone and peculiar trends in grain distribution indicate that multiple fault activity had a considerable influence on the evolution of fault zones, together with hydrothermal alteration. Meanwhile, fractal dimension values(D) in the fault rock should be used with caution because there is possibility that different values are unexpectedly obtained depending on the measurement methods available even in the same sample.