Title: 자연계 지구물질 내 광물 및 화학적 공간분포 규명을 통한 지질과정의 시간적 진화양상 이해

[Abstract]
자연계 지구물질은 온도, 압력, pH, 산소 분압과 같은 열역학적 변수뿐만 아니라 반응속도 및 확산 등 동역학적 변수에 영향을 받아 형성된다. 특히, 지질학적 시간 단위에서의 환경 조건 변화는 광물의 성장 또는 퇴적 과정에 직접적으로 반영되어, 광물학적 및 지화학적 특징으로 지구물질에 기록되며, 과거 환경과 지질과정의 진화양상을 복원하는데 있어 중요한 단서를 제공한다. 그러므로 단일 광물 혹은 암석을 비롯한 단괴류, 나아가 퇴적물 코어 등을 세밀한 단위로 분절시켜 구성 광물종의 공간 분포에 대한 정보를 획득하는 연구가 필수적이라 할 수 있다. 이에, 마이크로미터 단위에서의 광물의 구조 및 화학조성에 대한 공간적 분해능을 확보하기 위해서 전자현미분석(electron microscope), 라만분광분석(Raman spectroscopy) 및 엑스선 광전자 분광분석(X-ray photoemission spectroscopy; XPS) 등의 다양한 분광분석 방법론을 통해 국내외 선도적 연구자들의 수많은 연구가 선행되어 왔다. 본 연구실에서는 현재까지의 선행 연구자들에 의해 개발된 방법론을 기반으로 대한민국 과학영토 내에서 자연계 지구물질을 세밀한 공간 단위에서 분석함으로써, 현재의 산출 형태를 갖추는데 관여한 지질학적 조건의 변동을 이해하고자 노력하고 있다. 대표적으로, 2016년부터 국내 연구진이 주도적으로 탐사하기 시작한 북극해 내에서 산출되는 망가니즈 단괴 및 코어 퇴적물의 광물학적-지화학적 분석을 통해 극지방 고환경 변동에 대한 이해를 추구하고 있다. 그 중, 적합한 실험 조건을 적용한 라만 분광분석을 통해 단괴의 성장에 따른 산화망가니즈 광물종의 변화를 직접적으로 관찰하였고(Kim et al., 2023, Chemical Geology) 이것이 북극해 수심에 따라 서로 다른 양상을 가지고 있음을 확인한 바 있다. 이 결과들은 북극해 망가니즈 단괴들이 비교적 기후 변동에 민감한 극지방 천해저 고환경 조건의 아카이브로 활용될 수 있음을 제시한다. 또한, 제주 현무암의 산출 깊이에 따른 감람석 반정 내 지화학적 공간 분포 양상을 탐구하여 확산 기반 화성활동 시간적 정보 획득을 시도하고 있다. 이와 같은 자연계 지구물질 내 광물학적-지화학적 공간적 분해능 확보는 직접적으로 관찰할 수 없는 지질과정의 시간적 양상을 정성 혹은 정량적으로 이해할 수 있는 단서를 제공할 것으로 기대된다.