광물학│암석학
2011 추계지질과학연합학술발표회 초록집 225
제주도 우도의 홍조단괴 해빈 퇴적물의 광물학적 특성
강서구․윤성준․노 열
*전남대학교 지구환경과학과, [email protected]
제주도 우도 서쪽 해빈에서 발견된 홍조단괴는 탄산염광물로 추정되는 해빈퇴적물로 형성 원인과 광물학적 특성에 관하여 많은 관심이 있으나 아직까지 정확한 형성원인과 광물학적 특 성에 대해서 밝혀진 바 없다. 본 연구에서는 제주도 우도의 서쪽 서광리 해빈에 생성되는 홍조 단괴의 광물학적 특성을 밝히고 생성되는 홍조단괴의 형성원인을 밝히고자 하였다. 연구지역 인 우도 주변의 수온은 연중 19℃ 정도, 수심이 대부분 17 m 이하이다. 이 연구를 위하여 제주 도 우도에서 직경 5-7 cm의 홍조단괴를 채취하였다. 해수의 화학적 특성을 알아보기 위해 pH 측정과 ICP-AES분석을 실시하였다. 또한 채취한 홍조단괴를 이용하여 탄산염광물 침전 미생 물을 농화배양하고 미생물의 종분석을 위해 16S rRNA 분석 중에 있다. 탄산염광물의 침전실 험은 D-1배지에 농화 배양한 미생물을 1% 접종한 후, 다양한 농도의 Ca/Mg-acetate (0, 30, 100 mmol)을 첨가하여 배양 하였다. 홍조단괴는 XRF, XRD, SEM-EDS분석을 실시하여 광 물학적 특성을 분석하였다.
일반적인 방해석(CaCO
3)의 화학적인 형성조건은 상온에서 염기성환경(pH=9.3-9.8)과 높 은 포화도(SI=1~1.4)에서 형성된다고 알려져 있다. 하지만 제주도 우도 해수의 pH와 ICP- AES 분석결과 우도 주변 해수에는 낮은 pH=6~7와 미량의 Ca
2+농도(400 ppm)로 포화도가 낮 아 화학적인 탄산염광물 형성이 어려운 것으로 판단된다. 홍조단괴의 XRF 정량 분석결과 약 46%의 CaO와 5% MgO가 분석되어 Mg와 Ca 비율이 9:1인 Mg가 풍부한 방해석으로 판단되 었다. 또한, XRD 분석결과 홍조단괴의 d(104) 피크는 2.99Å으로 방해석 결정구조내에 Ca 대 신 Mg가 치환되었기 때문으로 판단된다. 홍조단괴의 SEM-EDS 분석결과 능면체 모양의 방 해석이 관찰되었고 그 화학조성은 대부분 Ca, Mg, O 성분이 대다수를 차지하고 있다. 탄산염 광물의 침전실험은 배양 시작 7일 후 부터는 모든 군에서 침전물이 발견되었다. 그 침전물의 XRD분석결과 Mg 성분이 풍부한 방해석이 관찰되었다. SEM-EDS 분석결과 모든 군에서 능 면체 모양의 방해석이 발견되었고 Ca/Mg acetate 농도가 진할수록 표면의 크기와 거칠기가 증 가 하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 방해석 주변에 미생물이 생성한 것으로 추정된 Mg와 Si 성분이 풍부한 세포외중합물질(EPS)이 발견되었는데 이 물질이 핵이 되어 조류나 파도에 의 해서 반복적으로 뒤집히면서 핵을 중심으로 동심원상으로 성장하여 탄산염광물이 생성되는 것으로 판단된다.
이처럼 우도 해변에 서식하는 토착 미생물이 생물학적 과정을 거치면서 세포벽에 EPS를 형 성하고, EPS가 핵이 되어 해양적 환경 속에서 성장하여 천연적인 방해석을 침전하는 것으로 판단된다. 이와 같은 토착미생물은 탄산염광물화를 통한 이산화탄소 고정과 저감방법에도 효 율적으로 응용될 수 있을 것으로 사료된다.
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