서태평양 마젤란 해산군 다중핵 망가니즈 단괴의 미시적 특성과 형성 기작 연구 = Study of the Fine-scaled Properties and Formation Mechanism of Multi-nucleated Ferromanganese Nodules from Western Pacific Magellan Seamount

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 마젤란 해산군 OSM-XX 정상부에서 획득된 다중핵 망가니즈 단괴의 광물학적, 지화학적 특성을 파악하고 형성 과정을 규명하고자 하였다. 한국해양과학기술원에서 2021년 서태평양 실해역 탐사동안 OSMXX해산 정상부에서 다량의 망가니즈 단괴 시료를 획득하였고 그중 두 개의 핵을 가진 망가니즈 단괴 시료를 선정 하여 기초특성 분석을 진행하였다. 이를 위해 미세 X-선 형광분석을 이용하여 2차원 원소분포 및 정량분석을 진행하였으며 라만 분광분석을 통한 광물조성분석을 진행하였다. 장축 약 6.41 cm의 망가니즈 단괴는 두 개의 핵을 가지고 있었으며, 각각의 핵 부근과 핵 사이는 치밀한 구조로 구성되어 있었다. 또한 그 바깥은 퇴적물이 포함된 다공성의 두꺼운 층이 구성된 것을 확인할 수 있었다. 해당 단괴는 망가니즈 산화물에서 평균 2.35(0.95-4.64)의 비교적 높은 Mn/Fe비를 나타내었으며 이는 망가니즈 단괴 형성 과정에서 속성기원(Mn/Fe > 2.5)과 수성기원(Mn/Fe < 2.5)의 영향을 모두 받은 혼합기원 망가니즈 단괴임을 나타낸다. 세 방향을 따라 확인한 원소조성에 대한 수직변동이 핵을 중심으로 대칭을 보이지 않는 것으로 보아 각각 다른 핵을 가진 두 단괴가 융합되어 형성된 것을 지시한다. 광물학적 분석 결과 바깥쪽이 층상형 망가니즈 산화광물인 버나다이트로 조성된 것은 이후 수성기원으로 형성되었음을 지시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigates the mineralogical and geochemical properties of multi-nucleated ferromanganese nodule obtained from the tabletop of the Magellan Seamounts OSM-XX, aiming to elucidate their formation process. During the 2021 Western Pacific exploration conducted by the Korea Institute of Ocean Science and Technology (KIOST), ferromanganese nodule samples were collected from the OSM-XX seamount. A ferromanganese nodule sample with two nuclei was selected for geochemical and mineralogical analysis. Micro X-ray fluorescence (XRF) analysis was employed to conduct two-dimensional elemental distribution and quantitative analysis, while Raman spectroscopy was used for mineralogical composition analysis. The ferromanganese nodule, approximately 6.41 cm in the long axis, exhibited two distinct nuclei, each surrounded by a dense structure, with a porous, thick layer containing sediments on the outer surface. The manganese oxide layer of the nodule exhibited a relatively high Mn/Fe ratio of 2.35 (ranging from 0.95 to 4.64), indicating a mixed type origin influenced by both hydrogenetic (Mn/Fe <2.5) and diagenetic (Mn/Fe > 2.5) processes during its formation. Vertical variations in elemental composition along three directions, lacking symmetry around the nuclei, suggest the fusion of two separate nodules with distinct nuclei during formation. Mineralogical analysis revealed that the outer layer is composed of the manganese oxide mineral vernadite, indicating a subsequent hydrogenetic origin.