초록
투명한 발틱 호박을 $300^{\circ}C$에서 10분 동안 열처리할 때 썬 스팽글(sun spangle)을 생성하는 호박과 생성하지 않는 호박의 구분이 뚜렷하여 이러한 변화의 원인을 호박 매질의 성숙도와 내포물 분석을 통하여 밝히고자 하였다. 현미경으로 관찰한 결과, 두 종류의 시료 내에 함유된 내포물의 색상에서 차이를 보였으며 열처리 후 나타난 썬 스팽글에서는 미세한 틈(fissure)과 굴절률 차이를 나타내는 내포물을 확인할 수 있었다. 각 시편의 DR방식의 적외선 분광분석 스펙트럼은 열처리 전과 후에 뚜렷한 변화가 일어나지 않아 열처리 전후 화학 성분에는 변화가 없을 것으로 판단되고 원 시료들의 1000~600 $cm^{-1}$ 영역에서 스펙트라 차이를 나타내고 있어 이로 인한 성분 차이가 있을 것으로 추측된다. 이차이온질량분석(TOF-SIMS)을 통한 표면 분석에서는 썬 스팽글이 생성하지 않는 원 시료(PA)에 탄소 관련된 peak의 세기가 강하고 산소 peak이 약해 성숙 정도가 썬 스팽글을 생성하는 원 시료(SPA)보다 더 클 것으로 판단되었다. 또한 열중량분석-시차주사열용량분석(TG-DSC)의 열적 거동이 달라 두 시편의 화학성분에 차이가 있을 것으로 판단되는데, 이는 두 시료가 산지는 같을지라도 지질 연령이 달라 화학성분에 차이가 나타나는 것으로 보이며 이에 대해서 자세한 조사가 필요하다. 한편, 썬 스팽글을 생성하는 호박에서는 내포물의 열처리에 의한 물리적인 부피 팽창이 일어났으나 썬 스팽글이 생성되지 않은 호박은 상대적으로 미미한 팽창만 보였다. 그 원인을 조사하기 위하여 Attenuated Total Reflectance (ATR) 방식의 FTIR 분석을 수행한 결과, 썬 스팽글을 생성하는 호박은 1019 $cm^{-1}$의 peak을 나타내고 887 $cm^{-1}$의 세기가 강하게 나타나는 반면 썬 스팽글을 생성하지 않은 호박에서는 887 $cm^{-1}$의 세기가 상대적으로 약하고 1019 $cm^{-1}$의 peak은 존재하지 않았으며 1000~600 $cm^{-1}$에서 흡수밴드의 차이를 보였다. 열처리 후 썬 스팽글의 생성은 이들 흡수 스펙트럼의 차이를 나타내는 성분과 호박의 성숙도에서 기인된 매질 중합체의 열팽창률의 차이에서 비롯된 것으로 판단된다.
The maturity of amber matrix and inclusion was studied to explore the effect of heat treatment on the formation of the sun spangle in the transparent Baltic amber from Gdansk, Poland. Optical microscope revealed two types of inclusions in the original amber samples. The inclusions in the amber which had sun spangle were dramatically expanded by the heat treatment, comparing to those without sun spangle which contains fissure and shows different refractive index. The amber sample which didn't show sun spangle after the heat treatment showed a strong carbon related peak in TOF-SIMS spectra and weak oxygen related peak. it means that the maturity of this amber sample is comparatively higher than the one with spangle. The two amber samples show similar IR spectra before the heat treatment. However, the amber which had sun spangle exhibited an additional 1019 $cm^{-1}$ absorption peak and a more intense 887 $cm^{-1}$ peak. The different chemical compositions between the two types of amber is believed to be due to the different absorption spectra between 1000~600 $cm^{-1}$. According to the study of DSC analysis, the two samples show different DSC profiles. Although they have the same geological origin, their geological ages are different and have different chemical compositions. Thus, they exhibited different behavior after the heat treatment. The formation of sun spangle seemed to depend on the difference in the heat expansion rate of amber matrix with different maturity and chemical compositions.
