• 보존과학회지
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• 제35권5호
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• pp.392-402
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• 2019

전북 완주 신풍유적 출토 고려시대 슬래그와 송풍관을 대상으로 신풍유적의 야동기술(冶銅技術)성격을 확인하고, 납 원료산지를 추정하기 위해 납동위원소비를 실시하여 알아보았다. 성분분석 결과, Cu-Sn-Pb 삼원계 합금하는 과정에서 비롯된 슬래그와 송풍관으로 해석되었다. 금속현미경과 주사전자현미경(scanning electron microscopy-energy dispersive spectrometer) 분석결과, 동괴와 주석괴에 방연석을 첨가하여 완제품 제작을 위한 중간소재를 생성하는 합금단계에서 발생한 부산물로 추정된다. 납동위원소비분석 결과, 한국 남부 Zone III 지역의 광산에서 채굴된 방연석을 사용하여 합금한 것으로 판단된다. 송풍관은 송풍관의 외측으로 갈수록 Mullite가 검출되어, 1,000℃ 내외에서 조업이 이뤄졌을 가능성이 있다.

• 보존과학회지
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• 제35권3호
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• pp.209-216
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• 2019

청주 송절동유적 출토 마형대구 29점의 납동위원소비 분석결과를 활용하여 납의 원료산지를 확인하고, 출토지와의 연관성을 확인하고자 하였다. 먼저 동북아시아 방연석 분포도(Mabuchi, 1985) 대입결과 대부분 중국 남부영역 내에서 매우 밀집한 분포 경향성을 나타내었으며, 한반도 납동위원소 분포도 적용결과 전라도와 충청도 지역에 해당하는 영남육괴 및 옥천변성대 지역인 Zone 3으로 확인되었다. 따라서 청주 송절동유적 출토 마형대구는 출토지와 유사한 지역에 위치한 방연석 광산에서 채취한 원료를 사용하여 제작하였을 것으로 볼 수 있다. 이와 함께 한반도 마형대구 출토 중심지역에 해당하는 중서부지역의 미호천유역 및 안성천유역 출토 마형대구 38점의 납동위원소비 분석결과와 비교하여 해당 문화권 내 마형대구 제작에 사용된 납 원료산지의 연관성 및 지역적 특성을 확인하였다. 향후 시대적 지역적 특성을 나타내는 마형대구를 대상으로 한 납동위원소비 분석결과를 축적하여 추가적인 원료산지 비교분석 연구를 통해 한반도 출토 마형대구의 납 원료산지에 대한 종합적인 정보를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국광물학회지
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• 제23권2호
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• pp.125-139
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• 2010

광물학적 지구화학적 방법을 이용하여 송천 금은광산 광미 내 중금속 및 비소의 거동특성에 대해 연구하였다. 광미 내 광물조성은 X-선 회절분석, 에너지 분산분광분석, 전자탐침미세현미분석(EPMA)을 이용하여 조사하였고, 중금속과 비소의 농도와 화학적 존재형태는 각각 왕수분해법과 연속추출법으로 분석하였다. 광물학적 연구결과, 방연석, 섬아연석, 황철석, 석영, 그리고 스코로다이트로 구성된 수지상 광물집합체가 관찰되었으며, 특히 스코로다이트는 기질의 형태로 나타났다. 이러한 광물집합체 내 다양한 황화광물의 풍화반응 정도를 평가하고자 EPMA 분석을 실시하였으며 그 결과, 유비철석, 방연석, 섬아연석, 황철석 순으로 풍화반응성이 높은 것으로 평가되었다. 방연석의 풍화는 이차광물로 이루어진 누대구조가 특징적으로 관찰되었으며, 이러한 누대구조에서 다량의 앵글레사이트와 소량의 보이단타이트를 관찰하였다. 그리고 유비철석은 거의 모두 스코로다이트로 변질되어 스코로다이트가 기질의 형태로 존재하였으며 이러한 기질 내에서 유비철석보다 풍화반응성이 떨어지는 방연석, 섬아연석, 황철석 등이 관찰되었다. 유비철석으로부터 스코로다이트로 변질되는 과정 중 일부 비소는 용출되어 주변 환경에 악영향을 끼쳤을 것으로 판단된다. EPMA 정량분석결과로 볼 때, 이러한 스코로다이트는 안정도가 비교적 높음을 알 수 있었으며, 또한 안정한 스코로다이트는 광미를 피복하여 광미 내 다른 일차광물들의 풍화를 억제하는 것으로 생각된다. 이러한 원인으로 송천광미가 지표환경에 장기간 노출되었음에도 불구하고 초기 풍화진행단계의 특성을 보이는 것으로 판단된다. 본 연구의 광물학적, 지구화학적 연구결과를 종합해보면 현재 납과 비소가 이동성이 높은 형태로 존재하기 때문에 광미가 지표에 계속 노출되어 풍화반응이 지속된다면 그러한 유해원소들의 용출 가능성이 클 뿐만 아니라 스코로다이트의 안정도가 감소하여 비소의 재용출 가능성도 높아 송천광산의 환경위해성이 큰 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제17권2호
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• pp.115-139
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• 1984

본 논문에서는 경남일대 동 광화대에 위치하는 삼봉광산의 함 동-연-아연-은 열수 석영맥을 대상으로 황화 광석광물의 광물학적 특성을 규명하였다. 백악기 경상 퇴적 분지의 상부 지층인 칼크-알카리 화산암류 내에 발달된 $N-S{\sim}N13^{\circ}W/65{\sim}85^{\circ}W$의 제 단층 열극면 및 압쇄대를 따라 수 개조의 평행한 함 동-연-아연-은 열수 석영맥이 0.5-1.5Km 연장 부존되어 있다. 주 광석광물은 황동석, 방연석, 섬아연석, 황철석 등이며 맥석광물은 석영, 방해석, 견운모, 녹리석 등이다. 이들 광물로 구성된 함 동-연-아연-은 석영맥 내에 있어서 부광대의 발달은 구조 규제를 받고 있으며, 수평 및 수직적 방향에 있어서 조성광물의 대상분포 현상을 보여준다. 열수광화작용은 시기적으로 3회에 걸쳐 진행되었다. 광화 제 1시기(Stage I)는 미량의 황철석과 황동광이 수반하며 제 2시기에는 황동광, 방연광, 섬아연석과 극미량의 제유화 광물을 수반하는 개발대상의 석영맥(Stage IIa and IIb)이 형성되었고, 제 3시기에는 이들 석영맥의 약석대를 따라 최후의 방해석맥 (carbonate stage)이 형성되었다. 주조성 광물과 부성분 광물(황동석, 방연석, 섬아연석, 황철석, 유비철석, 백철석, 에나자이트)을 대상으로 물리적 특성을 실험하고, 광물의 형성단계, 부성분, 결정면의 방향과의 상관성을 밝히며 금속광물의 감정을 위한 제 자료를 제시하고자 반사도와 미경도를 실험 연구하였다 광화시기에 따른 반사력의 특성은 광화작용중 열수계의 물리 화학적 환경의 변화에 따른 광물의 성분 및 구조적 차이에 기인되는 것으로 고려된다. 섬아연석의 반사력과 굴절률은 Zn을 치환하는 철 함량에 정비례하며, //(100) 결정면에서 //(111) 결정면 보다 높은 값을 보여준다. 정성, 정량적인 부성분에 의한 내부반사(백색광하)를 +니콜하에서만 보여주는 경우 섬아연석은 정상 반사력의 값을 가지나, //니콜하에서도 내부반사를 보이는 것은 매우 상이한 spectral dispersion을 나타내는데, 내부 반사광과 같은 파장($544m{\mu}$, $593m{\mu}$, $615m{\mu}$)에서 선택반사 효과는 최대가 된다. 불투명 이방성 광석광물인 황동석은 2축성(-)이다. 표준 하중별로 실시한 빅카의 미경도 실험에서, 섬아연석은 100g 하중하에서 철함량이 8.05%에까지 증가함에 따라 미경도 값이 급격히 증가하나 철 성분이 더 많으면 다시 감소하는 경향을 보여준다. 섬아연석은 //(100) 결정면에서 //(111) 결정면보다 미경도 값이 크며, 방연석 //(111), //(210), //(100)의 순으로 결정방향에 따라 미경도 값이 작아진다. 경도가 작은 유화광물 일수록 indentation의 대각선 길이의 변화폭이 크며, 실험 광물에서는 황철석 섬아연광 황동광 방연광 순으로 증가된다. 한편 모든 실험 광물은 결정방향에 따라 각각 특징적인 indentation의 형태와 단구를 갖는데, 이는 광물감정과 결정면의 방향을 규명하는데 좋은 자료가 된다.

• 터널과지하공간
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• 제26권2호
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• pp.110-119
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• 2016

전남 해남에 위치한 ${\bigcirc}{\bigcirc}$광산의 광물찌꺼기를 이용하여 그라우트 재료로서의 활용 가능성을 평가하였다. 광물찌꺼기의 광물학적 특성을 살펴보기 위하여 XRD 분석을 실시하였다. 또한 광물찌꺼기와 시멘트를 3가지 비율로 혼합한 그라우트 재료의 물리적 및 역학적 특성을 살펴보기 위하여 양생기간에 따른 흐름도, 탄성파속도, 일축압축강도 시험을 각각 실시하였다. XRD 분석 결과에 의하면 본 광산의 광물찌꺼기는 대부분 석영, 방연석, 황철석 등의 광물들로 구성된 것으로 나타났다. 흐름시험 결과는 광물찌꺼기의 혼합비율이 높아질수록 흐름도가 감소하는 경향을 보였다. 탄성파속도는 흐름도와 마찬가지로 양생기간에 관계없이 광물찌꺼기의 혼합비율이 높아질수록 낮아지는 경향을 보였다. 일축압축강도 및 탄성계수 또한 양생기간에 관계없이 광물찌꺼기 혼합비율이 증가할수록 작아지는 경향을 보였다. 광물찌꺼기를 혼합한 그라우트 주입재의 물리적 및 역학적 특성만을 고려할 때 이들 결괏값은 그라우트 재료로서 충분히 활용 가능성을 가지고 있다고 판단된다. 하지만 광물찌꺼기내에 방연석과 황철석 등 금속광물이 포함되어 있어 지반 내 주입 시 환경오염을 일으킬 수 있으므로 향후 이에 대한 대책방안이 고려되어야 할 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제39권6호
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• pp.643-651
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• 2006

낙동 비소-비스무스 광상에서 산출되는 Pb-Ag-Bi-S계에 광물로는 방연석-마틸다이트(matildite) 고용체, 코살라이트(cosalite) 및 헤이로브스카이트(herovskyite)가 있다. 방연석-마틸다이트 고용체의 경우 자연비스무스와 더불어 황철석내의 틈을 채우면서 산출되는데, 불규칙한 모양을 이룬다. 코살라이트는 석영맥내에서 자연비스무스, 헤이로브스카이트 및 Bi-Te-S계 광물들을 포함하며, 타형의 독립된 결정으로 산출된다. 낙동광상에서 산출되는 마틸다이트는 $Ag_{1.07-1.11}Bi_{1.12-1.20}S_2$의 단성분 조성을 이루는 것므로 이상화학조성에 비해 $0.3{\sim}2.4$mole%의 $Bi_2S_3$가 초과 함유되어 있다. PbS와 $AgBiS_2$를 단성분하는 고용체의 경우 PbS는 약 54 mole% 이하의 함량을 나타내고, 그 이상의 경우는 관찰되지 않는다. 연구지역 코살라이트의 평균화학소성은 $Pb_{1.79}Bi_{2.29}Ag_{0.12}S_5$로서 순수한 코살라이트에 비하여서는 Pb가 결핍되어 있으며, Ag와 Cu를 각각 최대 1.47 wt.%와 0.27 wt.% 함유하고 있다. 헤이로브스카이트는 $Pb_{5.01}Ag_{0.26}Bi_{2.70}S_9$ 조성을 보이는데 $2Pb^{2+}$에 대한 $Ag^++Bi^{3+}$의 쌍치환과 더불어 $3Pb^{2+}$에 대한 $2Bi^{3+}$의 치환이 함께 일어난 것으로 여겨진다. 낙동광상의 Pb-Ag-Bi-S계 광물들의 생성 조건은 대략 $220{\sim}270^{\circ}C$ 온도와 200bar 미만의 압력인 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제45권6호
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• pp.623-641
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• 2012

장군 연-아연-은 광상은 열수교대형 광상이다. 모암변질시 원소 분산을 알아보기 위해 모암, 열수변질대 및 연-아연-은 광맥에서 시료를 채취하였다. 이 광상은 능망간석화작용과 돌로마이트화작용으로 구성된 열수작용이 현저히 인지된다. 모암은 돌로마이트와 석회암이며 구성광물은 방해석, 돌로마이트, 석영, 금운모 및 흑운모 이다. 연-아연-은 광맥과 접촉한 부분에서 관찰되는 능망간석대는 주로 능망간석이 산출되며 소량 방해석, 돌로마이트, 쿠트나호라이트, 유비철석, 황철석, 황동석, 섬아연석, 방연석 및 황석석 등이 산출된다. 연-아연-은 광맥으로부터 멀어짐에 따라 관찰되는 돌로마이트대는 주로 돌로마이트가 산출되고 소량 방해석, 능망간석, 황철석, 섬아연석, 황동석, 방연석 및 황석석 등이 산출된다. 모암변질시 주원소, 미량 및 희토류원소들간의 상관계수는 $Fe_2O_3(T)$/MnO, Ga/MnO 및 Rb/MnO(돌로마이트 및 석회암)가 정의 상관관계를 갖고 MgO/MnO, CaO/MnO, $CO_2$/MnO 및 Sr/MnO(돌로마이트)와 CaO/MnO 및 Sr/MnO(석회암)가 부의 상관관계를 갖는다. 모암변질시 이득원소들은 $Fe_2O_3(T)$, MnO, As, Au, Cd, Cu, Ga, Pb, Rb, Sb, Sc, Sn 및 Zn 이고 손실원소들은 CaO, MgO, $CO_2$ 및 Sr 이다. 따라서 CaO, $CO_2$, $Fe_2O_3(T)$, MgO, MnO, Ga, Pb, Rb, Sb, Sn, Sr 및 Zn 등의 원소들은 모암이 돌로마이트내지 석회암인 열수교대형 광상의 탐사에 지시원소로서 활용될 수 있을 것이다.

• 보존과학회지
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• 제20권
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• pp.23-30
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• 2007

호록 미륵사지에서 출토된 동경의 성분을 분석하여 어떠한 배합비로 주조하였는지 또한 금속조직 관찰을통하여 동경의 제작기법을 그리고 납동위원소비를 분석하여 동경에 쓰인 납이 어느 지역의 방연석을 사용한 것인지를 검토하였다. 동경의 성분분석 결과, Cu의 농도는 68.8-73.3wt% Sn의 농도는 21.6-24.9wt%로 나타났으며, Pb의 함량은 시료번호 미륵 2와 3이 미륵 4에 비해 높게 나타났다. 미세조직은 미륵 2와 3의 경우는 주조조직으로서 ${\alpha}$상과 ${\alpha}+{\delta}$상으로 이루어져 있었으며, 미륵 4의 경우는 마르텐사이트 조직이 관찰되는 것으로 보아 인위적인 열처리가 있었음을 알 수 있다. 납동위원소비를 통한 산지분석결과에서는 동경의 주조시 사용된 납의 경우 일본지역에서 쓰인 방연석과 깊은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 익산 미륵사지에서 출토된 동경의 제작기법 및 교류관계 등을 알아볼 수 알 수 있는 귀중한 자료로 활용될 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제28권3호
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• pp.279-292
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• 2015

밀양시 단장면에서 대규모의 아연-연 광화대가 최근 새롭게 발견되었는데 정각산층 내에 협재되어 있는 석회암층을 모암으로 하는 스카른광상이다. 본 연구에서는 야외조사를 통한 광화대의 분포를 파악하고, 광석시료의 암석학적 특징 및 스카른광물과 광석광물의 조성 연구를 통해 이 지역에 발달된 광화대의 특성을 파악하였다. 단장면 일대에 발달하는 광화대는 국전리 광화대, 고례리 광화대 및 구천리 광화대로 크게 3개의 지역에서 산출이 확인되며, 광화대는 주로 약 200-300 m 고도에서는 섬아연석이 주 광석광물을 구성하며, 고도가 높아질수록 방연석의 함량이 많아진다. 광석은 주로 단사 휘석대에 산출되며 암녹색 내지 암회색을 띠며 헤덴버자이트, 그로슐라, 양기석 및 녹염석 등의 스카른광물과 함께 수반되고, 액시나이트, 방해석 및 석영 등이 부성분광물로 산출된다. 광석광물로는 섬아연석과 방연석이 산출되는데 섬아연석은 내부에 황동석 및 방연석을 수반하거나 인접하게 산출하며, 단사휘석 및 녹염석과 함께 산출될 때 부광대를 형성한다. 섬아연석의 FeS의 함량은 1.53-23.07 mole%로 넓은 범위를 보이며, 관계화성암으로 추정되는 흑운모화강암에서 멀어질수록 그 함량이 현저히 낮아진다. CdS의 값은 0.22-0.93 mole% 범위를 보이며, 국전리 지역에서 구천리 지역으로 갈수록 감소하는 경향을 보인다. 이와 같이 밀양 단장면 일대에 발달하는 아연-연 광화대는 국전리 지역에서부터 구천리지역에 이르기까지 광화유체가 지속적으로 진화하면서 섬아연석의 조성도 순차적으로 변하고 온도가 감소하였을 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-15
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• 2008

가족광상은 풍암분지 북측에 분포하는 백악기 반상화강암의 열극을 충진한 백악기 함금 은 석영맥 및 방해석맥들로 구성된다. 함금 은 석영맥은 전형적인 복성맥의 산상과 함께 빗구조, 피각상 구조, 정동조직, 옥수질 석영 등의 천부 맥상 조직이 우세하게 나타난다. 석영맥 및 방해석맥들은 광화 1기에서 5기까지 구분되며 광화 중기 및 후기에서 집중적으로 금.은광화작용이 수반된다. 광화 중기에는 상대적으로 높은 금함량(${\sim}50$ atomic % Au) 및 철함량(${\sim}6$ mole % FeS)을 보이는 에렉트럼과 섬아연석, 황철석, 방연석, 황동석 등이 산출된다. 광화 후기에는 황철석, 황동석, 방연석 및 휘은석 또는 자연은 등의 함은광물과 함께 비교적 낮은 금함량($10{\sim}30$ atomic % Au)과 철함량(< 1 mole % FeS)을 갖는 에렉트럼 및 섬아연석이 산출된다. 광화 유체는 약 $360{\sim}150^{\circ}C$의 온도와 < 7.0 wt% NaCl 상당 염농도를 보이며, 광화가 진행됨에 따라 온도와 염농도가 함께 감소하는 경향을 보인다. 광화 유체의 산소동위원소비 값(${\delta}^{18}O$; -0.6{\sim}-6.7\;%o$)은 광화작용의 진행과 함께 지표수(또는 순환수)의 유입이 점증하였음을 시사한다. 이는 가족 금 은광상의 광화작용이 상대적으로 높은 온도와 염농도를 갖는 광화유체로부터 시작하여, 지표수 유입에 의한 희석 또는 혼입 작용에 의해 진행되었음을 시사한다. 따라서 가족 광상의 광석광물, 열수변질대의 산상, 유체포유물 및 동위원소 연구를 종합적으로 검토한 결과, 이 광상의 광화작용은 지표수의 다량 유입이 가능한 천부 지질환경에서 진행되었음을 시사하며, 성인적으로 백악기 화성활동과 관련된 저유황형 천열수 광상으로 해석된다.