• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.261-271
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• 2022

인도네시아 칼리만탄 남동측에 위치하는 아셈-아셈분지(Asem-Asem Basin)에서 길이 540.3 m의 AA-1 시추코어를 획득하였고, 이 시추코어에 포함된 석탄층과 석탄질 셰일에서 6개의 석탄층 가스 시료를 채취하였다. 아셈-아셈분지에서 채취된 석탄층 가스의 성분, 탄소동위원소(δ¹³C_CH4, δ¹³C_C2, δ¹³C_CO2), 수소동위원소((δD_CH4), 탄화수소지표(C_HC), 이산화탄소-메탄지표(CDMI)의 분석을 통하여 이들의 기원과 메탄생성경로를 해석하였다. AA-1 시추코어는 최하부에 메라투스섭입복합체(Meratus subduction complex)의 일부로 해석되는 사문암 기반암 상부에 석탄층과 석탄질 셰일을 포함하는 쇄설성 퇴적암(SU-1)과 석회암(SU-2)이 순차적으로 놓인다. 석탄층과 석탄질 셰일(SU-1)은 소규모 하천 주변의 습지에서 형성된 것으로 해석된다. SU-1에서 채취된 석탄층 가스의 탄화수소가스를 100%로 환산한 메탄 함량은 87.35~95.29% 범위이고, 에탄 함량은 3.65~9.97% 범위이다. 석탄층 메탄의 탄소동위원소(δ¹³C_CH4) 값은 -60.3~-58.8‰ 범위이고 수소동위원소(δD_CH4) 값은 -252.9~-252.1‰ 범위이다. 석탄층 에탄의 탄소동위원소(δ¹³C_C2) 값은 -32.8~-31.2‰ 범위이고, 석탄층 이산화탄소의 탄소동위원소(δ¹³C_CO2) 값은 -8.6~-6.2‰ 범위이다. 석탄층 이산화탄소는 탄소동위원소값과 이산화탄소-메탄지표 도표에서 비생물기원(abiogenic origin)에 도시되었고, 기반암인 메라투스섭입복합체에 포함된 이산화탄소가 단층 통하여 이동된 것으로 해석된다. AA-1 시추코어 석탄층 가스의 메탄생성경로는 동위원소, 탄화수소지표, 이산화탄소-메탄지표 분석을 바탕으로 일차적인 미생물 메틸발효작용과 이산화탄소환원작용의 혼합으로 해석되며, 열기원 비해성 석탄형 가스의 영향을 받은 것으로 해석된다.

• 환경생물
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• 제27권4호
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• pp.353-362
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• 2009

This study attempted to compare the litter decomposition rate of Arundinella hirta and Miscanthus sinensis var. purpurascens which collected from serpentine soil acting potentially toxic concentration of heavy metals and non-serpentine soil by using the microcosm method for 192 days under constant humidity and $23^{\circ}C$. The contents of Ni, Fe, Mg and Cr in the serpentine and nonserpentine soil originated litter showed high differences between them. The litter samples from serpentine site have lower C/N than non-serpentine litter, but the soluble carbohydrate content was shown almost similar between two plant litter. The mass loss rates of leaf litter from serpentine area were slower than those from non-serpentine site. During the experimental period, the remained dry weight of A. hirta and M. sinensis var. purpurascens litter collected from serpentine site were 64.7%, 65.0% of initial dry weight and litter samples from non-serpentine site showed 54.2%, 50.7%, respectively. K and Na were leached rapidly at the initial decomposition periods, but Ca showed immobilization and other metal elements reserved at the decomposing litter for a long time. The decomposing A. hirta litter from non-serpentine soil showed higher values of $CO_2$ evolution, microbial biomass-C, and microbial biomass-N than those in serpentine soil originated litter acting nutrient stresses and exhibited rapid decay rate. The microbial biomass and microbial respiration of decaying litter were positively correlated with litter decomposition rate, and these relationships showed more rapid slope in non-serpentine soil originated litter than that in serpentine soil.

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.339-352
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• 2022

환경 기준 항목이 증가하거나 강화되면서 지질기원에 의한 중금속 오염사례가 증가하고 있으며, 토양이나 지하수의 기준치 초과양상에서 자연적 기원인지 인위적 기원인지 구분해야 할 필요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 전국 지화학도 자료에 대한 통계적 처리와 높은 지질축적지수 분포 지역의 지화학적 특성을 평가하여 중금속 원소들의 지질기원 발생요인을 규명하였다. 지화학도가 작성된 Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V, Zn 등을 대상으로 하였으며, 초염기성암 또는 초고철질암에서 기원한 Co, Cr, Ni, V이 요인 1로, 비철금속 황화광물에 기인한 Cu, Pb, Zn가 요인 2로 구분되어졌다. 특히 충청지역의 사문암체 분포지역에서 요인 1에 의한 중금속 지질기원 부화현상이 주로 나타나며 이를 포함한 인근지역에서도 오염 위험이 있다. 요인 2의 경우 태백산 및 경남 광화대 등지의 비철금속 광화지역 뿐만 아니라 국내의 전반적인 금-은 광화대 지역에서도 지질기원 부화현상이 우려된다.

• 자원환경지질
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• 제37권5호
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• pp.477-497
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• 2004

충남 홍성 및 광천 지역에는 두 초염기성암들이 선캠브리아기의 편마암 복합체내에서 격리된 암체로서 산출된다. 이 암체들은 북북동 방향으로 수백 미터 신장되었고, 인접한 변성퇴적암류와 거의 수직 단층관계로 접해 있다. 이 암석들은 듀나이트 및 하즈버자이트로 등립상-모자이크 조직 및 원생입상 조직을 보이고, 드물게 잔쇄반상조직을 보이기도 한다. 이 암석들은 다양한 양의 높은 포스테라이트 조성의 감람석, 마그네슘비의 사방휘석과, 트래모라이트에서 마그네시안 조성의 각섬석, 부 구성광물로 첨정석, 사문석, 녹리석, 자철석, 금운모, 활석 등을 포함하는데 이는 주변암인 편마암 복합체 및 변성 염기성암(각섬석, 흑운모, 사장석, 알칼리 장석, 석영)과 구분이 된다. 화학적으로 이들 초염기성암은 높은 마그네슘비 및 전이 원소 함량, 낮은 알칼리원소 함량, 결핍된 비호정 원소 함량을 보인다. 상관계수에서 높은 정의관계가 함철 원소 쌍, 비호정 원소 쌍, 함철원소와 SiO$_2$ 또는 $Al_2$O$_3$ 원소 사이에서 나타났고 부의 상관관계가 Ni 및 주 원소 사이에서 나타났다. 이들 결과들은 변질의 증가에 따른 함 철 및 $Al_2$O$_3$광물의 증가와 함마그네슘 광물의 감소를 의미한다. 계산된 지질온도계와 광물 조합은 초염기성암이 녹색편암상에서 각섬암상 범위 조건에서 변성 받았음을 암시한다. 전 세계 유사암체와 비교해, 홍성 및 광천 초염기성암들은 희토류를 포함한 비호정성원소에서 결핍된 특징을 보였는데 이는 이 암석이 결핍된 맨틀로부터 유래되었음을 암시한다. 이런 홍성 및 광천 지역 초염기성암의 전체적인 특징은 알파인형 초염기성암 중 특히 천부 맨틀 판 형의 경우와 유사하다.

• 자원환경지질
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• 제47권5호
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• pp.467-477
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• 2014

자연발생석면은 사문석군 석면의 모암인 초염기성암 외에도 탄산염암 및 편암, 염기성암을 모암으로 산출될 수 있다. 하지만 사문석군 석면의 모암인 초염기성암에 비해 탄산염암에서 발생하는 각섬석군 석면의 광물학적 특성에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서, 이 연구에서는 탄산염암 및 편암을 모암으로 하는 자연발생석면에 대한 광물학적 특성을 연구하고 그 기원에 대해서 고찰하고자 하였다. 연구지역은 충남 서산시 대산읍 대로리 일대로 주된 연구대상은 서산층군 내 석회암 및 편암이며 시대미상의 암맥에 의해 관입되거나 습곡과 단층에 의해 교란되었다. 시료채취는 탄산염암과 편암의 접촉부에서 침상의 결정들이 관찰되는 노두를 선정하여 진행하였다. 광물조성 및 동정을 위해 PLM, XRD, EPMA 및 EDS 분석을 실시하였으며 각섬석의 형태 관찰을 위해 SEM 분석을 실시하였다. 또한 BSEM 이미지 분석을 통해 미세조직을 관찰하였다. XRD와 PLM을 통해 광물동정 한 결과 탄산염암에서는 양기석-투각섬석이 산출되었으며 석면형 결정의 정벽은 치밀하게 얽힌 침상이거나 비석면형의 결정이 벽개면을 따라 석면형으로 발달해가는 것을 확인하였다. EPMA 분석결과 탄산염암에서 산출되는 석면은 양기석-투각섬석으로 총 Fe 함량은 3~17%였다. Fe 함량이 10% 이상인 경우 양기석으로 정의되므로 이는 고용체 관계인 두 종 모두가 산출됨을 의미하며 이는 XRD 분석결과와도 일치했다. BSEM 이미지 분석을 통해 양기석-투각섬석 형성과정에서의 잔류조직을 관찰한 결과 백운석-투각섬석-투휘석으로 이어지는 일련의 전진변성단계의 잔류조직과 투휘석-투각섬석-활석으로 이어지는 후퇴변성단계의 잔류조직이 관찰되었다. 이들 연구 결과를 종합해 볼 때, 탄산염암에서 발생하는 석면은 열수변질작용으로 형성되는 것으로 사료되며 또한 비석면형의 결정이 풍화와 침식을 받는 경우 잠재적으로 석면형으로 발달 가능성이 있으므로 관리가 필요할 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제46권5호
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• pp.375-390
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• 2013

켄티차(Kenticha) 희유원소(Ta-Li-Nb-Be) 광화대는 에티오피아 남부의 오피올라이트 습곡-쓰러스트 복합체내에 위치하고 있으며, 1980년대 에티오피아-구소련간 수행된 공동탐사 프로그램을 통해서 처음 발견되었다. 켄티차 희유원소 광화대는 남쪽에서 북쪽으로 덜미다마(Dermidama), 킬킬리(Kilkele), 슈니힐(Shuni Hill), 켄티차, 부포(Bupo) 페그마타이트를 포함한다. 켄티차 페그마타이트는 남북방향의 사문암과 활석-녹니석 편암층을 평행하게 관입하고 있으며, 대략 연장 2 km, 폭 400-700 m로 노출되어 있다. 켄티차 페그마타이트는 내부적으로 대상(zoning)을 이루고 있으며, 광물조합에 따라 하부 석영-백운모-조장석 화강암, 중부 백운모-석영-조장석-미사장석 페그마타이트, 상부 스포듀민-석영-조장석 페그마타이트로 세분된다. 주성분, 미량성분(Rb, Li, Nb, Ta, Ga), 원소비(K/Rb, Nb/Ta, Mg/Li, Al/Ga)는 페그마타이트의 분별작용과 고화작용이 하부에서 상부 페그마타이트로 진행되었음을 시사한다. 반면에 일반적인 페그마타이트 멜트의 분화양상과 달리 켄티차 페그마타이트의 Mg/Li 비는 상부 페그마타이트로 가면서 증가하는 양상을 보인다. 이러한 양상은 후기 마그마성 열수변질 또는 상부 초염기성암과의 반응 결과로 해석된다. 켄티차 페그마타이트의 희유원소 광화작용은 상부 페그마타이트에 집중되며, 최대 $Li_2O$ 3.0%, Rb 3,780 pm, Cs 111 ppm, Ta 1,320 ppm, and Nb 332 ppm을 함유하고 있다. 켄티차 페그마타이트에서 광석광물은 주로 탄탈라이트, 스포듀민, 레피돌라이트가 산출되며, 탄탈라이트는 거정의 석영-스포듀민과 상대적으로 세립의 당상 조장석과 함께 산출된다. 탄탈라이트는 $Mn^*$과 $Ta^*$ 값에 근거할 때 Mn-탄탈라이트로 분류된다. 거정질과 세립의 탄탈라이트는 조성($Mn^*$, $Ta^*$, Nb/Ta) 차이가 명확히 나타나며, 거정질 탄탈라이트는 세립의 탄탈라이트에 비해 Ta이 강하게 부화되며 Nb은 결핍되어 있다. 결론적으로 켄티차 페그마타이트에서 희유원소 광화작용은 마그마 멜트의 분별작용 최후기에 형성되었다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제51권1호
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• pp.4-31
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• 2018

영종도 중산동 신석기시대 토기를 광물조합에 따라 크게 4유형(I-형; 장석질 토기, II-형; 운모질 토기, III-형; 활석질 토기, IV-형; 석면질 토기)으로 구분하였다. 토기는 전반적으로 불완전 소성을 경험하였으며, 상대적으로 점토함량이 높은 I-형에서 산화도가 낮은 것으로 나타났다. 활석이 다량 포함된 III-형은 스멕타이트 군에 속하는 사포나이트를 포함하여 탄소제거 속도가 다소 느렸던 것 으로 판단된다. IV-형 토기는 적색도가 가장 높고 균일한 특성을 보여 산화정도가 가장 좋았다. 특히 I-형 토기의 기벽 안쪽에는 약 1mm 두께의 유기질 기원 고착 탄화물(C; 33.7 wt.%)이 검출되었으며, 외면에 방사상 균열이 깊게 형성되어 있는 것으로 보아 조리용 토기의 반복적 열 충격의 영향으로 해석된다. I-형을 제외한 토기를 모두 저장용으로 볼 때, 활석과 투각섬석을 포함한 토기는 액체 저장에 용이한 재료적 특성을 가진다. 한편 광물조성이 다양하고 물성이 약한 II-형은 단순 저장용으로 이용되었을 것으로 보았다. 국내 활석 및 석면광산은 경기 및 강원, 충북 일부와 충남지역에 집중적으로 분포하며 활석과 투각섬석은 서로 수반광물로 산 출 될 가능성이 높다. 중산동 유적과 이들 광산의 거리 및 지형적 분포를 고려할 때 원료채취의 가능성은 있으나 개연성은 높지 않은 것으로 판단된다. 중산동 일대에는 활석 및 투각섬석을 형성시킬만한 사문암과 같은 초염기성암체가 확인되지 않는다. 한편 영종도 북서측에 운모편암을 협재한 석회암과 흑운모화강암이 분포하고 있어 과거 소규모 암체가 형성되었을 가능성도 배재할 수 없다. 따라서 중산동 유적 외에 활석 및 투각섬석을 포함하는 토기에 대한 자료를 축적하고 주변지역에 대한 보다 정밀한 암석 및 토양조사가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 중산동 유적 토기의 소성온도는 유형별 구성광물의 안정범위를 통해 해석하였으며, I-형 토기는 $550{\sim}800^{\circ}C$, II-형, III-형, IV-형 토기는 모두 $550{\sim}700^{\circ}C$로 추정된다. 이들의 물성 및 소성도에 영향을 미친 요소는 온 도뿐만 아니라 점토의 종류와 입도 및 소성유지 시간 등이다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.313-331
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• 2022

무기 자연 수소(H₂)는 천연가스의 주요 구성성분이지만, 청정 및 재생 가능한 에너지로써 글로벌 에너지 분야에서 그 중요성이 다소 과소평가되고 있다. 이 논문은 우리가 과거에 생각했던 것보다 훨씬 광범위한 환경에서 무기 자연 수소가 대륙 암석권에서 대량 생성된다는 최근 논문들을 바탕으로 자연 수소의 발생 기작과 이와 관련된 다양한 지질학적 특징들을 검토하였다. 지금까지 확인된 자연 수소의 주요 근원암은 (1) 초고철질암, (2) 철(Fe²⁺)이 풍부한 암석으로 구성된 강괴, (3) 우라늄이 풍부한 암석이다. 이 암석들은 선캄브리아 시대 결정질 기반암 그리고 중앙 해령과 대륙기반의 오피올라이트(ophiolite), 페리도타이트(peridotite) 암체에서 사문암화된 초고철질암과 밀접하게 관련된다(Zgonnik, 2020). 이 근원암들에서 자연 수소를 생성하는 무기적 작용은 (a) 광물(예, 감람석)의 Fe²⁺이 산화되는 동안 물의 환원, (b) 방사성 붕괴로 인한 수전해, (c) 규산염 암석의 기계적 파괴(예, 단층) 동안 물과 표면 라디칼의 반응 등이며, 자연 수소는 자유 기체(51%), 다양한 광물 내의 유체포유물(29%), 지하수의 용존기체(20%) 형태로 발견된다(Zgonnik, 2020). 우리나라의 경우 아직 자연 수소 연구가 수행되지는 않았지만, 경상분지 내 무기 자연 수소의 생성과 부존 가능성은 두꺼운 퇴적분지 내에서 초고철질암, 층간 현무암층과 철/구리 부화대 존재, 그리고 페름기-제3기 동안 능동적 대륙 연변부에서 여러 번의 화성활동 등을 포함한 지질학적/지구화학적 특성을 고려하면 상당히 높은 것으로 평가된다. 최근 지질 기원의 자연 수소를 연구/탐사하는 국외 학자들과 산업체들은 가까운 미래에 자연 수소가 깨끗하고 재생 가능한 획기적인 에너지원 역할을 할 것으로 전망하고 있다. 따라서 우리나라에서 자연 수소의 경제적 활용을 위한 부존지 발견 여부와 상관없이 지하의 암석-유체 상호작용에 관한 통합 연구를 통해 아직 밝혀지지 않은 자연 수소의 성인과 탐사는 차세대 핵심 연구임이 분명하다.

• 자원환경지질
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• 제56권3호
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• pp.343-363
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• 2023

인도네시아 술라웨시는 니켈 라테라이트 광상의 세계적인 산출지로 인도네시아 니켈산업의 급속한 성장을 견인하고 있다. 활성경계부 지구조환경과 열대우림기후 그리고, 세계적 규모의 동부 술라웨시 오피오라이트(ESO)로부터 니켈 라테라이트 광상이 형성되었다. 술라웨시에 부존하는 니켈 라테라이트 광상의 특성을 이해하는 일은 니켈자원 탐사에 있어 매우 중요하다. 이 논문에서는 술라웨시 5개 지역에서 수행된 니켈 라테라이트 광상 탐사사례들을 보고한다. 지표지질조사, 트렌치 및 채굴적 단면조사, 암석기재, 전암화학 분석 및 시추탐사자료 해석 등 다양한 탐사활동들을 토대로 술라웨시 니켈 라테라이트 광상에 대한 지역별 특성들을 보고한다. 인도네시아 니켈산업의 요충지인 '남동부-암'(Southeast-Arm) 북동부에 위치하는 모롬보와 모로왈리 지역에서는 오피오라이트가 광역적으로 분포하고, 전형적인 사프로라이트형 광상이 고품위로 부존한다. 지형기복이 니켈 품위와 광체 기하를 제어하며, 절리와 가니어라이트맥이 조밀한 곳에서 고품위로 산출되는 경향이 있다. 남동부-암 남부 티낭게아와 남팔랑가 지역에서는 신생대 퇴적층으로 구성되는 오버버든(overburden)이 니켈 라테라이트 광상 상위로 놓이므로 탐사 시에 파악해야 할 주요 인자이다. 오버버든에도 불구하고, 가니어라이트맥과 함께 함니켈-사문석류로 구성되는 고품위 사프로라이트형 광체가 10 m 내외 두께로 발달하여 경제성을 확보한다. 이와 달리, '동부-암(East-Arm)' 북부 암파나 지역은 니켈 라테라이트 광상이 저품위로 부존하며, 라테라이트 프로파일이 미성숙하다. 이는 지구조 융기에 따른 삭박률이 니켈 라테라이트 광상의 형성 속도를 앞지른 결과로 생각된다. 이 논문에서 다루어진 탐사사례들은 니켈 라테라이트 광상의 부존특성과 광화 규제요인의 유기적인 상호작용을 보여준다.

• 한국광물학회지
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• 제15권2호
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• pp.122-131
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• 2002

옥천대 변성 이질암에 분포하는 백운모, 녹니석 및 흑운모는 각기 다른 크기에서 intergrowth와 interlayer 된 것을 전자현미분석(EPMA) 배면 산란 전자상(BEI) 관찰 및 투과 전자현미경(TEM)을 이용한 lattice fringe 상 관찰을 통한 연구에서 밝혔다. 이들 세 광물은 편광현미경 관찰에서도 intergrow된 것이 관찰되며 EPMA 분해능 이하의 크기에서는 interlayer된 것으로 보인다. 다시 말하면, EPMA 분석 자료는 흔히 백운모/녹니석(M/C), 흑운모/녹니 석(B/C), 백운모/파이로필라이트/녹니석(M/Py/C), 흑운모/파이로필라이트/녹니석(B/Py/C) 또는 흑운모/백운모/녹니석(B/M/C)과 같이 두 개 이상의 phyllosilicate 광물의 혼합 형태로 나타난다. BEI 관찰에서는 세 광물(백운모, 녹니석 및 흑운모)이 하나의 입자 안에서 다양한 크기로 섞여 있는 것으로 나타나며, TEM lattice fringe 상 관찰과 제한 시야 전자 회절상 관찰에 의하면 이들 세 광물 사이의 interlayering은 석류석대 변성암에서까지 관찰된다. TEM 관찰 결과 녹니석대 변성암에서는 M/C와 함께 7-$\AA$ layer(사문석, 녹니석의 전신)가 -$10\AA$ layer(백운모) 내에 100~200 $\AA$ 크기로 inter-layer된 것이 밝혀졌다. 흑운모대 변성암으로 가면 7-$\AA$ layer는 크기와 발견 횟수가 감소하고 10-$\AA$ layer는 녹니석(14 $\AA$)과 개별 layer 수준에서 interlayer된다. 석류석대 변성암에서는 7-$\AA$ layer는 더 이상 관찰되지 않으며 10-$\AA$ layer(흑운모)가 녹니석과 50~100 $\AA$ 크기로 interlayer된다.(BEI, TEM). 석류석대 변성암에서는 비교적 큰 크기(1000~2000 $\AA$)의 intergrowth가 흔히 관찰된다. 그러나 세 개의 변성대 암석은 모두 TEM 관찰에서 7-, 10-, 또는 14-$\AA$ layer들이 몇 개의 layer 단위에서 서로 interlayer된 것을 보여준다. 이와 같은 결과는 백운모, 녹니석 및 흑운모와 같은 변성 광물들이 비평형 광물 반응으로 만들어 졌으며 그 결과 불균질한 광물로 되었다는 것을 암시한다.