• 한국광물학회지
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• 제21권4호
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• pp.349-354
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• 2008

경북 북부 지역, 낙동강 상류 배수유역의 기반암별 토양 점토광물의 분포 특성을 이해하기 위하여, 준정량광물학적 분석을 실시하였다. 화강암류 분포지역에는 캐올리나이트와 스멕타이트가 다른 기반암 지역에 비하여 상대적으로 많이 함유되어 있었다. 퇴적암 지역 토양에는 일라이트의 함량이 다른 점토광물에 비해 월등히 높고, 캐올리나이트, 스멕타이트, 전이형(녹니석-스멕타이트 혼합층 및 층간수산기 질석 등) 광물들이 소량 수반된다. 변성암류와 화산암류 지역은 일라이트와 캐올리나이트 함량이 화강암류와 퇴적암류 지역의 중간 정도이나, 전이형 광물의 함량이 조금 더 높았다. 토양 점토광물의 조성은 기반암의 광물조성 및 각 광물의 풍화도 차이와 관련성이 있다. 화강암류 지역 토양의 높은 캐올리나이트 함량은 사장석의 풍화작용에 기인하나, 국지적으로 높은 스멕타이트 함량은 모암의 부분적인 열수변질작용과 관련된 것으로 추정된다. 퇴적암 지역 토양에 특히 풍부한 일라이트는 대부분 모암에서 잔류한 것이다.

• 한국광물학회:학술대회논문집
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• 한국광물학회.한국암석학회 2003년도 공동학술발표회 논문집
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• pp.10-10
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• 2003

일라이트-스멕타이트 혼합층광물(I-S)은 열역학적으로 상호 대립적인 두 가지 모델로 이해되고 있다. 첫째, MacEwan 결정자 모델은 I-S를 5-20개의 스멕타이트와 일라이트 층으로 구성된 결정자로 해석한다. 이러한 모델은 분산과 재응집 과정을 기초로 하는 X-선 회절분석(XRD)에서 기인한 것으로 Reynolds의 XRD 모델과 동일하다. 둘째, 기본입자 모델은 I-S를 물리적으로 분리될 수 있는 최소 입자인 기본입자가 $c^{*-}$축 방향으로 응집된 응집체로 해석한다. 이러한 모델은 분산 과정을 기초로 하는 주사전자현미경(TEM) 관찰에서 기인한 모델이다. 강일모 등(2002)은 이 두 가지 모델을 비교함으로써 1< $N_{F}$<100/% $S_{XRD}$ ( $N_{F}$=평균 기본입자 층개수, %$S_{XRD}$=XRD 분석을 통하여 측정된 팽창성)을 도출하였다. 이 식은 기본입자모델과 Eberl & Srodon(1988)이 제시한 최대 팽창성(%$S_{MAX}$)을 동시에 해석할 수 있게 해준다. %$S_{MAX}$는 XRD 모델에서는 고려하지 않는 I-S 결정자 상$\cdot$하부에 존재하는 두 개의 0.5nm 규산염층을 하나의 스멕타이트 층으로 간주하여 얻어진 팽창성이다. Srodon et al.(1992)은 %$S_{MAX}$=100/ $N_{F}$을 제시하였으며, 강일모 등(2002)은 %$S_{MAX}$는 기하학적으로 기본입자가 무한적층을 하였을 때 관찰되는 %$S_{XRD}$와 동일함을 밝힌 바 있다. 만약, XRD 분석을 위한 시료 준비과정에서 I-S 결정자가 분산되었다가 재응집을 한다면, XRD에서 관찰되는 결과는 일차적으로 기본입자의 적층성에 영향을 받게 된다. 따라서, 기본 입자의 적층성은 XRD 분석을 이용하여 I-S 구조를 해석하는데 매우 중요한 요인이다. 본 연구는 기본입자의 적층성을 정량화하기 위해 %$S_{XRD}$=A/ $N_{F}$ (0$S_{MAX}$=100/ $N_{F}$로부터 얼마나 벗어나 있는가는 지시해 준다 금성산화산암복합체에서 산출되는 11개 I-S 시료와 14개의 Drits et al.(1998) 자료로부터 1nA=-0.14 $N_{F}$+4.7의 실험식을 도출할 수 있었으며, 기본입자의 적층성은 일차적으로 기본입자의 두께에 의해 영향을 받는 것으로 관찰되었다. Nadeau(1985)는 기본입자두께분포로부터 I-S 결정자의 팽창성을 측정하기 위하여 Ps=$\Sigma$p(N)/N을 제시하였다(Ps=스멕타이트 층 비율, N=기본 입자 층개수, p(N)=N의 확율). 그러나 위식은 실질적으로 %$S_{MAX}$를 제공해주기 때문에 %$S_{XRD}$를 유추하는데는 부적합하다. 본 연구는 이를 변형하여 Ps=$\Sigma$p(N)A(N)/N을 제시하였다(A(N)=N에 대한 A값). 위의 실험식을 사용하여 헝가리산 Zempleni 시료(15%$S_{XRD}$)의 기본입자분포로부터 %$S_{XRD}$를 계산한 결과, 16%$S_{XRD}$의 결과값을 얻을 수 있었다. 따라서, 본 연구에서 도출한 관계식들이 유효함을 확인할 수 있었다.계식들이 유효함을 확인할 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제15권2호
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• pp.95-103
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• 2002

본 연구는 일라이트-스멕타이트 혼합층광물(I-S)의 구조를 MacEwan 결정자 모델과 기본입자 모델을 통하여 살펴봄으로써, 팽창성(% $S_{XRD}$), MacEwan 결정자두께( $N_{CSD}$), 평균기본입자두께( $N_{F}$ ) 간의 관계를 정량적으로 해석하고자 하였다. 두 모델에 대한 비교를 통하여, % $S_{XRD}$, $N_{CSD}$, $N_{F}$ 는 서로 독립된 변수들이 아니고 I-S 구조 내에서 특정한 기하학적 관계를 가지고 있음을 알 수 있었다. % $S_{XRD}$는 단범위적층효과에 의해 $N_{CSD}$에 영향을 받고, $N_{F}$ 및 스멕타이트 층간개수( $N_{S}$ )와 $N_{s}$ =( $N_{F-}$1)/(100%/% $S_{XRD-}$ $N_{F}$ ) 관계가 성립함을 알 수 있었다. 특히, 이 관계로부터 % $S_{XRD}$와 $N_{F}$ 는 물리적으로 제한된 조건인 1< $N_{F}$ <100%/ % $S_{XRD}$를 만족해야 한다는 결과를 도출할 수 있었다. 본 연구는 이러한 물리적 제한조건을 이용하여, % $S_{XRD}$, $N_{F}$ , $N_{s}$ , 질서도 등을 종합적으로 해석하는데 유용할 것으로 사료되는 다이어그램을 제시하였으며, 금성산화 산암복합체에서 산출되는 I-S에 대한 XRD 자료를 이용하여, 이를 검증하였다. 또한, 자연상 I-S는 % $S_{XRD}$가 감소할수록, $N_{F}$ 는 물리적 상한조건인 $N_{F}$ =100%/% $S_{XRD}$에서 점차 멀어지게 됨을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 기본입자가 두꺼워질수록 적층능력이 감소하는 것에서 기인한 것으로 사료된다.다.하는 것에서 기인한 것으로 사료된다.다.

• 자원환경지질
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• 제45권2호
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• pp.71-78
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• 2012

일라이트-스멕타이트 혼합층광물(I-S)은 속성작용과 열수변질작용에 의해 생성되는 자생광물로 온도와 칼륨이온 농도가 증가할수록 일라이트가 증가하는 I-S 상으로 전이하기 때문에 에너지 및 광물자원탐사분야에서 지온계와 연대측정계로 널리 활용되고 있다. 일반적으로 I-S 층상구조를 이루고 있는 규산염층의 개수가 한정적이기 때문에 (보통 5 ~ 15개) 팽창도라 부르는 스멕타이트 함량(%S)이 이론치보다 낮게 나타나는 특징이 있다(이를 단범위적층효과라 함). 본 연구에서는 기본입자(I-S 결정자를 물리적으로 분리하였을 때 관찰되는 최소 단위체)가 면대면(face-to-face)으로 쌓여 I-S 층상구조를 이룬다는 기본입자모델을 적용하여 적층정도에 따른 팽창도 차이로부터 단범위적층효과를 정량화하고자 하였다(${\Delta}%S=%S_{Max}-%S_{XRD}$; $%S_{Max}$ = 기본입자가 무한적층을 하였을 때 팽창도, $%S_{XRD}$ = 기본입자가 제한적층을 하였을 때 팽창도로 통상 X-선 회절분석을 이용하여 측정함). 본 연구를 위하여 금성산화산암복합체(경북 의성)에서 산출되는 11개 I-S 시료로부터 1 ${\mu}m$ 이하 입도를 분리하여 $%S_{XRD}$와 평균부합성산란두께(average coherent scattering thickness)를 측정하였으며 이 두 값을 활용하여 평균기본입자두께($N_f$)와 $%S_{Max}$를 유도하였다. 연구결과, 팽창도가 20 $%S_{XRD}$ 지점에서 단범위적층효과가 최대로 발생하는 것을 관찰할 수 있었으며 이는 대략적으로 평균 3개의 규산염층으로 구성된 기본입자($N_f{\approx}3$)가 쌓여 I-S 층상구조를 이루고 있는 경우에 해당하였다. Kang et al.(2002)의 $%S_{XRD}$와 $N_f$ 다어그램을 이용하여 각 질서도(Reichweite)에 대한 $%S_{XRD}$ 범위를 유추해본 결과, 단범위적층효과로 인하여 $%S_{XRD}$값의 범위가 적층확률(junction probability)을 통하여 유도한 이론치보다 더 낮은 쪽으로 이동하는 현상을 관찰할 수 있었다. 또한, I-S 층상구조를 구성하는 기본입자의 두께가 I-S 질서도를 결정하는 주요 인자임을 재확인할 수 있었다.

• 광물과 암석
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• 제35권4호
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• pp.397-407
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• 2022

황사 구성 광물의 지질학적 근원을 추적하기 위해, 발원지인 몽골 남부 고비사막 기반암의 광물학적 특성을 분석하였다. 황사 발원지 기반암은 고생대 화산암 및 화산쇄설성 퇴적암, 고생대 화강암류, 중생대 퇴적암으로 구성되어 있다. 고생대 화산암 및 퇴적암은 매우 치밀하게 고화 및 변형되어 산지를 형성하며, 중생대 백악기 퇴적암은 고생대 화산암 및 퇴적암으로 이루어진 산맥 사이의 분지를 충전한다. 고생대층 암석은 녹니석과 사장석 함량이 높고, 녹색편암상의 변성작용을 받았다. 중생대 퇴적암층은 녹니석이 드물고, 스멕타이트, 일라이트-스멕타이트 혼합층, 카올리나이트 등의 점토광물이 풍부하다. 고생대 화강암류에는 각섬석과 흑운모가 특징적으로 함유되어 있다. 발원지 기반암의 광물학적 특성과 비교하면, 황사는 고생대층과 중생대층 기원 쇄설물의 혼합물이나, 중생대 퇴적암에 더 가깝다. 점토 함량이 높고, 덜 고화된 중생대 퇴적암류는 잘 부스러져 침식되기 쉬운 실트질 표토가 되어 황사 광물 구성에 기여한다.

• 자원환경지질
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• 제36권1호
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• pp.1-8
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• 2003

본 연구는 X-선분말회절(XRD)을 이용하여 감포와 연일에서 산출되는 벤토나이트에 대한 팽창성과 부합성산란영역크기(CSDs)를 측정하고, 이를 세계표준 벤토나이트(SAz-1, STx-1, SWy-2사 비교해 보고자 하였다. 에틸렌글리콜(EG)포화 시료에서 측정한 001 피크의 저각도 쪽 굴곡과 001 피크의 강도비(saddle/001 강도비)를 이용하여 감포와 연일 벤토나이트의 팽창성을 측정한 결과, 77-100% S$_{XRD}$를 보였으며, GP-56을 제외한 대부분은 무질서형 일라이트-스멕타이트 혼합층광물(RO I-S)로 구성되어 있었다. BWA(Bertaut-Warren-Averbach) 방법으로 CSDs를 측정한 결과, EG-포화시료의 001 피크는 혼합층에 의한 피크의 변형(Mering의 제 1 원칙)이 관찰되었으며, CSDs측정에 부적절하였다. 반면에, 300^{\circ}C$ 열-처리 시료의 001 피크는 혼합층에 의한 변형이 발생하지 않았으며 CSDs측정에 적합하였다. 열-처리 시료로부터 측정한 감포와 연일 벤토나이트의 평균 CSDs는 3.8-5.4층간으로 측정되었으며, 세계표준 벤토나이트와 비교하였을 때, CSDs 분포는 곤잘레스(STx-1)와 와이오밍(SWy-2) 벤토나이트와 유사하였다

• 광물과 암석
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• 제33권3호
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• pp.153-163
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• 2020

우리나라 제4기 고환경 변화 특성 규명을 위하여 수원시의 편마암 및 화강암 풍화대를 피복하는 적갈색 점토-실트 퇴적물 2개 단면(~3.5 m)에 대하여 광물 및 지화학 분석을 실시하였다. 퇴적층은 광물조성과 화학조성의 수직 변화를 기준으로 4개의 퇴적층(Unit 1-4)으로 구분되었다. 최하부 Unit 1은 K-장석 함량이 높은 사질 퇴적물로서 기반암 풍화물의 기여도가 높다. Unit 2는 전이층이며, Unit 3은 적갈색 점토-실트질 퇴적물로서 총점토 함량이 평균 58%이며, 주요 점토광물은 일라이트-스멕타이트 혼합층 광물과 수산기삽입질석/스멕타이트이다. Unit 3에는 사장석이 거의 함유되어 있지 않은 반면에, 그 풍화물인 고령토 광물의 함량이 다른 층들보다 높다. Unit 4는 전반적 광물조성과 화학적 특성이 Unit 3과 유사하나, 사장석과 녹니석의 함량이 더 높고 고령토 광물의 함량은 더 낮다. 단면내 화학성분 변화를 국내 타지역 적갈색 점토-실트층과 비교한 결과, Unit 3과 4는 풍성퇴적물의 범위에 포함되었다. 이 지역 퇴적 단면에서 고환경변화는 다음과 같이 해석된다. 기반암인 편마암과 화강암 풍화물이 침식되어 주변부에 사질 퇴적물로 퇴적되어 하부층(Unit 1, 2)을 이루고, 그 위에 빙하기의 점토-실트질 풍성퇴적물층(Unit 3)이 퇴적되었다. Unit 3은 간빙기의 풍화작용으로 풍화되어 전체적으로 적갈색 토양화되었다. 그 후 다시 빙하기로 접어들면서 최상부에 풍성퇴적물층(Unit 4)이 퇴적되었다.

• 한국광물학회지
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• 제4권1호
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• pp.1-10
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• 1991

토수다이트(tosudite)는 녹니석/스멕타이트의 규칙적 혼합층광물(regularly interstratified mineral of chlorite/smectite)로서, 성산광산 주변의 열수변질작용을 받은 백악기 황산응회암층 내에서 발견된다. 이 광물은 주로 일라이트, 딕카이트, 나크라이트 및 석영에 수반되어 산출되며, 때로는 흑색의 납석 내 공극을 나크라이트 또는 석영과 함께 채우기도 한다. X-선회절분석, 화학분석, 시차열분석, 열중량분석 및 적외선 분광분석에 의하여 성산 토수다이트는 dioctahedral chlorite와 dioctahedral smectite가 1:1로 규칙적으로 혼합층을 이룬 광물임이 확인되었다. EPMA분석과 ICP-MS 분석에 의하면 성산 토수다이트는 많은 양의 알루미늄을 포함하고 있으며, 철과 마그네슘의 양은 적다. 또한 상당한 양의 리듐(0.42 wt.%)을 함유하고 있다. 성산 토수다이트의 구조식은 산소 50을 기준으로 할 경우 다음과 같다. :$(K_{0.73}Na_{0.02}Ca_{0.07})(Si1_{13.23}Al_{2.77})(Li_{0.52}Mg_{0.08}Mn_{0.01)Fe^{3+}_{0.07}Al_{12.33})O_{40}(OH)_{20}$ 화학분석치로부터 성산 토수다이트는 리튬을 함유하는 돈바사이트(donbassite)와 층간이온이 칼륨인 바이델라이트(beidellite)의 혼합층광물임을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 열분석과 적외선흡수광분석 자료에서도 확인된다. 성산광산 주변의 열수분대에 의하면, 성산 토수다이트의 생성 온도는 초기 딕카이트화작용과 후기 알바이트화작용의 중간에 해당하는 $110{\circ}~270{\circ}C$로 추정된다.

• 한국광물학회지
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• 제29권2호
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• pp.79-87
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• 2016

황사는 태양광, 대기 가스, 에어로졸, 해양생태계와 상호작용하여 지구 기후에 영향을 미치며, 광물특성은 이와 같은 황사와 환경의 상호작용 이해에 필수적이다. 이 연구에서는 2015년 2월 22일 인천광역시 덕적도에서 포집된 황사시료의 광물특성을 분석하였다. X선회절분석(XRD) 결과, 층상규산염광물이 총 62 wt%이었는데, 일라이트류 점토광물(일라이트 및 일라이트-스멕타이트 혼합층)이 55%로 함량이 가장 높았으며, 그 외 녹니석이 5%, 캐올리나이트가 2% 정도 함유되어 있었다. 비층상규산염 광물로서 석영 18%, 사장석 10%, K-장석 4%, 방해석 5%, 석고 1% 등이 함유되어 있었다. 주사전자현미경(SEM)과 에너지분산분광분석(EDS)에 의한 황사 개별 입자의 광물학적 분석에서도 유사한 조성이 얻어졌다. 황사의 주성분인 극미립 층상규산염광물입자에 대하여 투과전자현미경(TEM) 및 EDS 분석을 실시한 결과, 다양한 성분비율과 혼합양상을 보이는 일라이트류 점토광물이 주요 광물로 확인되었다. SEM 형태 관찰에 의하면 황사입자들은 점토광물이 주성분인 덩어리, 혹은 점토광물로 피복된 석영, 장석, 운모 입자들로 구성되어 있었다. 석고가 점토와 함께 황사입자표면에서 자주 관찰된 반면, 이전에 황사입자에 흔히 수반되는 것으로 보고된 섬유상 방해석은 드물어서, 황사 이동 중에 방해석이 산성대기오염물과의 반응에 의하여 석고로 변한 것으로 추정된다. 2015년 분석 결과는 황사와 환경의 상호작용 모델링을 위한 광물의 대표 특성 수립에 기여할 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제30권1호
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• pp.11-19
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• 2017

전남 나주시 장동리 지역의 화강암 풍화대를 피복하는 적갈색 점토-실트 퇴적물 단면(~2 m)에 대하여 광물학적 및 지화학적 특성 분석을 실시하였다. 퇴적물은 주로 석영(50%)과 점토광물(45%)로 구성되어 있으며, 소량의 K-장석, 침철석, 적철석, 깁사이트로 구성되어 있다. 점토광물은 일라이트(일라이트, 일라이트-스멕타이트 혼합층), 질석(질석, 수산화-Al 질석), 고령석(캐올리나이트, 할로이사이트) 계열의 점토광물로 구성되어 있다. 광물 및 화학조성의 수직 함량변화는 미미하며, 사장석과 녹니석이 전반적으로 결핍되어 있으나 최상부에 소량 함유되어 있다. 점토광물의 주성분이 일라이트 계열이므로 퇴적물의 기원물질은 주변 고령토질 화강암 풍화물이 아니라, 먼 기원지에서 유래한 풍성퇴적물로 판단된다. 현생 황사의 광물조성과 비교하면, 퇴적 후의 심한 화학적 풍화작용으로 사장석과 K-장석이 거의 없어지고, 석영과 점토광물로 구성된 광물학적 특성을 갖게 되었다. 풍화과정에서 사장석과 녹니석은 각각 고령토 광물과 질석으로 변질되었으며, 함철 유색광물의 풍화과정에서 침철석과 적철석이 침전되어 퇴적물이 적갈색을 띠게 되었다. 이 지역의 적갈색 점토-실트는 한반도 타지역 풍성퇴적물과 광물학적 및 지화학적 특성을 공유하므로 풍성퇴적물로 추정되지만, 이에 대해서는 퇴적물 연대측정이나 동위원소 분석 등의 추가 검증이 필요하다.