• 한국광물학회지
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• 제31권4호
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• pp.307-323
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• 2018

인성광상은 옥천누층군의 황강리층 내에 발달한 열극 충진 함 금-은 및 베이스 메탈 석영맥 광상이다. 광상 생성에 기여한 맥들은 녹니석화, 규화작용, 견운모화 그리고 탄산염화 작용 등 다양한 변질양상 및 광석 광물에 따라 네 시기로 구분된다. 첫 번째 시기(stage 1)에는 자형의 황철석 및 유비철석과 함께 투명하고 경제적 광석이 나타나지 않는(barren) 석영맥이 나타난다. 두 번째 시기(stage 2)에는 자형 석영 결정의 석영맥이 형성되며, 유비철석, 섬아연석, 황동석, 황철석 및 방연석이 나타난다. 세 번째 시기(stage 3)에는 유백색 석영맥과 소량의 섬아연석이 나타난다. 네 번째 시기(stage 4)에는 자형의 석영 결정을 포획한 방해석맥이 나타나며, 모암 내 탄산염 변질과 함께 소량의 유비철석, 황철석, 방연석, 섬아연석 및 황동석이 산출된다. 각 시기별 유체 포유물은 주로 염 결정이 포함되지 않은 다양한 밀도의 수용액 유체 포유물이 대부분이다. 각 시기의 균질화 온도(Th: $^{\circ}C$)와 염 농도(NaCl equivalent wt%)는 다음과 같다; 시기 1 ($270{\sim}342^{\circ}C$ 그리고 1.7~6.4 wt%), 시기 2 ($108{\sim}351^{\circ}C$ 그리고 0.5~7.5 wt%), 시기 3 ($174{\sim}380^{\circ}C$ 그리고 0.8~7.5 wt%) 그리고 시기 4 ($103{\sim}265^{\circ}C$ 그리고 0.7~6.4 wt%). 넓은 범위의 균질화 온도와 염농도는 광화 유체가 천수의 혼입에 의한 냉각과 희석이 있었을 가능성을 지시한다. 0.5~1.5 km의 인성광상의 계산된 고심도는 천열수 환경을 지시한다.

• 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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• 제19권spc호
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• pp.193-206
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• 1986

A number of auriferous veins occur in the Precambrian metamorphic terrain from Chungju to Mugeug district. These gold (-silver) deposits consist mainly of the fissure-filling quartz veins intruding the Precambrian gneiss or schist and Jurassic or Cretaceous granite. These gold (-silver) deposits can be 'divided into two mineralization epochs, (a) gold-rich veins related to Daebo igneous activity, and (b) gold-silver veins related to Bulgugsa igneous activity. These two groups of ore deposits with different generation can be characterized by the mode of occurrence of ore vein and the ore mineral associations. The auriferous quartz veins of Taechang and Boryeon mines associated with late Jurassic igneous activity are massive in character, and show the simple mineral assemblages and low Ag/Au ratio in the ores, representing a single mineralization system. The ore minerals are predominantly quartz containing minor or trace amonts of pyrrhotite, sphalerite, galena, pyrite, chalcopyrite and electrum. Electrum is closely associated with pyrrhotite and has chemical compositions from 61.4 to 78.5 atomic % Au. Fluid inclusion data suggest that ore minerals were deposited at temperatures between 238 and $390^{\circ}C$ from $CO_2$-rich fluids. The gold and/or silver-bearing quartz veins of Geumwang mine related to middle Cretaceous igneous activity are characterized by the multistage history, diverse mineral assemblages with high Ag/Au ratio in the ores. The ores of Geumwang mine have two contrasting mineral assemblages (1) pyrite+galena+sphalerite+arsenopyrite+electrum+argentite, representing the higher gold mineralization, and (2) pyrite+chalcopyrite+ galena +sphalerite+ arsenopyrite+silver sulfosalts+ electrum+ native silver+argentite, representing the higher silver mineralization. Electrum is closely associated with pyrite and has chemical compositions from 11.2 to 49.9 atomic % Au. The depositional environment during the higher gold mineralization can be estimated as the range of both temperature and sulfur fugacity, T= $200{\sim}300^{\circ}C$, log f ($S_2$) = $10^{-10}{\sim}10^{-15}$. The higher silver mineralization may be interpreted to have formed a range of falling temperature ($150{\sim}200^{\circ}C$) and low sulfur fugacity($10^{-10}{\sim}10^{-15}$). These temperature data are consistent with homogenization temperatures of fluId inclusions in quartz. Thus, the gold veins related to the Daebo igneous activity may be formed by the environment of higher temperature and pressure than the gold-silver veins associated with the Bulgugsa igneous activity.

• 자원환경지질
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• 제8권1호
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• pp.25-56
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• 1975

Most fluorite deposits of South Korea are distributed in three metallogenic zones namly as: Hwacheon, Hwangangni and Geumsan metallogenic zones. Fluorite deposits of each zone show The characteristic features owing to the geological setting, the structural patterns and their forming processes. deposits of the Hwacheon metallogenic zone are wholly fissure filling hydrothermal veins emThe bedded in shear fractures of the granite gneiss or schists of Precambrian age or in the cooling fractures of the granite and acidic hypabyssal rocks which are assumed to be a differentiated sister rock of the granite. Localization of most fluorite veins of the region is structurally controlled by NW and EW fracture systems and genetically related to the granite intrusion which ascertained as motivating rock of the fluorite mineralization. Fluorites are in most cases accompanied by quartz, chalcedony mainly and rarely agate, calcite, barite and sulphide base metals in some localities. The deposits of the Hwangangni metallogenic zone were formed at the last stage of hydrothermal polymineralization of W, Mo, Cu, Pb, Zn. The majority of the fluorite ore bodies were originated from replacement in limestone beds of Great Limestone Series or in calcareous interbeds of metasediments, whereas some cavity-filling ore bodies were embedded in phyllites and schists of the Ockcheon system and along the fissures in the replaced beds which were originated by volume decrease. The localization of fluorite deposits in this region is genetically related to the Moongyong granite which has been dated as middle Cretaceous, and controlled structurally by the $N20^{\circ}{\sim}50^{\circ}W$ extension fracture system or axial planes of folds, and by faults of NE direction that acted as paths of ore solution. The deposits of the Geumsan metallogenic zone are seemed to be formed through the similar process as that of Hwangangni metallogenic zone, but characteristic distinctions are in that they are more prevailing fracture filling veins and large number of the deposits are localized in roof-pendants or xenolithes of limestone in granites and porphyries. Igneous rocks that presumably motivated the mineraltzation are middle Cretaceous Geumsan granite and porphyries. Metallogenic epoch of the fluorite mineralization of South Korea are puesumably limited in early-middle Cretaceous. Studies of the fluid inclusions in fluorites of the region reveal that the homogenization temperature of the fluorite deposits are as follows: Hwacheon metallogenic zone : $95^{\circ}C{\sim}165^{\circ}C$; Hwangangni metallogenic zone : $97^{\circ}C{\sim}235^{\circ}C$; Geumsan metallogenic zone : $93^{\circ}C{\sim}236^{\circ}C$. Judging from the above results, the deposits of the Hwancheon region were formed at the epithermal stage, and those in the Hwangangni and Geumsan regions, were deposited at epithermal stage preceded by mesothermal mineralization of small scale in which some sulphide minerals were deposited. The analytical data of minor elements in the fluorites reveal that ore solutions of Hwangangni metallogenic zone seemed to be emanated in more acidic stage of magma differentiation than Hwacheon metallogenic zone did.

• 자원환경지질
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• 제31권6호
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• pp.463-472
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• 1998

이 연구는 과테말라 에스탄시아 데 라 비르겐 (Estancia de la Virgen) 지역에 분포하는 광화대의 산상과 광물특성을 밝혀내기 위해 수행되었다. 이 연구를 위해 1:2,000 축척의 정밀광상 지질조사가 이루어졌다. 금-은 광화작용은 산 아구스틴 (San Agustin) 단층과 카바나스 (Cabanas) 단층사이의 단층 블럭내에 발달하며 단층구조에 의한 규제를 받았다. 금은 미량에서 부터 최고 72 g/t, 은은 미량에서 초고 180 g/t까지의 품위를 보인다. 정밀광상 지질조사에 의하면 석영맥은 북동방향으로 연장 500 m 이상 추적되며 연속성은 불량하지만 1,000 m 이상 연장되는 양상을 보인다. 석영맥에서의 광물생성순서는 3개 단계를 나눌 수 있다. 1단계에는 황철석, 방연석, 섬아연석, 황동석이 일차 금-은 광물과 수반되며 2단계에는 휘동석, 코벨라이트, 리나라이트와 같은 Cu-Bi-Au-Ag 황화광물이 형성되었으며 이들은 대체로 방연석이나 황동석의 미세구조에 침착-부화되었다. 3단계에는 방연석, 섬아연석의 탄산염화작용, 방연석의 표성부화작용이 지표환경에서 일어났다. 이 과정에서 용탈된 일부 은이 지하수면 근처에서 산화작용이 일어나는 동안 동광석이나 방연석에 침착되었다. 섬아연석과 황동석에서 각기 Fe와 Zn의 함량이 적은 것은 이들 광물이 비교적 저온에서 형성되었음을 의미하며 이는 이전에 연구된 유체포유물의 균일화온도와도 일치한다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.473-476
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• 2004

In this study, hydrochemical studies of thermal waters in the Bugok and Magumsan areas showing geothermal anomalies were carried, and the applicability of ion seothermometers and multiple mineral equilibrium approach was examined to estimate their potential deep reservoir temperatures. Typical thermal waters of the two areas are clearly grouped into two major types, according to water chemistry: Na-Cl type (group A) and Na-SO4 type (group D). Compared to group A, group B and C waters show some modifications in chemistry. Group E waters show the modified chemistry from group D. Geothermal waters from the two areas showed some different chemical characteristics. The thermal waters of group A and B in Magumsan area are typically neutral to alkaline (pH=6.7 to 8.1) and Cl-rich (up to 446.1 mg/L), while the waters of group D and E in Bugok area are alkaline (pH=7.6 to 10.0) and SO$_4$-rich (up to 188.0 mg/L). The group A (Na-Cl type) and group D (Na-SO$_4$ type) waters correspond to mature or partially immature water, whereas the other types are immature water. The genesis of geothermal waters are considered as follows: group A and B waters were formed by seawater infiltration into reservoir rocks along faults and fracture zones and possibly affected by fossil connate waters in lithologic units through which deep hot waters circulate; on the other hand, group D and E waters were formed by the oxidation of sulfide minerals (mainly pyrite) in surrounding sedimentary rocks and/or hydrothermal veins occurring along restricted fracture channels and were possibly affected by the input and subsequent oxidation of S-bearing gases (e.g. H2S) from deep thermal reservoir (probably, cooling pluton). The application of quartz, Na-K, K-Mg geothermometers to the chemistry of representative group A and D waters yielded a reasonable temperature estimate (99-147$^{\circ}C$ and 90-142$^{\circ}C$) for deep geothermal reservoir. Aqueous liquid-rich fluid inclusions in fracture calcites obtained from drillcores in Bugok area have an average homogenization temperature of 128$^{\circ}C$, which corresponds to the results from ion geothermometers. The multiple mineral equilibrium approach yielded a similar temperature estimate (105-135$^{\circ}C$ and 100-14$0^{\circ}C$). We consider that deep reservoir temperatures of thermal waters in the Magumsan and Bugok areas can be estimated by the chemistry of typical Na-Cl and Na-SO$_4$ type waters and possibly approach 105-135$^{\circ}C$ and 100-14$0^{\circ}C$.

• 암석학회지
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• 제21권3호
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• pp.277-285
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• 2012

제주도 사라봉 부근의 산지등대, 비석거리에서 나타나는 하와이아이트에는 티탄이 풍부한 각섬석(캘수타이트)과 사장석이 반정으로 나타난다. 또한 휘석, 감람석 미반정을 포함하며, 인회석과 소량의 K장석 래스도 나타난다. 캘수타이트는 자형 또는 반자형으로 불투명광물 반응연을 가진 반정으로 주로 산출되며, 해안가 시료의 캘수타이트는 산화철 형태로 치환되어 각섬석 가상을 관찰할 수 있다. 아주 드문 형태로 휘석 결정 내에 캘수타이트가 반응연 관계로 나타나는 형태를 볼 수 있으며, 이를 통해 유체에 의한 2차적인 수화반응이 있었음이 추정된다. 압력-$Al^T$ 지질압력계 관계식에 적용하여 결정화작용 압력을 추정한 결과, 산지등대의 시료에서는 약 6.3 kb, 비석거리의 경우 약 4.9 kb의 값을 얻을 수 있었다. 이를 통해 산지등대의 각섬석은 비석거리에 형성된 각섬석보다 더 깊은 곳에서 유체의 유입이 있었으며, 자형 반정의 형태와 인회석 포유물의 존재로부터 호스트마그마로부터 결정화작용을 통해 성장되었을 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제26권1호
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• pp.41-54
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• 1993

경상분지 남동부에 위치한 울산광산은 석회암을 교대한 전형적인 calcareous skarn강상으로 Fe W광화작용 이외에도 Cu, Pb, Zn, As, Bi, Ni, Co, Cr, Ag, Sn, In, Te, Sb 등이 수반되는 다금속광화작용의 특성을 보여주고 있다. 본 광상은 직립에 가까운 파이프상 광체로 산출되며, 자철석과 함께 북측의 혼펠스와의 경계부근에 회중석이 부분적으로 광염되어 있다. 본 광상의 스카른대는 석회암 및 혼펠스를 교대한 괴상 스카른과 양자를 각기 절단하는 맥상스카른으로 구분된다. 괴상스카른은 석회암 기원의 스카른이 주체를 이루며, 이러한 스카른대는 규회석 스카른, 석류석 스카른, 단사휘석-석류석 스카른, 단사휘석 스카른으로 분류되며, 부분적으로 스카른대 주변부를 따라 거정질 방해석대가 존재하고 있다. 스카른 진화과정은 초기스카른 및 후기스카른의 두 시기로 분류되며, 초기스카른은 prograde한 스카른 생성시기로 초기에는 규회석, Mg-rich 단사휘석, Al-rich garnet가 주로 정출되며 광석광물은 거의 불모한 시기이나, 초기스카른의 말기로 진행됨에 따라 자철석과 회중석이 정출된다. 그리고, 후기스카른의 전반기까지는 Fe-rich 단사휘석, Fe-rich garnet와 함께 자철석 회중석이 연속적으로 정출되었으나, 후기스카른의 중기부터는 Ni, Co, As, Cu, Zn, Fe, Bi 등의 황화광물이 정출되는 다금속광화 작용의 특정을 보인다. 또한, 최후기 열수작용시기에는 섬아연석과 방연석 등의 Base-metal 황화광물이 주로 정출되는 연 아연 광화작용의 양상을 나타낸다. 이러한 각 광화시기별 스카른 광물과 광석광물의 변화양상은 고온의 열수용액이 천부로 유출되는 과정에서 광화용액의 온도가 급격히 떨어진 결과 (telescope)에 기인된 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제31권2호
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• pp.89-99
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• 1998

한국의 금은광화작용은 쥬라기 대보화성활동 (121~183 Ma) 및 백악기 불국사화성활동 (60~110 Ma)과 밀접한 연관성을 보이며, 이러한 열수광맥형 금은 광산에서 산출된 유비철석은 광물공생관계 또는 생성환경에 따라 현저한 조성 변화를 나타내고 있다. 쥬라기 금광단일형 광상에서 산출된 유비철석은 비교적 높은 As함량 (29.68~33.46 atomic %)으로 균질한 조성을 나타내며, 유비철석 지질온도계에 적용하면 생성온도 및 유황분압은 $370{\sim}450^{\circ}C$와 $10^{-8}{\sim}10^{-6}$이다. 또한 백악기 금은혼합형 광상과 은광단일형 광상의 유비철석을 쥬라기 광상에 비하여 상대적으로 심한 조성변화 (27.47~32.74 atomic %)를 보이며, $25{\sim}30^{\circ}C$ 및 $10^{-12}{\sim}10^{-10}$의 환경 조건하에서 정출된 것으로 추정된다. 한편, 금은광맥의 산출상태, 유비철석 지질온도계, 에렉트럼-섬아연석 지질온도계, 유체포유물 연구자료 및 화성암의 정체심도 등을 종합적으로 비교검토한 결과, 쥬라기 금광화작용 (Group IIA)은 심부조건 (약 4~5 kbar)에서 $300{\sim}500^{\circ}C$의 정출환경에서 진행되었지만, 백악기 금은광화작용 (Group III, IV, V)은 1 kbar 미만의 천부조건하에서 $170{\sim}370^{\circ}C$의 온도조건하에서 형성된 것으로 사료된다.

• 한국광물학회지
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• 제5권2호
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• pp.109-121
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• 1992

본 연구는 토파즈의 인공착색 처리 방법을 설정하기 위하여 브라질, 중국, 인도, 나이지리아, 스리랑카 등 5개국에서 산출된 토파즈를 대상으로, 전자현미분석(EPMA), 중성자활성분석(NAA), X선 회절분석, 라만 분광분석, 주사현미경(SEM), 부식시험, 굴절률측정, 비중측정, 유체 포유물 관찰 등의 실험을 실시하여 광물학적, 화학적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 연구 결과 토파즈는 산지에 따라 화학적, 구조적 및 물리적 특성의 차이를 나타내었으며 특히, F와 OH 고용체 함량의 차이는 물리적, 구조적 특성과 밀접한 관련성이 있음이 확인되었다. F에 대한 OH로 치환정도가 가장 높은 인도산 토파즈는 굴절률, 단위포상수 b, 단위포 체적 및 ${\Delta}021$값이 가장 크고, 비중값은 가장 작으며 스리랑카산, 중국산, 브라질산, 나이지리아산순으로 F에 대한 OH로 치환 정도가 낮다. F에 대한 OH로 치환정도가 가장 낮은 나이지리아산 토파즈는 굴절률, 단위포상수 b, 단위포 체적 및 ${\Delta}021$값이 가장 작고, 비중값은 가장 크다. 토파즈내에 함유되는 미량원소종은 Na, Fe, Br, Co, Ce, La, Sm, Th, Au, Sc, Cr 등이며 이러한 미량원소의 정성정량적 특성은 물리적 특성에는 거의 영향을 미치지 않았다. 라만 분광분석 결과 토파즈의 피크는 산지에 따라 강도의 차이를 나타내었으며 브라질산과 인도산은 455∼458($cm^{-1}$)근처의 피크, 중국산은 282∼284($cm^{-1}$) 근처의 피크가 나타나지 않았다. 산지에 따른 결정구조결함 특성은 주로 point-bottom pit의 negative crystal defect(인도산, 나이지리아산)와 curl-bottom pit의 net work defect(브라질산, 중국산)로 구분되며, 결정내에 발달하는 미세한 균열을 따라 형성된 선결함 양상(linear defect)을 보여준다. 유체 포유물의 특징은 브라질산이 액상 $CO_2$를 가지는 III형이고, 중국산에는 유체 포유물이 거의 관찰되지 않으며 단지 $10{\mu}m$이하의 매우 작은 크기인 초생포유물의 극소량 존재한다. 인도산은 기체가 풍부한 II형이고, 나이지리아산은 암염, 실바이트 등의 고체 포유물을 함유하는 IV형이며 스리랑카산은 거의 대부분의 유체 포유물이 2차 생성의 I형이 주로 형성되어 있다. 본 연구의 결과는 광물학적 특성의 차이를 갖는 산지별 토파즈의 인공착색을 위한 처리 방법을 설정하는 유용한 기초 자료로 이용될 수 있을 것이다.