• 자원환경지질
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• 제35권6호
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• pp.491-508
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• 2002

화산 쇄설물을 모재로 하여 발달한 제주도 토양은 많은 양의 비정질 물질을 포함하는 Andisols이 대부분을 차지하고 있으나, 강수량이 상대적으로 적은 제주도 서부 지역에서는 Andisols의 특징을 보이지 않는 토양이 발달하고 있다. 서부 해안에 접해 있는 당산봉에는 이와 같이 층상규산염광물이 우세한 non-Andic토양이 나타난다 본 연구는 당산봉 토양에 나타나는 층상 규산염 광물의 조성 및 풍화에 따른 이들 점토광물의 진화 과정을 밝히는데 그 목적이 있다. 연구 지역 토양은 A층과 C층이 발달해 있으며 B층은 나타나지 않는다. pH(($H_{2}0$)는 일반적인 화산 쇄설물 기원 토양(<6.0)보다 높은 6.6-7.3으로 하부로 갈수록 증가한다. pH(NaF)는 9.49-9.81로 비정질 물질의 존재를 지시하는 9.4보다 높게 나타나며, 선택적 용해법을 이용하여 구한 비정질 물질의 양은 0.55-1.02 wt%로 매우 낮다. 유기물 함량은 표토에서 2.00wt%로 Andisol에 비해 매우 낮다. 주 구성 광물은 석영, 장석, 감람석이며, 점토 입도를 구성하는 층상규산염 광물은 입도와 풍화정도에 따라 차이를 보인다. <0.2$\mu\textrm{m}$ 입도의 주 구성 점토 광물은 스멕타이트, 카올리나이트/스멕타이트 혼합층광물, 일라이트이다. 카올리나이트/스리타이트 혼합층광물의 카올리나이트의 비율은 85-86%로 깊이에 관계없이 일정하다. 풍화가 진행될수록 스멕타이트의 함량은 감소하며, 카올리나이트/스멕타이트 혼합층광물의 함량은 증가한다. 2-0.2$\mu\textrm{m}$ 입도의 주 구성 점토 광물은 질석, 스멕타이트, 일라이트, 카올리나이트, 녹니석이다. 녹니석은 표토에서만 나타나며, 하부에서는 나타나지 않는다. 녹니석/스멕타이트 혼합층광물 내의 녹니석 함량은 59-70%이며 풍화가 진행될수록 양은 증가한다. 그러나 풍화의 정도가 낮은 제일 하부에서는 녹니석/스멕타이드 혼합층광물이 나타나지 않는다. 질석과 스멕타이트의 일부는 층간이 hydroxy-Al/Mg/Fe으로 채워진 hydroxy-interlayered vermiculite(HIV)와 hydroxy-interlayered smectite(HIS)의 형태로 나타난다. HIV는 A층과 C층 모두에서 나타나며, 층간 물질은 hydroxy-Fe/Al이다. 층간의 hydroxy-Fe/Al의 양은 표토로 갈수록 증가하며, HIV를 형성하는 질석의 층 전하도 표토에서 높게 나타난다. HIS는 C층에서만 나타나며, 층간 물질은 hydroxy-Mg/Al이며, hydroxy-Mg가 우세하다. 본 지역의 토양에서는 풍화가 진행될수록 스멕타이트는 카올리나이트와 질석, HIS로 진화하였으며, 질석은 HIV를 거쳐 녹니석으로 진화하였을 것으로 사료된다.

• 한국광물학회:학술대회논문집
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• 한국광물학회.한국암석학회 2001년도 공동학술발표회 논문집
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• pp.45-47
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• 2001

Jeju island is composed mainly of volcanic rocks such as basalts, trachytic andesites, tracytes, and sedimentary rocks. About 80% of Jeju soils are classified as Andisols. The amount of annual precipitation in Jeju island is about 1872mm, which is 1.5 times the annual precipitation of south Korea. There is a significant difference In amount of precipitation with regions even within Jeju island. In study area, the annual amount of rainfall is about 1280mm, the lowest in Jeju island while south part of the island has the annual precipitation of 2056mm, though they are only tens of kilometers apart. The parent materials of soils in study area are pyroclastic rocks and tuffs. The soils of non-andic properties have developed in this area since pedogenic process of pyroclastic materials is strongly influenced by climatic factor, especially precipitation. In order to investigate the mineralogical characteristics of soils, X-ray analysis for <0.2 and 2-0.2$\mu\textrm{m}$ size fractions was performed with ethylene glycol solvation, K-, Mg-saturation, heat treatment(110, 330, 550$^{\circ}C$). Acid-oxalate and DCB(sodium hydrosulfite, sodium citrate, sodium bicarbonate) dissolution method was used to assess tile total amounts or Al, si, and hydroxy interlayer or 2:1 layer silicates. XRD was also applied for samples treated with DCB only and DCB-oxalate sequentially. XRD patterns showed that 2:1 and 1:1 layer silicates were found, which are different from soils of Andisols. Vermiculite, chlorite, hydroxy interlayered minreals, and interstratified minerals(vermiculite/chlorite) were observed in 2-0.2$\mu\textrm{m}$ size fractions. After DCB treatments, ethylene glycolated samples with Mg-saturation showed expanded d-spacing, suggesting the possibility of hydroxy interlayered minerals. The amounts of hydroxy interlayered minerals increased in surface soil. Unlike Andisols, short range ordered minerals such as allophane, imogolite and gibbsite were hardly found. Mica and kaolinte existed in small amounts. Results are summarized in Fig 1 and Fig. 2.

• 한국광물학회지
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• 제13권3호
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• pp.147-163
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• 2000

The mineralogy and chemical composition of reddish to brownish yellow residual soils, so called "Hwangto" have been examined according to representative host rocks. The result of the study indicates that Hwangto consists of 40-80% clay minerals and various minerals such as quartz, feldspar, hornblende, goethite, and gibbsite. Clay minerals include kaolinite, halloysite, illite, hydroxy interlayered vermiculite (HIV), mica/vermiculite interstratifield mineral and chlorite. The mineralogical constituents and contents of Hwangto were different depending on the types of host rocks. Moreover, the Jurassic granitic rocks contain relatively more kaolin minerals, whereas the Cretaceous granitic rocks contain more HIV and illite. In addition, reddish Hwangto contains relatively more kaolinite and HIV, and yellowish Hwangto contains more illite and halloysite. It is suggested that feldspars and micas of host rocks were chemically weathered into illite, halloysite, illite/vermiculite interstratified minerals, and HIV, and finally into kaolinite. Compared with their host rocks, the major chemical compositions of Hwangto tend to contain more $Al_2O_3,\;Fe_2O_3,\;H_2O$ in amount and less Ca, Mg, and Na. Hwangto contains relatively high amount of trace elements, P, S, Zr, Sr, Ba, Rb, and Ce including considerable amount of Li, V, Cr, Zn, Co, Ni, Cu, Y, Nb, La, Nd, Pb, Th in excess of 10 ppm. Relatively high amount of most trace elements were detected in the Hwangto. The major and minor chemical compositions of the Hwangto were different depending on the types of host rocks. However, their difference was in the similar range compared with the compositions of host rocks.

• 한국광물학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-10
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• 2002

이 논문은 온산공업단지 내 화강암의 풍화 및 토양화 과정, 그리고 토양 내 중금속 오염과 토양 광물간의 관계에 관한 연구이다. 프로화일 연구를 위해 각 깊이별로 토양시료를 채취하여 각 샘플에 대한 실험분석을 실시하였다. X선 회절분석 결과 주 구성 점토광물은 캐올린 광물과 버미큘라이트, 그리고 미량의 일라이트이다. 포름아마이드 처리를 통해 프로화일 내 토양 중의 캐올린 광물의 종류에 대해 분석한 결과 프로화일 하부에 존재하는 캐올린 광물은 대부분 할로이사이트 임이 밝혀졌으며, 지표면으로 갈수록 상대적으로 캐올리나이트에 대한 할로이사이트의 양이 감소하는 경향을 보이는데, 이는 상부로 갈수록 할로이사이트에서 캐올리나이트로의 전환이 이루어지고 있음을 의미한다. $110^{\circ}C,\;300^{\circ}C,\;550^{\circ}C$ 열처리를 한 결과 X선회절분석 그래프 상의 $10\;{\AA}에서\;14\;{\AA}$ 사이의 피크가 분화된 형태를 보여주는 것이 관찰된다. 이는 시료상에 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 존재함을 지시한다. 이것은 구연산나트륨 처리실험을 통해 버미큘라이트 층간 불순 알루미늄 이온을 추출하여 원형상으로 전환시킴으로써 열처리시 $14\;{\AA}$피크가 다시 $10\;{\AA}$으로 변화하는 것을 관찰함으로써 재확인하였다. 토양의 수소이온농도 분포 양상이 하부에서 3.9, 상부에서 3.6으로 상부로 갈수록 산성화경향이 심해지는 경향을 보여주는데, 이는 산성화된 토양에서 안정적으로 나타나는 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트의 존재를 뒷받침하고 있다. 토양 내 중금속 이온의 존재양상에 대한 연구를 위해 연속추출실험을 실시하였다. 그 결과 상대적으로 많은 양의 중금속 이온이 프로화일의 상부의 철/망간 산화물과 유기물에 흡착되어 있으며 점토광물에는 적은 양만이 흡착되어 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 대부분의 중금속 오염물들이 상부 토양에 농집되어 있고 점토광물에는 낮은 중금속 함량을 보여주는 것은 산성화된 토양을 이루고 있는 주 점토광물인 캐올린광물과 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 낮은 흡착능력을 가지고 있기 때문인 것으로 판단한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제27권3호
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• pp.168-178
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• 1994

김해평야(金海平野)에 분포(分布)하는 특이산성토(特異酸性土)는 하해혼성충적층(河海混成沖積層)에서 발달(發達)되어 있으며 풍화환경(風化環境) 조건(條件)이 일반 토양(土壤)과 상이(相異)하다. 특히 이들 토양점토(土壤粘土) 광물(鑛物)은 강산성(强酸性) 조건(條件)에서 규산염광물(珪酸鹽鑛物)의 풍화속도(風化速度)를 촉진(促進)시키며, 건조(乾燥)와 습윤(濕潤)의 반부(反復)은 유황함유광물(硫黃含有鑛物)의 산화환원(酸化還元)으로 인한 토양(土壤)의 pH 변화(變化) 폭(幅)을 증가(增加)시키므로 광물(鑛物)의 풍화(風化)를 더욱 가속화(加速化)시킨다. 본(本) 보(報)에서는 이와같은 환경(環境) 조건(條件)에서 생성(生成)된 김해통(金海統), 봉림통(鳳林統), 해탁통(海拓統), 등구통(登龜統)에 대한 토양점토광물(土壤粘土鑛物)의 동정(同定) 및 특성(特性)을 구명(究明)하므로써 생성과정(生成過程)을 구명(究明)코자 하였다. 점토(粘土)의 규반비(珪礬比)는 3.14~3.77 범위로 토양통간(土壤統間)에 뚜렷한 차이(差異)는 없었으며 illite나 vermiculite 등의 2 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)과 1 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)이 혼재(混在)하기 때문에 규반비(珪礬比)가 높았다. 점토(粘土)의 CEC는 22.1~29.2cmol/kg 범위(範圍)로 낮은 편이며, 이는 1 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)의 함량(含量)이 높고 강산성(强酸性) 조건(條件)에서 생성(生成)될 수 있는 2 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)의 층간(層間)에 CEC가 낮은 Al 및 Fe의 수산화물(水酸化物)의 침입(侵入) 정도(程度)가 크기 때문이다. Jaorosite[$KFe_3(SO_4)_2(OH)_6$]는 B층(層) 혹은 C층(層)에 함유(含有)되어 있으며 X-선(線) 회절(回折) Peak 및 $Fe_2O_3$와 $K_2O$ 함량(含量)으로 보아 김해통(金海統)에서 가장 많이 혼재(混在)하고 있을 것으로 판단(判斷)된다. X-선(線) 회절분석(回折分析), DTA 분석(分析), TG 분석(分析) 결과(結果) 토양(土壤) 중 점토광물(粘土鑛物)은 kaolin광물(鑛物), vermiculite, illite 및 수산화물(水酸化物)이 층간(層間)에 침입(侵入)된 vermiculite(hydroxy interlayered vermiculite : HIV)가 주광물(主鑛物)이었으며, 특히 강산성(强酸性) 조건하(條件下)에서는 vermiculite로부터 HIV가 많이 생성(生成)되었다. 부산물(副産物)로는 토양(土壤)에 따라 차이(差異)가 있었으나 석영(石英) 및 장석(長石)과 Jarosite, pyrite, hematite 및 goethite 등(等)의 함철광물(含鐵鑛物)이 소량(少量) 존재(存在)하였다. 점토광물(粘土鑛物)의 층위별(層位別) 분포(分布)를 보면 전반적으로 kaolin 광물(鑛物)은 표층(表層)에서 많았고, 심층(心層)으로 갈수록 줄어드는 경향이었다. vermiculite와 illite의 함량(含量)은 층위간(層位間)에 뚜렷한 차이(差異)는 없으나, 김해통(金海統)과 해척통(海拓統)에서 수산화물(水酸化物)이 층간(層間)에 침입(侵入)된 vermiculite(HIV) 함량(含量)이 표층(表層)에 비하며 심층(心層)으로 갈수록 증가(增加)하는 경향이었다. 이러한 경향은 각해통(各海統)과 해척통(海拓統)에서 토양(土壤)의 pH가 심층(心層)에서 매우 낮아 2 : 1 격자형(格子型) 광물(鑛物)의 안정도(安定度)가 떨어져 Al 및 Fe의 수산화물(水酸化物)이 층간(層間)에 침입(侵入)된 vermiculite가 많이 생성(生成)된 결과(結果)로 생각된다.

• 한국광물학회지
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• 제14권1호
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• pp.58-72
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• 2001

The Cretaceous granite, andesite and sedimentary rocks are widely distributed in the northern Pusan area. The present study investigates mineralogical and geochemical charateristics of residual and cultivated soils derived from these rocks. The soils of granite area contain a large amount of quartz relative to clay minerals, whereas the soils of the andesite area contain more clay minerals than quartz. Clay minerals consist mainly of kaolin minerals illite hydroxy interlayered vermiculite interstratified mica/vermiculite and chlorite. Kaolin minerals are abundant in paddy soils while illite is abundant in less weathered soils. Si and K are major elements in the soils of granite area while Fe and Al in the soils of andesite area. In all the soils Ca, Mg and Na were generally depleted in comparison to those in parent rocks. Analysis data of trace element show that the enrichment pattern in soils depends on parent rock type with high oncentration of some elements over 100 ppm: Ba and Rb in granite area Zn, Bn, and V in andesite area, and Ba and V in sedimentary rock. In granite area, Rb and Th were greatly enriched in soil than in parent rocks. However, Cr, Ni and Sr commonly decrease, whereas Pb increases in all the soils. Exchangeable cation capacity(CEC) is relatively high in the soils of andesite are including abundant clay minerals. Collective evidences prove that the mineralogical and chemical compositions of soils are strongly dependent on the parent rock type. The mineralogy and chemistry of long cultivated soils are not significantly different from those of residual soils.