• Geosciences Journal
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• 제22권6호
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• pp.975-987
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• 2018

Stable isotope ratios of $^{18}O/^{16}O$ and $^{13}C/^{12}C$ and rare earth elements geochemistry of the Upper Triassic carbonates from the Baluti Formation in Kurdistan Region of Northern Iraq were studied in two areas, Sararu and Sarki. The aim of the study is to quantify the possible diagenetic processes that postdated deposition and the paleoenvironment of the Baluti Formation. The replacement products of the skeletal grains by selective dissolution and neomorphism probably by meteoric water preserved the original marine isotopic signatures possibly due to the closed system. The petrographic study revealed the existence of foraminifers, echinoderms, gastropods, crinoids, nodosaria and ostracods as major framework constituents. The carbonates have micritic matrix with microsparite and sparry calcite filling the pores and voids. The range and average values for twelve carbonate rocks of ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}^{13}C$ in Sararu section were -5.3‰ to -3.16‰ (-4.12‰) and -2.94‰ to -0.96‰ (-1.75‰), respectively; while the corresponding values for the Sarki section were -3.69‰ to -0.39‰ (-2.08‰) and -5.34‰ to -2.70‰ (-4.02‰), respectively. The bivariate plot of ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}^{13}C$ suggests that most of these carbonates are warm-water skeletons and have meteoric cement. The average ${\Sigma}REE$ content and Eu-anomaly of the carbonates of Sararu sections were 44.26 ppm and 1.03, respectively, corresponding to 22.30 ppm and 0.93 for the Sarki section. The normalized patterns for the carbonate rocks exhibit: (1) non-seawater-like REE patterns, (2) positive Gd anomalies (average = 1.112 for Sararu and 1.114 for Sarki), (3) super chondritic Y/Ho ratio is 31.48 for Sararu and 31.73 for Sarki which are less than the value of seawater. The presence of sparry calcite cement, negative $^{13}C$ and $^{18}O$ isotope values, the positive Eu anomaly in the REE patterns (particularly for Sararu), eliminated Ce anomaly ($Ce/Ce^{\ast}$: 0.916-1.167, average = 0.994 and 0.950-1.010, average = 0.964, respectively), and Er/Nd values propose that these carbonates have undergone meteoric diagenesis. The REE patterns suggest that the terrigenous materials of the Baluti were derived from felsic to intermediate rocks.

• Advances in environmental research
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• 제5권1호
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• pp.1-18
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• 2016

Magnetic nano-based sorbents have been synthesized for the recovery of two rare earth elements (REE: Nd(III) and Yb(III)). The magnetic nano-based particles are synthesized by a one-pot hydrothermal procedure involving co-precipitation under thermal conditions of Fe(III) and Fe(II) salts in the presence of chitosan. The composite magnetic/chitosan material is crosslinked with epichlorohydrin and modified by grafting alanine and serine amine-acids. These materials are tested for the binding of Nd(III) (light REE) and Yb(III) (heavy REE) through the study of pH effect, sorption isotherms, uptake kinetics, metal desorption and sorbent recycling. Sorption isotherms are well fitted by the Langmuir equation: the maximum sorption capacities range between 9 and 18 mg REE $g^{-1}$ (at pH 5). The sorption mechanism is endothermic (positive value of ${\Delta}H^{\circ}$) and contributes to increase the randomness of the system (positive value of ${\Delta}S^{\circ}$). The fast uptake kinetics can be described by the pseudo-second order rate equation: the equilibrium is reached within 4 hours of contact. The sub-micron size of sorbent particles strongly reduces the contribution of resistance to intraparticle diffusion in the control of uptake kinetics. Metal desorption using acidified thiourea solutions allows maintaining sorption efficiency for at least four successive cycles with limited loss in sorption capacity.

• 암석학회지
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• 제20권4호
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• pp.207-217
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• 2011

이 논문에서는 영남육괴 북동부에 위치한 덕구온천지역 주변 우백질 화강암의 주성분조성, 희토류원소를 포함한 미량원소의 함량 그리고 Sm-Nd과 Rb-Sr 동위원소비를 토대로 덕구지역 주변에 분포하는 우백질 화강암의 생성시기, 조구조 환경과 중국대륙과의 연관성에 대해 토의하였다. 희토류원소 분포도는 Eu의 이상과 분포도의 형태에 따라 3종류로 분류되며, $SiO_2$의 함량과도 연관성이 깊다. 이와 같은 특성은 동일기원 마그마내 장석의 분화과정에 의한 것임을 지시해주는 것이다. 영남육괴 북동부의 덕구지역 주변 우백질 화강암의 Rb-Sr 및 Sm-Nd의 등시선 연대는 각각 $1,735{\pm}260Ma$ ($^{87}Sr/^{86}Sr$ 초기치 = $0.702{\pm}0.046,\;2{\sigma}$), $1,785{\pm}180Ma$ ($^{143}Nd/^{144}Nd$ 초기치 = $0.51003{\pm}0.00016,\;2{\sigma}$; ${\varepsilon}_{Nd}(T)=-5.9$)로서, 초기 ${\varepsilon}_{Nd}$ 값은 우백질 화강암의 마그마가 지각 물질로부터 기원되었음을 지시해준다. 특히 초기 $^{143}Nd/^{144}Nd$ 비를 토대로 한 한반도의 선캠브리아기 기반암과 중국내 북중국지괴 혹은 남중국지괴와의 비교에서는, 영남육괴의 선캠브리아기 기반암은 북중국 지과와 유사한 Nd 동위원소 지구화학적 특성을 갖는 기원물질로부터 유래되었음을 지시해준다.

• 자원환경지질
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• 제31권2호
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• pp.111-125
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• 1998

Dispersion, migration and enrichment of environmental toxic elements from the Samkwang Au-Ag mine area were investigated based upon major, minor and rare earth element geochemistry. The Samkwang mine area composed mainly of Precambrian granitic gneiss. The mine had been mined for gold and silver, but closed in 1996. According to the X-ray powder diffraction, mineral composition of stream sediments and soils were partly variable mineralogy, which are composed of quartz, orthoclase, plagioclase, amphibole, muscovite, biotite and chlorite, respectively. Major element variations of the host granitic gneiss, stream sediments and soils of mining and non-mining drainage, indicate that those compositions are decrese $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$, MgO, $TiO_2$, $P_2O_5$ and LOI with increasing $SiO_2$ respectively. Average compositional ranges (ppm) of minor and/or environmental toxic elements within those samples are revealed as As=<2-4500, Cd=<1-24, Cu=6-117, Sb=1-29, Pb=17-1377 and Zn=32-938, which are extremely high concentrations of sediments from the mining drainage (As=2006, Cd=l1, Cu=71, Pb=587 and Zn=481 ppm, respectively) than concentrations of the other samples and host granitic gneiss. Major elements (average enrichment index=6.53) in all samples are mostly enriched, excepting $SiO_2$, $Na_2O$ and $K_2O$, normalized by composition of host granitic gneiss. Rare earth element (average enrichment index=2.34) are enriched with the sediments from the mining drainage. Minor and/or environmental toxic elements within all samples on the basis of host rock were strongly enriched of all elements (especially As, Br, Cu, Pb and Zn), excepting Ba, Cr, Rb and Sr. Average enrichment index of trace elements in all samples is 15.55 (sediments of mining drainage=37.33). Potentially toxic elements (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn) of the samples revealed that average enrichment index is 46.10 (sediments of mining drainage=80.20, sediments of nonmining drainage=5.35, sediments of confluent drainage=20.22, subsurface soils of mining drainage=7.97 and subsurface soils of non-mining drainage=4.15). Sediments and soils of highly concentrated toxic elements are contained some pyrite, arsenopyrite, sphalerite, galena and goethite.

• 자원환경지질
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• 제31권4호
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• pp.297-310
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• 1998

Geochemical characteristics of environmental toxic elements at the Narim mine area were investigated on the basis of major, minor, rare earth element geochemistry and mineralogy. Ratios of $Al_2O_3/Na_2O$ and $K_2O/Na_2O$ in soils and sediments range from 11.57 to 22.21 and from 1.86 to 3.93, and are partly negative and positive correlation against $SiO_2/Al_2O_3$ (3.41 to 4.78), respectively. These suggested that sediment source of host granitic gneiss could be due to rocks of high grade metamorphism originated by sedimentary rocks. Characteristics of some trace and rare earth elements of V/Ni (0.33 to 1.95), Ni/Co (2.00 to 6.50), Zr/Hf (11.27 to 53.10), La/Ce (0.44 to 0.55), Th/Yb (4.07 to 7.14), La/Th (2.35 to 3.93), $La_N/Yb_N$ (6.58 to 13.67), Co/Th (0.63 to 2.68), La/Sc (3.29 to 5.94) and Sc/Th (0.49 to 1.00) are revealed a narrow range and homogeneous compositions may be explained by simple source lithology. Major elements in all samples are enriched $Al_2O_3$, MgO, $TiO_2$ and LOI, especially $Fe_2O_3$ (mean=7.36 wt.%) in sediments than the composition of host granitic gneiss. The average enrichment indices of major and rare earth elements from the mining drainage are 2.05 and 2.91 of the sediments and are 2.02 and 2.60 of the soils, normalizing by composition of host granitic gneiss, respectively. Average composition (ppm) of minor and/or environmental toxic elements in sediments and soils are Ag=14 and 1, As=199 and 14, Cd=22 and 1, Cu=215 and 42, Pb=1770 and 65, Sb=18 and 3, Zn=3333 and 170, respectively, and extremely high concentrations are found in the subsurface sediments near the ore dump. Environmental toxic elements were strongly enriched in all samples, especially As, Cd, Cu, Pb, Sb and Zn. The level of enrichment was very severe in mining drainage sediments, while it was not so great in the soils. Based on the EPA value, enrichment index of toxic elements is 8.63 of mining drainage sediments and 0.54 of soils on the mining drainage. Mineral composition of soils and sediments near the mining area were partly variable being composed of quartz, mica, feldspar, amphibole, chlorite and clay minerals. From the gravity separated mineralogy, soils and sediments are composed of some pyrite, arsenopyrite, chalcopyrite, sphalerite, galena, goethite and various hydroxide minerals.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2호
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• pp.207-215
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• 2020

희토류(Rare Earth) 함량이 높은 TRU 생성물 중의 RE 원소를 감소시키기 위하여 RE 원소와 UCl₃의 산화반응을 이용한 RE 제거 공정의 타당성을 HSC Chemistry 코드를 이용하여 검토하였다. 사용후핵연료에 포함된 TRU 원소 및 RE 원소의 조성 및 열역학적 자료를 검토하였으며, UCl₃와의 산화 반응에 따른 평형 자료를 계산하여 공정 가능성을 검토하였다. 실제 파이로 프로세싱 처리를 가정한 물질수지로부터 TRU 생성물의 RE 함량이 다른 두 가지 경우에 대하여 RE 원소 제거율과 TRU 회수율을 평가하였다. TRU 생성물을 산화제인 UCl₃와 반응시켰을 때 각 원소의 Gibbs free energy의 차이에 의한 선택적 산화 반응이 일어났다. 투입된 UCl₃ 양을 조절하여 TRU 회수율을 최대로 유지하면서도 RE 원소를 제거하여 최종생성물의 TRU/RE 비를 증가시킬 수 있는 가능성을 계산 결과로 확인하였다. 본 연구의 결과들은 열역학적 평형 자료에 기반한 결과이므로 실제 공정에 적용하기에는 많은 차이점이 존재한다. 그러나 TRU 물질을 취급하기 어려운 환경에서 파이로프로세싱의 TRU 생성물을 고속로의 핵연료로 공급하기 위한 공정 설계에 중요한 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권4호
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• pp.50-56
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• 2018

추출제로 Cyanex 572를 사용하여 혼합 용액에서 [Pr, Nd, Sm]그룹과 [La]을 분리하기 위하여 Xu Guangxian이 제시한 이론에 의하여 향류추출 공정의 최적 추출 공정 변수를 계산하고자 하였다. 기초실험으로부터 두 그룹의 최적 분리계수는 추출 공정의 경우 16.80, 세정공정에서는 21.48 이었고, 1.0 M Cyanex 572에 의한 희토류 성분의 추출용량은 0.12 M 이었다. 공정 개발에 필요한 추출 단수, 세정 단수, 유량비 등에 대하여 최적 추출비 이론에 의해 계산하였다. 계산 결과 두 그룹의 희토류 분리에 필요한 단수는 추출 7단 및 세정 4단이며, 원료용액, 추출용액 및 세정용액의 유량비는 25 : 5.67 : 12.27 이었다.

• 한국광물학회지
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• 제26권4호
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• pp.245-262
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• 2013

통가열도 내 우리나라 해저열수광상 독점 탐사지역에 위치하는 5개 해저화산(TA12, TA19, TA22, TA25, TA26) 주변 표층 퇴적물의 열수변질 여부를 규명하고, 열수변질 특성을 확인하기 위하여 각 해저화산에서 채취된 29개의 표층 퇴적물에 대해 미량 원소와 희토류 원소 분석을 실시하였다. 분석 결과 TA12, TA19, TA22 해저화산에서는 열수에 의한 퇴적물의 변질작용이 없거나 매우 적은 것으로 나타났으며, TA25와 TA26 해저화산의 일부 지역은 현재에도 열수의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 열수의 영향이 있는 해저화산 사이에도 부화된 미량 원소의 종류에 차이가 있는데, TA25 해저화산의 경우 주로 Ni, Cu, Sn, Zn, Pb, Cr, Cd, Sb, W, Ba, Ta, Rb, Sr, As가, TA26 해저화산에서는 주로 Cu, Sn, Zn, Pb, Cd, Sb, Ba, Rb, Sr이 부화되어 있다. 미량 원소의 부화가 확인된 지역은 희토류 원소의 부화도 관찰된다. 상부지각 희토류 원소 농도로 표준화된 희토류 원소의 분포형태는 가벼운 희토류 원소(LREE)가 매우 낮고 중간 희토류 원소(MREE)에서 무거운 희토류 원소(HREE)로 갈수록 증가하는 형태를 보이며, TA25와 TA26 해저화산의 일부 정점에서 Eu의 부화가 확인된다. 또한 TA26 해저화산의 일부 정점에서 Ce이 부화가 관찰되었는데, 이는 주변지역에서 채취된 열수 내 희토류 원소의 높은 Ce분포형태와 매우 유사하다. 또한 TA25와 TA26 해저화산은 부화된 원소의 특징이 다르게 나타나는데, TA25 해저화산에서는 Cu를 포함한 미량 원소가, TA26 해저화산에서는 Ce와 Eu를 포함한 희토류 원소가 우세하게 부화되어 있는 것으로 나타났다. 조사결과 나타난 각 해저화산 표층 퇴적물 내 부화된 미량 원소 및 희토류 원소의 종류와 농도는 차후 통가열도 지역의 열수광상 탐사시에 지역적인 열수변질의 지시자로써 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

• 암석학회지
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• 제21권4호
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• pp.431-439
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• 2012

원소의 고순도분리는 동위원소계 연구의 기초가 된다. 이 기술보고에서는 Sm-Nd 연대측정법에 중요한 원소군인 Sm과 Nd의 원소분리에 자주 이용되고 있는 HDEHP를 이용한 테플론분말(란탄-레진)법과 Sm-Nd 동위원소계 및 La-Ce 동위원소계의 연구를 위한 원소분리법인 ${\alpha}$-HIBA(${\alpha}$-Hydroxy Isobutyric acid)법의 장단점을 한국지질자원연구원(KIGAM), 기초과학지원연구원(KBSI), 극지연구소(KOPRI) 및 일본 나고야대학과 같은 각 기관별 용리곡선을 통해 비교 소개하였다. 동위원소 지구화학연구를 위한 이 고순도의 원소분리법 비교는 Sm-Nd계 및 La-Ce계 동위원소 지구화학연구자의 실험법 선택에 많은 도움을 줄 것이다.

• 암석학회지
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• 제14권2호
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• pp.116-126
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• 2005

경기도 파주시 월롱면, 광탄면, 조리면 지역에는 다중 습곡 작용을 받은 선캠브리아기 암석이 $N10^{\circ}E$ 방향의 습곡축을 갖는 2조의 U형 습곡구조(습곡 I과 II)를 따라서 분포한다. 습곡구조를 따라 분포하는 10여 매의 규암과 4 매의 석회질 편암은 기원 퇴적암이 순차적으로 반복 퇴적된 것인지, 혹은 $1\~2$의 동일한 규암과 석회질 편암이 등사습곡작용에 의하여 반복 분포되는 것인지에 관한 직접적인 증거(퇴적구조)는 발견되지 않는다. 이 논문에서는 U형 습곡이 습곡축을 중심으로 동측과 서측의 양 방향에 분포하는 규암의 상호 연결성을 희토류원소 분포도와 Nd 동위원소비와 같은 지구화학적 방법으로 대비하였다. 습곡구조를 형성하는 규암의 희토류원소 분포도 특성은 경희토류는 편평하고 중희토류가 약간 결핍되어 있다. 또한 Ce의 부(-)의 이상을 보여주는 반면에 Eu의 이상은 거의 존재하지 않는다. 희토류원소 분포도 양상은 습곡축을 중심으로 동서 양 방향의 규암에 있어서 매우 유사하게 나타났다 이들 규암의 Nd모델연대도 습곡축의 양쪽 외 곽부에서 내부로 들어오면서 젊어지는 경향을 보여준다. 이와 같이 유사한 희토류원소 분포특성과 Nd 모델연대는 연구지역내에서 습곡축을 중심으로 동측과 서측에 분포하는 규암이 동일한 기원물질로부터 유래되었음을 시사해주는 것으로서, 층서적 및 구조지질학적 연결과 대비되는 것으로 볼 수 있다. 규암과 호층을 형성하는 운모편암의 희토류원소 분포도 및 Sr, Ba, Eu, Rb과 같은 미량원소의 상관관계도는 운모편암이 규암의 근원 물질과는 다를 가능성을 지시한다. 이는 변성작용, 풍화작용과 같은 지질현상에 의해서도 전체적인 분포 특성이 거의 영향을 받지 않는 희토류원소 지구화학과, 지각내 체류시간을 지시해주는 Nd 동위원소 지구화학이 서로 떨어져 분포하는 퇴적층의 연결성을 추적하는데 유용하게 활용될 수 있음을 지시해준다.