천연에서 발견되는 geversite (PtSb2), stumpflite (PtSb), insizwaite (PtBi2), unnamed PtBi 등의 광물에 대한 안정영역과 원소치환에 따른 고용체 존재를 규명하기 위해 백금-안티모니-비스머스 등 3성분계에 대한 합성실험적 연구를 실시하였다. 이번 연구에서 설정된 600℃ 온도의 실험결과에 의하면, 등축정계의 geversite와 insizwaite 사이에 완전고용체가 형성되며, Sb를 치환하는 Bi의 함량에 따라 단위포 상수는 6.4415(0 at.%), 6.4361(15 at.%), 6.5204(30 at.%), 6.5411(51 at.%), 6.6261(70 at%), 6.6540(85 at%), 6.728a(100 at.%)로 증가함을 알 수 있었다. 육방정계인 stumpflite와 unnamed PtBi 사이에도 완전고용체가 형성되며, Sb를 치환하는 Bi의 함량이 증가함에 따라 a 단위포 상수의 크기는 4.1388(0 at.%), 4.2118(20 at.%), 4.2118(40 at.%), 4.2485(80 at.%), 4.3242a(100 at.%)등 연속적으로 증가하지만, c 단위포 상수는 각각 5.4902, 5.4799, 5.508, 5.4817, 5.5045a등 불규칙하게 변함을 알 수 있었다. 0~33.33 at.% Pt 영역에서의 상평형 관계는 액체가 Pt(Sb,Bi)2 고용체와 공존하고 있고, Sb가 많이 함유된 액체에서는 geversite+원소광물 안티모니+백금이 거의 함유되지 않은 액체와 공생하는 3-phase assemblage를 형성한다. 자연계에서는 geversite와 insizwaite 및 stumpflite와 unnamed PtBi 사이의 화학조성을 가지는 광물이 발견되고 있는데, 이들은 각각 독립적인 광물종이 아니라 위 광물들의 고용체에 속하는 것임을 알 수 있었다. 이들 광물을 명명하고 해석하는데 매우 세심한 주의가 필요함을 알 수 있었다. 또한 단위포 상수를 측정을 통해 해당 고용체 광물의 Sb↔Bi 치환 양을 추정할 수 있다는 점과 광물 공생관계를 통해 생성온도를 추정할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.

• 김원사
• 이석훈