간행물
광물과 암석 KCI 등재 Korean Journal of Mineralogy and Petrology 韓國鑛物學會誌
- 발행기관 한국광물학회
- 자료유형 학술지
- 간기 계간
- ISSN 1225-309X (Print)2288-7172 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2023
- 주제분류 자연과학 > 지질학 자연과학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 460DDC 549
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제23권 제4호 (2010년 12월) 13건
1.
2010.12
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비오염토양, 폐광산 주변토양, 산업단지 주변토양을 채취하여 X-선 회절분석, pH, 전기전도도, 양이온교환능력, 작열감량, 산화철 산화망간 함량, 중금속 함량 및 중금속 존재형태와 토양대자율의 상관관계를 파악하였다. 시료의 X-선회절분석 정량분석결과 비오염지역 토양에서는 모암에 따라 다양한 광물이 분포하고 있지만, 적철석과 자철석은 거의 관찰되지 않았다. 폐광산 주변토양은 폐광석, 광물찌꺼기 등의 영향으로 적철석이 많이 확인되었고, 일부 시료에서는 자철석도 존재하였다. 산업단지 주변시료에서는 방해석과 철백운석 등의 탄산염 광물들이 대부분의 시료에서 확인되었다. 중금속의 존재형태를 파악하기 위한 연속추출 실험 결과, 폐광산 주변지역 토양시료에서 철, 망간, 중금속 원소들은 reducible, oxidizable, residual 단계별 추출 형태로 80% 이상, 산업단지 주변시료에서는 50% 이상 존재하였다. 산업단지 주변시료의 경우, 탄산염 광물의 영향으로 carbonate 형태가 높게 나타났다. 왕수로 추출된 철, 망간, 비소, 아연 함량은 산화철/산화망간 형태를 지시하는 dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) 용출 함량과 매우 밀접한 정의 상관관계를 보여주었다. 철과 비소는 각각 왕수추출함량의 54%, 58%가 산화철/산화망간 형태과 함께 거동하는 것으로 나타났다. 대자율은 0.005~2.131×10-6m3kg-1의 범위로서, 시료 내에 적철석, 자철석 등 산화철 광물이 존재할 경우 대자율이 높게 측정되었다. 토양 내 중금속 함량과 대자율의 상관관계를 살펴본 결과 철 (r=0.608, p〈0.01), 망간(r=0.615, p〈0.01)과 유의한 정의 상관관계를 보였으며, 카드뮴(r=0.544, p〈0.05), 크롬(r=0.714, p〈0.01), 니켈(r=0.645, p〈0.05), 납(r=0.703, p〈0.01), 아연(r=0.496, p〈0.01) 등의 중금속 원소와도 유의한 정의 상관관계를 보였다. 철, 망간 및 중금속원소들 간의 상관관계를 살펴본 결과, 왕수로 용출된 철, 망간 함량과 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 아연 등의 중금속 함량이 정의 상관관계를 보이고 있다. 또한 산화철 및 산화망간 함량은 비소 및 니켈 함량과 밀접한 상관성이 있는 것으로 나타났다. 이는 비소와 니켈은 산화철 산화망간에 흡착되어 함께 거동함을 암시한다.
2.
2010.12
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본 연구에서는 파쇄 메커니즘이 상이한 파쇄기(함마 크럿셔와 롤 크럿셔)와 파쇄회로(개회로 및 폐회로)를 사용하여 각각의 파쇄기 종류에 따른 백운석 파쇄산물의 입도분포와 파쇄특성에 대해 알아보았다. 함마 크럿셔로 파쇄한 경우, 100 mesh 이하의 미분이 약 34 wt.%로 롤 크럿셔로 파쇄한 경우보다 약 3 배 이상 높았다. 또한 14~25 mesh 산물은 롤 크럿셔로 파쇄할 경우, 함마 크럿셔로 파쇄한 경우에 비하여 약 20 wt.% 이상 많이 생성되었다. 35 mesh 이하의 산물은 함마 크럿셔로 파쇄 시 전체의 약 80 wt.% 정도였다. 두 파쇄기 모두 개회로에 비해 폐회로 파쇄 시 미분의 발생률이 감소하였다. 광석에 따른 적절한 파쇄기 및 파쇄회로의 선택에 따라 목적하는 입도의 산물을 효율적으로 얻을 수 있다.
3.
2010.12
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콩고민주공화국의 중앙아프리카 구리광화대에서 수입하는 Cu-Co 광석의 광물학적 특성을 X-선 회절 분석, 2차원 X-선 회절 분석과 전자현미분석에 의하여 연구하였다. 검은색 광석은 코발트 광석광물인 헤테로제나이트와 구리 광석광물인 공작석, 초록색 광석은 공작석으로 주로 구성된다. 헤테로제나이트는 반사 현미경 하에서 매우 밝은 흰색을 나타내며 X-선 회절 분석에서는 4.39a과 2.316a 피크를 가지는 3R 다형으로 확인된다. 그러나 전형적인 3R형에 비하여 낮은 NiO와 Fe203의 함량으로 미루어 보아, 3R 다형 이외에 2H 다형도 일부 존재하는 것으로 판단된다. 공작석은 반사 현미경하에서 밝은 회색을 나타내며, 화학식은 Cu1.97Co0.02Fe2+0.01CO3(OH)2이다. 헤테로제나이트와 공작석은 중앙아프리카 구리광화대의 광화작용 중 최후기인 표성부화기에 형성되었으며, 코발트는 일차 광석보다는 표성작용에 의하여 형성된 (산)수산화 광석에 더 많이 부화되었을 것으로 추정된다.
4.
2010.12
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자류철석 표면에 부착한 고온성박테리아들과 이차 생성물을 전자현미경분석을 통하여 조사하였다. 일본 산성 온천수에서 채취된 고온성박테리아를 자류철석에 42℃, 52℃, 62℃에 각각 접종하였다. 반응된 자류철석 표변에는 2차 생성물과 막대 모양의 박테리아들이 각각 부착하여 나타났다. 자류철석 표면에 부착한 박테리아들의 크기는 0.4×1.5μm에서 0.3×11.9μm 범위였다. 박테리아들은 세포외중합체물질을 생성하는 것으로 관찰되었으며 이들 세포외중합체물질의 기능은 극한 환경으로부터 박테리아 자신을 보호하는 보호막 역할을 하는 것으로 추정되었다. 원소 황, 철수산화물, S와 Fe로 구성된 결정들, 그리고 O, P, Fe 결정들이 2차 생성물로 관찰되었다.
5.
2010.12
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방연석으로부터 유용금속이온을 용출시키기 위하여 토착박테리아를 실험실온도에서 최적의 pH 조건이 아닌 상태로 용출실험을 실시하였다. 이와 같은 조건에서도 0.4×0.2μm에서 0.5×1.7μm 범위의 막대 모양 박테리아들이 방연석 표면에 부착하였다. 미생물 용출실험 19일 후에, Pb, Fe, Zn 이온 함량이 비교시료에서 보다 박테리아 시료에서 각각 약 347, 222, 1.7배 이상으로 높게 용출되었다. 수많은 육각형 주상의 결정들이 방연석의 표변에 형성된 것이 관찰되었으며, 이들 결정들은 토착 박테리아의 미생물학적 산화작용에 의하여 방연석으로부터 생성된 것으로 생각된다. XRD 분석에서, 황산연광에 해당되는 회절선이 방연석 시료에서 관찰되었다. 만약 박테리아가 최적으로 생존할 수 있는 pH 조건과 온도 조건을 조성해 준다면 더 많은 유용금속 이온이 방연석으로부터 용출 될 것으로 기대된다.
6.
2010.12
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Investigation on Natural Radioactivity of Environmental Samples Near the Bauxite Processing Facility
알루미늄과 수산화알루미늄을 제조하는 (주)KC에서 사용하는 보오크사이트는 '자연기원방사성물질(NORM)'에, 가공 중 발생하는 폐기물 또는 부산물인 red mud는 '인위적으로 농축된 자연기원방사성물질(TENORM)'에 해당된다. 이 연구는 NORM의 대량사용시설인 (주)KC 공장 내부 및 주변 지역의 지질특성, 토양에 대한 광물학적 및 지화학적 분석을 수행하여 향후 작업장과 그 주변 지역의 방사능 피복량을 측정하고 방호하기 위한 과학적인 기초자료를 제공하고자 한다. (주)KC 공장 내부 및 인근지역 토양의 광물조성은 석영, 장석, 운모, 고령토, 깁사이트, 세피올라이트 등 모암으로부터 유래된 광물조성과 적철석, 보에마이트, 방해석 등 원광석인 보오크사이트로부터 유래된 광물조성으로 혼화되어 있다. 이 지역 토양의 평균 U 함량은 4.7 ppm, Th 함량은 23.6 ppm으로서 Th 함량이 다소 높게 나타난다. 토양의 40K의 농도는 100~1,433 Bq/kg, 226Ra의 농도는 8.4~179 Bq/kg이고 232Th의 농도는 13.5~300 Bq/kg으로서 높은 농도는 보이지 않으나 상대적으로 높은 226Ra 농도는 red mud 적재장 주변에서 확인된다. 토양시료의 외부 위해지수 범위는 0.10~1.66이며 평균 0.63으로서 전체적으로 는 위해 기준치로 제시되는 1.0 이하이지만 41개 지점 중 4개 지점이 1.0 이상을 나타난다.
7.
2010.12
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석영의 광여기 루미네선스(OSL)를 이용한 제4기 퇴적물의 연대측정이 최근 널리 적용되고 있다. 그러나 모든 석영시료가 OSL 연대측정에 적합하지는 않다는 사실도 잘 알려져 있다. OSL 연대측정의 신뢰도를 향상시키고 적용범위를 넓히기 위해서는 석영시료별로 다양한 OSL 신호 특성의 원인에 대한 광물학적 규명이 필요하다. 본 연구는 그러한 광물학적 연구의 일환으로 전혀 다른 지질 및 지표 환경에서 채취한 퇴적물 시료로부터 분리한 석영을 대상으로 OSL 신호특성 분석과 레이저삭마 유도결합플라즈마질량분석(LA-ICP-MS)을 이용한 미량원소 조성분석을 실시하였다. OSL 신호분석 결과, 석영시료는 연대 측정에 적합한 신호특성을 갖는 시료와 부적합한 시료로 명확히 분리할 수 있었다. 미량원소조성분석 결과, Al (평균 73~267 ppm)과 Ti (평균 61~248 ppm)의 함량이 가장 높았으며, 그 외 Li, Mg, Cr, Mn, Fe 등이 40 ppm 미만으로 함유되어 있었다. 석영 시료간 OSL 특성의 명확한 차이에도 불구하고, 그에 상응하는 미량원소함량의 뚜렷한 차이는 발견할 수 없었다. 이는 시료별로 다양한 OSL 신호 특성이 미량원소가 아닌 석영의 다른 광물학적 원인에 기인되었을 가능성을 시사하지만, 향후 보다 많은 시료 분석으로 확인되어야 한다.
8.
2010.12
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지구물질로 이루어진 공극 구조와 이를 채우고 있는 유체의 상호작용에 대한 이해는 지표 및 지구내부의 다양한 지질학적 현상의 설명에 필수적이다. 본 연구에서는 지구물질과 유체의 상호작용을 보다 잘 이해하기 위해, 비표면적과 공극률이 다공성 매질의 공극 구조를 설명하는 매개변수에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 입자의 지름과 공극률을 다양하게 하여 동일한 크기의 구형의 입자로 이루어진 다공성 매질에 대한 삼차원 공극 구조를 무작위 패킹 시뮬레이션으로 얻었고, 이에 대해 구성 엔트로피와 삼차원 상자집계 프랙탈 차원 분석을 하였다 구성 엔트로피 분석 결과, 엔트로피 길이는 비표면적이 2.4에서 8.3mm2/mm3으로 증가할 때 0.8에서 0.2 mm로 감소하고, 최대 구성 엔트로피는 공극률이 0.33 에서 0.46으로 증가할수록 0.94에서 0.99로 증가하는 뚜렷한 경향을 보인다. 구성 엔트로피와 공극률의 관계로부터 구성 엔트로피가 맨틀 용융체의 탄성과 점성도를 설명하는 변수로 사용될 수 있음을 제시한다. 삼차원 상자집계 프랙탈 차원은 비표면적이 같을 때 공극률이 증가함에 따라 증가하고, 비표면적이 2.4에서 8.3mm2/mm3으로 증가할 때 2.65에서 2.98로 증가한다. 이러한 삼차원 상자집계 프랙탈 차원과 비표면적, 공극률의 관계로부터 삼차원 상자집계 프랙탈 차원이 지진파 감쇠와 맨틀용융체를 포함한 다양한 지질매체의 구조와 무질서도를 설명하는 변수로 사용될 수 있음을 제시한다.
9.
2010.12
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제3기 마이오세 화성쇄설성 퇴적층인 범곡리충군의 주요 구성 암층인 부석질 응회암의 흡착기능성 광물자원으로서의 자원잠재성을 평가하기 위하여 그 응용광물학적 특성 및 그 규제 요인에 대하여 해석하였다. 장기 지역 범곡리층군에서 주된 암상을 이루는 부석질 응회암은 속성변질되어 저품위 제올라이트 및 벤토나이트를 이룬다. 이들은 부석편의 존재로 인한 성분적 특수성에 기인하여 일부 광석들은 양이온치환 능력, 비표면적 및 산성의 pH 농도와 연관된 우수한 흡착기능성을 나타낸다. 이 흡착기능성 광물질에서 낮은 pH 농도를 유발하는 것은 주로 결정구조상 층간에 수소 이온을 갖는 H-스멕타이트의 존재에 의한 것으로 밝혀졌다. 이 H-스멕타이트는 층간 교환성 양이온으로서 수소 이온의 존재에 의해 결정구조상 불규칙성이 야기되어 엽편상의 결정 가장자리가 다소 말린 형태를 보이고, X-선회절 분석에서는 (001) 회절선을 비롯한 주요 기저 회절선들이 일반적인 Ca-유형의 스멕타이트에 비해 상대적으로 낮은 강도를 보이는 것이 특정이다, 이 H-스멕타이트의 원물질 해석과 광물 공생관계를 토대로 이 독특한 점토광물의 생성 모델을 제시하였다. 즉, 부석질 유리편이 속성과정 동안에 필연적으로 야기되는 수화 변질의 결과로 규산이 해리되면서 생성된 수소 이온에 의해 공극수의 pH가 감소되어 단백석이 생성됨으로써 스멕타이트의 생성을 조장한 것으로 여겨진다. 강한 산성을 유발하는 이같은 H-스멕타이트의 존재에 의해서 범곡리층군의 저품위 흡착기능성 광물자원의 산업적 효용도, 특히 산성백토나 상토 부문 등에서 긍정적으로 평가될 수 있을 것으로 여겨진다.
10.
2010.12
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고씨동굴 내에 퇴적되어 있는 박쥐배설물을 대상으로 박쥐배설물 퇴적층에 생성된 인산염 및 황산염광물상들의 동정과 광물학적 특성연구를 통해 이들 광물상들의 지화학적 생성환경을 규명하고자 하였다. 박쥐배설물 내 및 하부에 침전된 물질들은 대부분 인산염 및 황산염광물로 확인되었다. 인산염광물로는 francoanellite, taranakite, ardealite, brushite, monetite가 관찰되었으며, 황산염광물로는 석고와 중정석이 관찰되었다. 인산염 광물은 하부로 갈수록 상대적으로 taranakite → francoanellite → ardealite → brushite → monetite의 변화양상을 보이는 반면 황산염광물 석고는 단면 전반에 걸쳐 확인되며, 특히 침전물 층 상부에 농집되어 나타난다. 중정석은 박쥐배설물 내에 소량 산재되어 나타난다. 인산염광물들의 침전과 이들의 수직적 광물상 변화양상은 박쥐배설물로부터 이들이 생성된 지화학적 조건이 산성환경이며, 하부로 갈수록 수분함량이 낮아지는 상대적인 건조한 환경이었음을 지시한다.
11.
2010.12
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지구물질의 거시적 성질로부터 지구시스템 진화의 실마리를 찾을 수 있으며, 이런 거시적인 물성은 지구물질의 원자구조에 의하여 결정되기 때문에 지구물질의 원자구조(즉, 전자구조)를 파악하는 것은 지구시스템의 현상의 이해에 매우 중요하다. 지구내부의 잘 알려지지 않은 물질들의 원자구조를 규명하기 위하여 최근에는 범밀도함수 이론에 기반한 양자계산이 이용되고 있다. 본 연구에서는 온-포텐셜 선형화 보충 평면파가 이용된 양자계산을 통해 저온석영과 스티쇼바이트에 대한 산소원자 K-전자껍질 에너지-손실 흡수끝-부근 구조(energy-loss near-edge structure; ELNES) 스펙트럼과 각 전자 오비탈에 대한 국소상태밀도(partial local density of states; PLDOS)를 계산하였다. 산소원자 K-전자껍질 ELNES 스펙트럼은 저온석영과 스티쇼바이트의 결정구조에 따라서, 저온석영에서는 ~538 eV에서 세기가 강한 피크가 나타나고 스티쇼바이트에서는 ~537과 ~543 eV에 강한 피크가 나타난다. 이와 같은 결정구조에 따른 산소원자 K-전자껍질 ELNES 스펙트럼의 차이는 지구내부 다양한 결정질과 비결정질 규산염 물질의 산소원자 주변의 환경을 파악하는 중요한 지표로 이용될 수 있다.
12.
2010.12
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국전 연-아연 광상은 백악기 말 유천층군의 정각산층 내에 협재된 석회암이 불국사 관입암류인 흑운모화강암에 의해 교대작용을 받아 형성된 스카른 광상이다. 정각산층은 주로 응회질 세일로 구성되며 사암, 안산암질 응회암, 석회질암, 역암이 협재된다. 암색에 따라 하부, 중부, 상부로 나뉘며 석회질암은 하부에서 6~8 m의 층후를 가지고 약 500 m 정도 연장을 보인다. 국전광상은 과거 갱내 채굴이 이루어진 죽갱 광체와 광산의 동쪽에 위치한 동부 광체로 구분된다. 주요 광석광물은 섬아연석과 방연석여며 황동석, 유비철석, 황철석, 자류철석 등이 수반되며, 스카른 광물로는 단사휘석과 석류석이 주로 산출되며 양기석, 녹니석, 엑시나이트, 방해석, 석영 등이 수반된다. 죽갱 광체의 경우 부광대를 이루는 중심부로부터 바깥쪽으로 대칭적으로 대상 분포하는 특정을 보여주는데, 중심부로부터 단사휘석(헤덴버지이트)대, 단사휘석-석류석(그로슐라)대, 석류석(안드라다이트)대, 호온펠스 변질대 순으로 분포한다. 단사휘석은 부광대에서 멀어질수록 Fe2+의 함량이 증가한다. 섬아연석은 부광대인 중심부를 포함하여 모든 대에서 산출되며 단사휘석과 마찬가지로 부광대에서 벌어질수록 섬아연석의 Fe2+ 함량이 증가한다. 이는 국전광상의 배태에는 단사휘석과 섬아연석의 공생이 밀접히 관련되어 있음을 지시한다. 따라서, 국전광상의 산출상태는 황철석의 함량이 비교적 적으며 품위가 높은 섬아연석이 단사휘석과 수반되어 부광대를 이루는 것으로 사료된다.
13.
2010.12
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