하부 조선누층군의 풍촌층 고품위 석회석 광체에서는 그 상위의 지층인 화절층으로부터 유래된 극미립의 적갈색 변질물이 열극을 따라 충진 및 피복하는 양상을 보이며 산출된다. 표성기원을 시사하는 산출상태와 광물조성을 이루는 이 침전물은 석회석 광체를 오염시킴으로써, 품위와 품질을 저하시키는 결과를 초래한다. 이 풍화산물은 옥수질 석영, 고령석, 일라이트, 침철석 및 적철석이 주요 자생광물을 이루며 곳에 따라 스멕타이트가 소량 수반된다. 그밖에 원지성 광물편들인 운모와 정장석들이 드물게 상대적으로 큰 입도를 이루며 함유된다. 고령석, 일라이트 및 스멕타이트로 구성되는 이 풍화산물의 다소 복잡한 점토광물상은 석회암 풍화잔류토의 전형에 해당되는 것으로 여겨진다. 이 극미립 풍화물은 곳에 따라 열수에 의해서 재차 변질되어 스틸바이트 같은 열수 기원의 제올라이트 광물을 수반하기도 한다. 이 표성변질물의 생성 및 침투 시기는 풍촌층의 고품위 석회석을 형성시킨 천열수 변질작용의 시기 직후, 즉 쥬라기 초기에 해당되는 것으로 해석된다. 조선 누층군의 응기 및 풍화· 침식의 시점을 시사하는 이 같은 표성변질 양상은 산소가 풍부한 표층수가 하강하는 환경 하에서 석회질 모암 내에서 화학적 용탈과 확산 방식으로 작용한 것으로 여겨진다.

국내의 납석 광상은 대부분 백악기의 화산암류들이 열수변질되어 형성된 광상으로서, 주로 전남 및 경남 지역에 밀집되어 분포한다. 납석은 지질 여건상 주로 경상분지 내에 국제적인 규모의 풍부한 부존자원이 있지만, 그 동안의 개발에 의해서 고품위 황석들은 상당히 채진된 상황이다. 현재 개발되고 있는 광체들은 몇 곳의 광산을 제외하고는 대부분 저품위 광상을 이루고 있기 때문에, 새로운 광체의 탐광이 이루어지지 않는다면 앞으로 고품위 광석에 관한 한 국내의 수요를 충당하기 어려운 상황에 이를 것으로 예견된다. 현재 국내에서 납석으로 개발되고 있는 광석의 상당수(대략 40% 정도)가 엄밀한 의미에서는 사실상 납석이 아닌 고령토나 견운모 광석인 것으로 밝혀졌다. 엽납석을 함유하는 정상적인 형태의 납석들은 그수반 점토광물상에 의거하여 (l) 엽납석질, (2) 딕카이트질. (3) 일라이트질 및 (4) 딕카이트-일라이트질 유형으로 구분될 수 있다. 고령토 광물로는 대부분 딕카이트가 수반되고 외국에서는 흔히 수반되는 것으로 알려져 있는 고령석은 거의 함유되지 않는 것이 특징이다. 석영은 납석에서 점토광물 못지않게 그 용도를 가름하는 주요 성분으로서 대부분의 광석 유형에서 수반되지만 특히 일라이트질 납석에서 흔히 그리고 보다 많이 수반되는 양상을 보인다. X-선회절 정랑분석법은 납석의 품위를 산정하는데 유력한 수단이 될 수 있다. 특히 납석 이외의 점토광물들의 조성, 특히 일라이트의 함유 정도는 납석의 용도별 품위와 품질을 가름하는 주요 사항이다. 화학분석에 의한 납석의 평가 방식은 특히 납석의 백색 도기류와 같은 각종 세라믹스 제조 용도에서의 품질 평가에 결정적인 단서를 제공하는 유력한 평가수단이다. 특히 착색유발 성분인 철분의 존재와 그 함량을 정하고 요업용도에서 중요한 Al3O3와 알칼리 성분 함량을 검증하는데 필수적인 평가 방법이다. 이외에 주사전자현미경 관찰을 통해서 납석의 주요 품질 기준이 되는 극미립상 엽납석의 결정형, 조직 및 미시적 산출상태를 보다 정밀하게 평가할 수 있는 방안을 제공한다. 현행 광업법상의 납석을 비롯한 관련 광종들의 광물분류 체계가 모호하게 설정되어 있고 관련 인허가 부서에서의 전문성 및 지도력 부족으로 관련 산업계에 심각한 비효율성과 오류가 야기되고 있는 실정이다. 이를 개선하기 위해서는 납석의 광석평가 방식이 그 품위와 품질 개념 하에서 응용광물학적으로 적용되어야 할 것이다.

국내산 고품위 석회석은 그 지질 배경과 광상 유형에 따라 (1) 제천-단양 지구, (2) 삼척-태백-정선 지구 및 (3) 울진-안동 지구의 유형들로 구분된다. 제천-단양 지구에서 산출되는 석회석을 제외한 대부분의 국내산 고품위 석회석들은 석회암이 열수변질작용과 열변성작용을 받아 재결정되고 Ca이 부화된 양상을 이룬다. 국내산 고품위 석회석은 광물조성, 화학조성, 결정도 및 광물상의 차이에 따라 결정질 석회암형, 대리암형, 미정질 및 거정질 방해석 유형으로 구분된다. 이들에 대해 응용광물학적 관점에서 그 조성과 특성을 밝히기 위한 체계적인 시험 및 분석이 이루어졌다. 제천-단양 지구의 고품위 석회석들은 외견상 원암에 가까운 결정질 석회암 유형으로서, 낮은 결정도와 세립질 조직, 비교적 높은 CaO 함량(51～54 wt.%) 및 낮은 백색도의 광석 특성을 갖는다. 삼척-태백-정선 지구에서 산출되는 미정질(대개 0.2～0.3 mm) 및 거정질(2～15 cm) 고품위 석회석은 전형적인 열수변질형 광석으로서, 결정도에서 유형별로 서로 현격한 차이를 보이고 다소 편차가 심한 CaO 함유도(50～55 wt.%) 및 높은 백색도를 보이는 것이 특징이다. 특히 이 지역의 주된 광체인 미정질 방해석형 광석은 미세하고 균일한 결정도와 보다 균질한 조성(대개 > 52 wt.%)을 이룬다. 울진-안동 지구의 변성퇴적암류에서 산출되는 석회석들은 그 광상 유형과 산출상태에 따라 품위와 품질면에서 현격한 차이를 보인다. 이 같은 국내산 고품위 석회석의 광물특성과 화학조성상의 특징에 의거하여 지역별로의 광석 유형에 따라 적절한_개발 용도를 제시하였다.

영일 지역에서는 제올라이트 광물들을 상당량(대개 5% 이상) 함유하는 제올라이트질 벤토나이트가 밝은 색조를 띠고 1 m 미만의 두께를 이루며 흔히 산출된다. 이 같은 벤토나이트는 제올라이트 층과 밀접한 층준 접촉관계를 이루며 주로 장기층군의 눌대리응회암층과 함탄층에 부존된다. 이벤토나이트는 곳에 따라 층리와 비조화적 관계를 이루며 산출되기도 한다. 제올라이트질 벤토나이트의 주성분 광물인 몬모릴로나이트는 제올라이트 광물로서 대부분 클리놉틸로라이트와 공생관계를 이룬다. 그렇지만 보다 규질인 벤토나이트의 경우에는 모오데나이트, 상대적으로 SiO2 함량이 낮은 벤토나이트에서는 휼란다이트를 수반하기도 한다. 모오데나이트가 수반될 경우에는 단백석이 많이 함유되는 것이 특징이다. 주사전자현미경 관찰에 의하면, 제올라이트질 벤토나이트에서는 이들 변질 광물들, 특히 몬모릴로나이트와 제올라이트 광물들이 서로 미세분대되지 않고 대개 혼재되는 양상을 보이는 것이 특징이다. 제올라이트질 벤토나이트는 비교적 규산 성분이 농집된 공극수 조건과 pH의 오르내림이 반복되는 알칼리 환경 하에서 생성된 것으로 여겨진다. 또한 이 벤토나이트는 제올라이트를 함유하지 않는 통상적인 벤토나이트에 비해서 전반적으로 높은 희토류 원소 함유도를 나타낸다. 제올라이트질 벤토나이트의 이 같은 화학적 특징은, 산출상태 및 광물상에서의 특징과 더불어, 이벤토나이트의 성인을 단순히 속성작용의 결과로만 해석하기 어렵고 일부 벤토나이트들에 대해서는 열수변질에 의한 영향을 배제할 수 없음을 시사하는 것으로 여겨진다.

장석은 복잡다단한 광물학적 특성에도 불구하고 그 물질적 이해와 용도 측면에서의 단순성 때문에 관련 산업 부문에서 부가가치 향상이 잘 이루어지지 않고 있는 실정이다. 현재 전 세계적으로 10위권 내의 생산 수준을 유지하는 국내산 장석의 광석 유형은 그 관물상과 산출상태에 따라 페그마타이트상 장석, 반화강암질 및 우백질 화강암상의 장석으로 구분 될 수 있다. 현재 국내에서 개발되고 있는 장석들로는 일반적으로 반화강암질 유형의 광석이 가장 흔하다. 이 유형의 광체들은 흔히 알바이트화 작용이나 K-부화를 수반하는 열수변질 작용을 받은 양상을 보이는 것이 특징이다. 광물특성 상으로는 K-장석에 속하는 광체들이 Na-장석 유형들 보다 상대적으로 흔하고 대체적으로 그 부존 규모도 큰 것으로 나타난다. 장석의 부가가치 향상을 위해서는 그 품위를 화학조성에만 의존하지 말고 광물조성 단위로 이해하는 방식이 요구된다. 일반적으로 이 광물자원의 요업적 용도 특성상, 광물특성 평가에서 가장 주요한 기준이 되는 사항은 화학조성, 특히 알칼리 조성, AI2O3 함량 및 철분의 함유도인 것으로 판단된다. 그렇지만 앞으로 그 수요가 확장될 전망이 있는 충진재 용도로 사용될 경우에는 이 같은 화학적 특징보다는 장석광물의 조성과 제반 물성적 특성에 그 품질이 의존될 것으로 여겨진다. 이에 따라 장석 광석의 화학조성과 물성은 기본적으로 장석의 광물상과 조성에 의존된다는 지식기반 하에서, 장석의 품위는 물론 품질 특성 평가에 있어서도 화학조성에만 의존하지 말고 그 광물상과 광물특성도 고려해서 평가하는 지혜가 요구된다.

단백석이 주성분을 이루는 포항 지역산 규질 이암을 합성원료로 하여 80℃의 온도 조건에서 10∼15%농도의 TMAOH 및 TMAOH+NaOH 용액으로 수열 반응시켜 유기 스멕타이트를 합성하였다. 이 실험에서 NaOH와 TMAOH의 혼합용액으로 처리했을 경우에는 스멕타이트 의에 NaP와 하이드록시소달라이트가 함께 합성되는데 비해서, TMAOH 용액만으로 처리했을 경우에는 이들이 수반됨이 없이 스멕타이트만 생성되었다. 합성된 스멕타이트는 X-선회절 분석, 시차열분석 및 적외선 흡광 분석을 통해서 결정구조상의 층간에 TMA+ 이온이 개재된 몬모릴로나이트 계열의 유기 스멕타이트인 것으로 밝혀졌다. 스멕타이트 생성을 조장시킨 주요 반응 모질물은 단백석으로 밝혀졌고, 이 유기 스멕타이트의 골격 성분인 Al의 공급원으로서는 원료 물질 내에 상당량 함유되는 퇴적물기원의 스멕타이트가 그 역할을 담당하는 것으로 해석된다. 반응성이 상대적으로 낮은 석영과 운모는 대부분 이 합성반응에 관여하지 못하고 반응산물 내에서 주요 불순물로서 잔존된다. 이 같은 실험 결과들은 앞으로 이 합성 반응계에 적합한 Al 공급원이 동원될 수 있다면 저온(100℃ 이하)에서 이 이암을 원료로 하여 새롭고 효과적인 유기 스멕타이트의 수열합성 방안이 마련될 수 있음을 시사한다.

수천 년 전부터 인간생활에 이용되어온 일라이트-운모는 다른 광물자원에 비하여 사용량은 많지 않지만, 요업, 도료, 종이, 건축용 재료, 화장품 소재 및 전자부품과 전기 재료 등 여러 산업 분야에 널리 사용되고 있다. 일라이트-운모는 광물학적으로 같은 계열의 광물군임에도 불구하고 산출상태, 입도 및 용도의 차이에 따라 다른 광물자원으로 취급되고 있다. 특히 국내에서 일라이트는 용어상의 혼란과 불명확한 법정 등록광종 때문에 효율적인 자원관리와 연구개발이 곤란한 실정이다. 그러므로 일라이트를 비롯한 점토광물 자원에 대한 광업법규상의 개선과 제도적 정비가 시급히 요구된다. 국내에서 개발되고 있는 일라이트-운모의 광석 유형은 그 광물상과 산출상태에 따라 페그마타이트상 백운모, 운모편암상 백운모, 납석상 일라이트 및 점토상 일라이트로 구분된다. 일라이트와 운모는 서로 다른 용도로 사용되고, 그 용도에 따라 그 품위 및 품질 개념이 다르다. 일라이트-운모 광석의 품위 및 품질 면에서 가장 기본적인평가방식은 (1) 육안 및 편광현미경 관찰, (2) X-선회질 분석 및 (3) 화학분석인 것으로 생각된다. 특히 리트벨트법을 응용한 X-선회질 정량분석법은 일라이트의 품위를 산정하는데 유력한 수단이 될 수 있을 것으로 여겨진다. 국내 일라이트-운모 자원의 자원잠재성과 부가가치를 향상시키기 위해서는 광석에 대한 정확한 품위 평가를 바탕으로 가장 적절한 이용 분야를 모색해야 할 것으로 판단된다.

국내산 벤토나이트의 유변학적 특성과 그 규제 요인을 파악하기 위해서 각종 응용광물학적분석과 체표면적, 입도분포, 팽윤도 및 점성도를 측정하였다. 비교적 저품위(몬모릴로나이트 함량:30∼75 wt%)를 이루는 국내산 Ca-형 벤토나이트들은 2∼4 μm의 입도를 갖고 대부분 반자형의 엽상 결정체를 이룬다. 현탁액 상에서 벤토나이트 광물성분들의 입도 분포는 대체로 10∼100 μm 범위에서 높은 빈도를 보이고 전체적으로는 다소 복잡한 이중적인 분포양상을 나타낸다. 이 같은 양상은 제올라이트질 벤토나이트에서 보다 심하게 나타난다. 이 벤토나이트들의 EGME 체표면적은 269∼735 m2/g의 값의 범위를 갖는 것으로 측정되었다 이 체표면적 값은 몬모릴로나이트의 함량, 수분함량 및 CEC 수치와 대체로 정비례하는 관계를 나타낸다. 제올라이트질 벤토나이트가 제올라이트를 함유하지 않는 것보다 전반적으로 약간 높은 체표면적 갈을 갖는다. 국내산 벤토나이트들은 전반적으로 낮은 팽윤도와 점성도를 나타낸다. 2∼5 wt%의 Na2CO3첨가에 의해서 유발된 국내산 벤토나이트들의 팽윤도 향상 최대치는 몬모릴로나이트의 함량과 불순물, 특히 제올라이트의 함유정도에 따라 250∼500%수준인 것으로 측정되었다. Na치환능력이 강한 제올라이트를 함유하는 벤토나이트의 팽윤도 향상에는 좀더 많은 양의 Na2CO3가 소요된다 점성도에 있어서는 장석의 함량이 높고 상대적으로 낮은 입도와 결정도를 갖는 벤토나이트들이 비교적 높은 수치를 보이는 경향이 있다. 또한 현탁액의 pH가 상대적으로 높은 수치를 보이는 시료들이 대체로 점성도가 높은 것으로 나타난다. 그렇지만 벤토나이트의 주요한 유변학적 특성들인 팽윤도와 점성도는 몬모릴로나이트의 함량이나 평균 분산입도와는 뚜렷한 일률적인 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타난다. 이에 비해서 팽윤도는 벤토나이트의 광물조성, 표면전하 특성, 입도 및 형상 등의 물리화학적 성향을 포괄하는 체표면적 수치와 대략적으로 반비례적인 관계를 보인다 따라서 벤토나이트 현탁액에서의 유변학적 특성은 몬모릴로나이트의 표면전하 특성, 형태, 입도 및 조직 등의 차이에 의해서 달라지는 점토 입자들의 응집특성 및 취합결정체의 형상에 주로 규제되고, 제올라이트와 같은 미세한 불순 광물성분들의 영향도 부수적으로 관여되는 복합적인 성향인 것으로 해석된다.

국내산 벤토나이트들의 광물조성 및 특징과 양이온 교환특성과의 연계성을 규명하기 위해서, 정제나 분리 과정 없이 원광 단위로 XRD 정량분석, 화학적 용출실험, pH 및 양이온 교환능력 (CEC) 측정 등을 시행하였다. 리트벨트법에 의한 XRD 정량분석 결과, 국내산 벤토나이트들은 몬모릴로나이트(30～75 wt%) 외에 주요 불순물로서 제올라이트, 단백석, 장석류가 대개 25 wt% 이상 함유하는 것으로 밝혀졌다. 클리놉틸로라이트-휼란다이트 계열의 조성을 이루는 것으로 감정된 이 제올라이트들은 제올라이트질 벤토나이트의 양이온 교환특성에 심대한 영향을 미친다. 클리놉틸로라이트는 상대적으로 규질이며 밝은 색을 띠는 벤토나이트에서 흔히 볼 수 있고 단백석과 밀접한 공생관계를 이루며 산출되는 것이 특징이다. 대부분 Ca이 주된 교환성 양이온을 이루지만, 일부 제올라이트질 벤토나이트에서는 알칼리 이온의 함유도가 매우 높게 나타나기도 한다. 메칠렌블루법에 의해 측정된 CEC 값은 다소 산포되기는 하지만 몬모릴로나이트의 함량과 대체로 정비례하는 관계를 보이고 상대적으로 낮은 수준을 보인다. 이에 비해서 암모늄아세테이트법에 의해서 측정된 ‘Total CEC’ 값은 비교적 높은 수준(50～l15meq/100 g)을 보인다 이 같은 CEC 값의 차이는 특히 제올라이트질 벤토나이트에서 보다 크게 나타나고, 이는 제올라이트에 의한 CEC 증대효과로 간주된다. 단백석이나 장석류들은 벤토나이트의 양이온 치환능력에 별다른 영향을 미치지 않는 것으로 나타난다. 벤토나이트 현탁액의 pH는 교환성 양이온들 중에서 알칼리 성분 함유도, 특히 Na의 함유수준이 증가됨에 따라 pH=9.3에 이를 정도로 증대되는 경향을 보인다. 그렇지만 경우에 따라서는 소위 ‘산성백토’로 취급될 수 있을 정도로 낮은 pH(5～6) 값을 갖는 벤토나이트들도 있다. 이는 일부 국내산 벤토나이트들이 몬모릴로나이트의 층간 양이온으로서 H＋ 을 일부 함유하고 있기 때문인 것으로 여겨진다. 궁극적으로 이 연구결과는 벤토나이트의 품위 산정에는 XRD 정량분석법이 적용되는 것이 합리적이고 CEC와 관련된 품질 특성은 전적으로 ‘Total CEC’ 개념에 의거하여 평가되어야 한다는 것을 시사한다.

한 구릉상에 자연적으로 노출된 지표면을 따라 대략 50 cm 이내의 두께를 이루며 분포한다. 풍화된 벤토나이트에는 몬모릴로나이트 외에 7 a형 할로이사이트가 수반되고 그 하부에 인접하는 벤토나이트에 비해서 상대적으로 원암의 광물성분이 거의 잔류되지 않는 점토광물 위주의 광물조성을 보인다. 전자현미경 하에서 몬모릴로나이트와 할로이사이트는 서로 혼재되기보다는 따로 구획되어 분리된 상태로 산출되는 경향이 있다. 몬모릴로나이트의 엽편상 결정형의 테두리가 다소 변형되어 무딘 편상 결정형의 양상을 보인다. 할로이사이트는 0.3 μm 내외의 폭과 2 μm 이내의 길이를 갖는 침상 내지 관상의 결정형을 이루고 흔히 다발형태의 집합체를 형성한다. 전자현미경 관찰을 통한 이들의 미시적 조직 및 산출 관계에 대한 해석에 의하면, 몬모릴로나이트에서 할로이사이트로의 상전이는 혼합층상 구조형 (M/H)과 같은 이들의 중간형 점토광물상을 거치지 않는 형식으로 이루어진 것으로 판단된다. 또한 몬모릴로나이트로부터 할로이사이트로의 변질반응은 산화조건에서 용해 및 침전 반응형식으로 진행되었던 것으로 해석된다 이 풍화변질 과정에서 SiO2를 비롯하여 Na, K 및 Ca과 같은 화학성분들이 심하게 용탈되어 많은 용해공극이 형성되었고, 상대적으로 잔류.농집된 A12O3와 Fe에 의해서 할로이사이트의 생성여건이 조성되었던 것으로 해석된다.

국내에서 석회석 산업은 대규모의 시장이 형성되어 있는 국가적 기간산업이고, 석회석의 부존자원으로서의 잠재성도 크다는 것은 주지의 사실이다 그러나 값싼 소재자원으로서 대규모 개발 및 수요 특성을 가졌던 종래의 석회석 산업에서는, 품위 및 품질 개념의 인식이나 구분도 없이 단순히 화학분석 자료에만 의존하여 개발과 가공이 이루어질 수 밖에 없었다. 최근에 대두되는 환경문제와 생산원가의 상승으로 인해서 국내 석회석 산업계에는 국내 석회석 자원의 효율적 개발과 부가가치의 증진이 절실히 요구되는 상황이다. 이를 위해서는 종래의 화학분석치 일변도의 석회석 평가방식을 지양하고, 보다 합리적인 응용광물학적 광석평가 방식이 적용되어야 할 것이다. 석회석의 광물상, 광물조성 및 광물특성을 그 용도별로의 품위 및 품질 개념을 적용해서 평가함으로써, 우리의 소중한 자연의 기반물질이자 부존자원인 국내산 석회석을 효율적으로 개발 및 가공하는 지혜가 필요할 것으로 여겨진다. 이에 따라 석회석에 대한 새로운 관점에서의 평가 개념을 국내산 주요 고품위 석회석을 대상으로 논의하였다. 또한 이를 토대로 국내산 석회석의 효율적 개발과 부가가치 제고를 위한 새로운 광물특성 평가방안을 제시하였다.

국내에서 천연 제올라이트는 부존자원으로서의 높은 잠재성에도 불구하고, 용도개발에 대한 연구개발이 부진하여 관련산업이 활성화되지 못하고 있는 실정이다. 환경개선용 기능성 소재로서의 천연 제올라이트의 응용이 앞으로 국내에서 천연 제올라이트의 부가가치 향상을 도모할 수 있는 효과적인 방안이 될 것으로 생각된다. 환경산업 분야에서는 천연 제올라이트가 합성 제올라이트와의 경쟁관계에서 유리한 위치를 점유할 수 있을 것으로 판단된다. 환경산업에서 천연 제올라이트의 새로운 수요처가 형성되면 기존의 저급한 용도보다 한 단계 향상된 부가가치의 창출이 가능할 것으로 여겨진다. 국내산 천연 제올라이트의 자원잠재성과 부가가치를 제고시키기 위해서 앞으로는 관련산업이 응용광물학적 지식기반 산업으로 전환되어야 한다. 또한 지금까지 국내에서 천연 제올라이트에 관례적으로 적용되어 왔던 화학조성 및 CEC 분석자료에 의거한 제올라이트의 품위 및 품질 평가 방식에서도 개선과 보완이 요구된다. 특히 X-선회절 정량분석, 전자현미경관찰, 선택적 이온교환 및 흡착특성과 관련된 실험 등을 통해서 천연 제올라이트의 품위와 품질이 보다 정밀하게 감정되고 평가되어야 할 것으로 여겨진다. 따라서 앞으로는 천연제올라이트의 부가가치 향상을 위한 연구개발과 산업응용은 반드시 제올라이트의 세공구조, 광물상, 광물 조성 및 특성에 대한 이해와 지식에 기반하여 이루어져야 할 것이다.

Siliceous mudstones are embedded on a large scale in the Tertiary formations of Pohang area. Some useful zeolites such as NsP, (Na, TMA)P, analcime and hydroxysodalite were synthesized from the siliceous mudstones by treating with the variety of solution, i.e ., NaOH, NaOH+NaCl, NaOH, NaOH+NaAlO2and NaOH+TMAOH at the low-temperature hydrothermal system ranging 60~120℃. Major precursor of zeolites is found as opal-CT in the zeolite-forming reaction. Smectite, which is included in considerable amounts in the mudstone, appears to play a major role of Al-source in the zeolite synthesis. In comparison, chalcedonic quartz and mica are rather insoluble in alkaline solution, and thus, these are observed as major impurities in the reaction products. An addition of NaAlO2to NaOH solution is effective for eliminating these impurities in the reaction procedure, through these are partly dissolved when elevating the reaction temperature, concentration, and time. Phase change from NaP to hydroxysodalite takes place at the NaOH concentrations of 3.0~4.0 M, and the reaction is not sensitive to the temperature shift. NaP is more stable at lower NaOH concentration and higher activity of Na+ whereas analcime is sensitive to the temperature change and stable at higher than 100℃ and 2.0~4.0 M in NaOH concentration. For the pure NaP synthesis without any other products, the treatment of mudstones with 1:1 solution of NaOH and NaAlO 2 turns out to be quite effective. NaP was successfully synthesized together with analcime at 100℃ as well as lower concentrations of NaOH+NaCl solution. In addition, the organic type, (Na, TMA)P was formed together with smectite in the 1:1 solution of NaOH and TMAOH.

춘천 연옥은 색깔에 따라 세가지 유형 (연녹색, 암녹색, 및 회색 연옥)으로 구분되고 이들은 각기 서로 다른 조직과 조성을 나타낸다. 연녹색 연옥이 이중에서 가장 일반적인 유형이다. 연옥은 주로 극미립의 연옥질 투각섬석으로 구성되고 여기에 미량의 휘석, Mg-녹니석 및 방해석이 불순물로서 수반된다. 연옥질 투각섬석 결정들은 그 폭이 5μm 이하의 극미립질 침상 결정형을 이루며 서로 치밀하게 얽혀있는 연옥 특유의 조직을 나타낸다. 주사전자현미경 하에서 (110)의 벽개면의 발달이 현저하고, 주사탐침현미경 하에서는 벽개면을 가로지르는 방향으로 특징적인 조선이 나타나는 것이 특징이다. 연옥질 투각섬석은 투과전자현미경 하에서 흔히 단쇄형과 복쇄형이 결합한 3중쇄형 격자가 복쇄형의 투각섬석 구조 내에서 불규칙적으로 협재되는 혼성격자 구조가 발달하는 것이 특징이다. 드물지만 5중쇄형 격자와 4중쇄형 격자도 관찰되는데, 이 같은 불규칙한 격자 혼재상은 회색 연옥에서 보다 현저한 경향을 보인다. 이와 같은 혼성격자 구조형의 존재는 춘천 연옥이 열역학적으로 비평형 상태에서 형성되었음을 시사하는 것으로 여겨진다. 리트벨트법에 의한 구조검증을 통해서 구해진 연옥질 투각섬석들의 격자상수 값들은 X-선회절의 경우, a=9.837(1)~9.9804(4)a, b=18.046(2)~18.062(1)a. c=5.2765(7)~5.2803(3)a, β=104.717(9)~104.786(3)˚로 계산되었다. 이에 비해서 중성자 회절법에 의해서 측정되 격자 상수 값은 a=9.8841(6)~9.8933(7)a, b=18.1429(7)~18.161(2)a, c=5.3024(3)~5.3060(7)a, β=104.698(7)~104.771(4)˚로서 X-선회절에 의한 값들과 약간의 차이를 보인다. 연옥질 투각섬석은 Ca에 대한 Mg의 치환에 의해 M(4) 자라의 크기가 작아지면서 b축의 단위포도 함께 줄어드는 결정화학적 특징을 나타낸다. 이는 중성자 회절분석에 의해서 구해진 M(4)의 자리점유율과 M(4)-O의 원자간 거리에 의해서도 확인된다. 그러나 연옥질 투각섬석에 대한 리트벨트법에 구조검증 결과는 연옥의 유형별 미시적 광물상과 혼성격자 구조형의 특징에 별다른 연계성이 없는 것으로 나타났다.

국내에서 벤토나이트 산업은 환경개선과 관련된 토목분야에서의 수요증대로 앞으로 그 시장이 보다 확장될 것으로 예견된다. 이에 따라 부족한 국내의 부존자원을 효율적으로 관리하는 개발기술의 수립과 제도적 정비가 마련되어야 할 것이다. 또한 날로 증대되는 벤토나이트는 매우 복잡한 광물조성과 광물학적 특성을 갖고 다양한 용도로 사용되기 때문에, 이를 취급하는 데에는 이 광물자원에 대한 광물학적 특성에 대한 전문적 이해가 요구된다. 벤토나이트의 품위는 종래의 간접적 측정 방식 외에 정량적 X-선회절법이 도입되면 보다 효율적으로 평가될 수 있을 것이다. 벤토나이트의 품위와 품질은 상호 연계되지만 별도의 개념으로서, 이를 응용광물학적 지식에 기반하여 효과적으로 평가하는 방안이 마련되어야 할 것이다. 국내에서 벤토나이트가 고령토 범주 내에서 취급되고 있는 것은 이 분야에 대한 산업 발전은 물론 기술개발을 가로막고 있는 큰 장애로 생각되며, 이는 빠른 시일 내에 시정되어야 할 것이다.

알루나이트는 포항지역의 제3기 연일층군의 이암 층내의 탄산염 결핵체 주변에서 할로이사이트와 함께 극미립 변질물 (1-2 μm)로서 산출된다. 알루나이트는 정육면체와 유사한 능면체 결정형을 이루고 침상 내지 단주상의 할로이사이트와 밀접한 공생관계를 이룬다. X-선회절 분석에 의해서 이 알루나이트는 a=6.9897(1) a, c=17.2327(4)a, V=728.75(3) a3의 격자상수값을 갖는 것으로 밝혀졌다. X-선형광된 이 알루나이트의 화학식은 (K0.94N0.06)(Al2.55Fe3+0.45)(SO4)2(OH)6 으로서, 나트로알루나이트 단성분을 6-7 mole%정도 함유하는 것으로 분석되었다. 또한 시차열분석 (TG-DTG-DTA)을 통해서 알루나이트의 승화성 성분들 (H2O와 SO3)의 존재와 함유 정도를 조사하였고, 고온X-선회절분석을 병행하여 이 광물의 OH기의 이탈 반응 (520℃)과 고온상으로의 전이 반응 (600℃ 및 700℃)을 감정 하였다. K/Ar 법으로 측정된 알루나이트의 생성 연대 (0.342±0.008 Ma)와 안정동위원소들의 분석 결과 (δ18Oso4=-1.7, δDSMOW=-31, δ34S=-10.8)는 이 알루미늄 황산염 광물이 연일충군의 융기 이후에 야기된 민물의 유입에 의한 표성기원의 변질작용의 결과로 생성되었음을 지시한다. 알루나이트+할로이사이트 공생군의 침전은 이암 내에서 조성된 강산성 (pH=2-3)의 알루미늄 황산염 용액이 탄산염 결핵체를 만나 반응하여 pH가 국지적으로 증가되어 (pH=4) 과포화되는 과정에 의해서 야기되었다. 컴퓨터를 이용한 Al3+의 포화지수에 관한 화학적 평형 모델링 실험 결과, 알루미늄 황산염 용액으로부터의 알루나이트와 할로이사이트의 침전은 pH=4 및 「SO42-=10-4M 조건에서 K+과 Si(OH)4의 농도가 10-4M 이상 유지되어야 가능한 것으로 밝혀졌다.

Spotted cordierite occurs as the result of intrusion of Wolaksan Granite of Cretaceous age in the northern part of the Ogcheon Metamorphic Belt, forming a contact metamorphic zoning in accordance with the distance from the granite body: a cordierite-muscovite-biotite-quartz assemblage and the higher-temperature cordierite-biotite-quartz-(cummingtonite). These quartz-ubiquitous mineral assemblages identified in the cordierite spot seem to reflect Al-deficient condition of the protolith. TEM observations of textural relations between the cordierite and mica within the cordierite spot clearly reflect that cordierite was formed at the expense of micaceous matrix. A structure refinement of the poikiloblastic cordierite was performed by the Rietveld refinement method. Unit cell of the cordierite was determined to be as follows : lower-temperature type: a=17.1480(9)a, b=9.7743(6)a, c=9.3184(5)a, V=1561.9(4)a3, higher-temperature type: a=17.136(2)a, b=9.751(1)a, c=9.322(1)a, V=1557.7(4)a3. They show a remarkable difference in the unit cell dimension. The refinement results indicate that structural sites of lower-temperature cordierite are wholly occupied by appropriating ions. Compared to this, tetrahedral sites of the higher-temperature type exhibit an order/disorder ranging about 5-8% as the result of substitution between Si4+ and Al3+, except for T26 site occupied wholly by Al3+. These structural differences seem to be related to the formation temperatures of both cordierite types.