We present characteristics of hydrothermal chlorite and its interstratification with 7-a mineral phase that occur in the propylitic alteration zone of the Bobae sericite deposit formed in rhyodacitic tuff. Chlorite is found as disseminated fine-grained aggregate or replacement materials of precursor minerals such as Fe-oxides and amphibole. Based on X-ray diffraction(XRD), all chlorites belong to IIb polytype and the (060) reflections averaging 1.53~1.54a indicate a trioctahedral structure. Chemical compositions of chlorite show that the Fe/(Fe+Mg) values are mostly in the range of 0.44~0.53, and cation deficiencies in octahedral sites range from 0.06 to 0.37. Under scanning electron microscope(SEM) chlorite occurs as well-crystallized aggregates and is subparallely stacked in interstices or between grain boundaries of associated minerals. transmission electron microscopic(TEM) images reveal that chlorite shows regular layers with 14-a spacings, locally interstratified with 7-a or 21-a periodicities. The 21- a periodicity corresponds to the sum of the d001 values of chlorite and 7-a phase. The chlorite packet coexisting with 7-a layers displays abundant defects such as edge dislocations and layer terminations. Selected-area electron diffraction(SAED) indicates that chlorite and 7-a phase are randomly interstratified in the mixed-layer areas. We propose a lateral change of layers for the polymorphic transition of 7-a phase to chlorite.e.

Adsorption of metal elements onto illite and halloysite was investigated at 25℃ using pollutant water collected from the gold-bearing metal mine. Incipient solution of pH 3.19 was reacted with clay minerals as a function of time: 10 minute, 30 minute, 1 hour, 12 hour, 24 hour, 1 day, 2 day, 1 week, and 2 week. Twenty-seven cations and six anions from solutions were analyzed by AAs (atomic absorption spectrometer), ICP(induced-coupled plasma), and IC (ion chromatography). Speciation and saturation index of solutions were calculated by WATEQ4F and MINTEQA2 codes, indicating that most of metal ions exist as free ions and that there is little difference in chemical species and relative abundances between initial solution and reacted solutions. The adsorption results showed that the adsorption extent of elements varies depending on mineral types and reaction time. As for illite, adsorption after 1 hour-reaction occurs in the order of As〉Pb〉Ge〉Li〉Co, Pb, Cr, Ba〉Cs for trace elements and Fe〉K〉Na〉Mn〉Al〉Ca〉Si for major elements, respectively. As for halloysite, adsorption after 1 hour-reaction occurs in the order of Cu〉Pb〉Li〉Ge〉Cr〉Zn〉As〉Ba〉Ti〉Cd〉Co for trace elements and Fe〉K〉Mn〉Ca〉Al〉Na〉Si for major elements, respectively. After 2 week-reaction, the adsorption occurs in the order of Cu〉As〉Zn〉Li〉Ge〉Co〉Ti〉Ba〉Ni〉Pb〉Cr〉Cd〉Se for trace elements and Fe〉K〉Mn〉Al, Mg〉Ca〉Na, Si for major elements, respectively. No significant adsorption as well as selectivity was found for anions. Although halloysite has a 1:1 layer structure, its capacity of adsorption is greater than that of illite with 2:1 structure, probably due to its peculiar mineralogical characteristics. According to FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) results, there was no shift in the OH-stretching bond for illite, but the ν1 bond at 3695 cm-1 for halloysite was found to be stronger. In the viewpoint of adsorption, illite is characterized by an inner-sphere complex, whereas halloysite by an outer-sphere complex, respectively. Initial ion activity and dissociation constant of metal elements are regarded as the main factors that control the adsorption behaviors in a natural system containing multicomponents at the acidic condition.

Epidote occurs as veinlets in the propylitic alteration zone of the Bobae clay deposit, Pusan, Korea. Its cell parameters apparently decrease with the contents of Al, Fe, and Ca. Fourier transform infrared (FTIR) spectra show one hydrosyl environment related to AlM2 at 3357-3358 cm-1. In the mid-infrared region, the peaks at 950 and 1030 cm-1 sharper with increasing Al shifting to higher energy region. The peak at 885 cm-1 shifts slightly to a lower energy region with a decreasing intensity as the Fe content increases. In the far-IR region, epidote exhibits absorption bands at 120 and 140 cm-1, which are related to the Ca-O bonds in A-sites.M ssbauer spectra of epidote show that the isomer shifts of Fe3+ range from 0.36-0.37 at the M3 site and from 0.35-0.44 at M1 site. Fe2+ shows the isomer shift ranging from 1.11 to 1.13. Quadrupole splitting is 2.04 for Fe3+M3, 0.52-0.70 for Fe3+M1, and 2.61-2.70 for Fe2+M3. Calculation shows Fe3+M386-90.7%, Fe3+M12.5-3.6%, and Fe2+M35.8-11.4% of total iron, showing preferential distribution of Fe3+ in the M3 site. The Fe3+M3 content is between 0.486 and 0.513 per formula unit. in the Fe-rich epidote, less Fe3+ and more Fe2+ are accommodated in the M1 and M3 sites. Hence, the overall disorder increases as total Fe content increase. The ordering parameter of the Bobae epidote is 0.93-0.95, suggesting a disequilibrium state below 200℃. The constant temperature over a long period may be essential for the transition from disordered state to equilibrium state, despite the possible variation in flux and composition of the hydrothermal fluid.

김해지역의 덕봉납석광상은 모암이 안산암질응회암과 안산암으로 구성된 백악기말기의 화산암류가 열수변질작용을 받아서 형성되었으며, 딕카이트와 엽납석이 주구성광물이다. 이 연구에서는 산출하는 광물의 특성과 모암의 열수변질작용을 규명하고, 광물과 열수용액 간의 반응관계를 통하여 광상의 성인을 밝히고자 한다. 암석 내의 화학적 특성을 보면 열수변질작용동안 알칼리원소와 실리카는 유동성을 보이나 알루미나는 비교적 유동성이 작다. 모암으로부터 실리카의 용탈과 알루미나의 부화로 인하여 납석광체가 형성되고, 외곽부로 이동된 실리카의 재침전이 규화대를 생성시켰음을 볼 수 있다. 딕카이트와 엽납석과 밀접히 수반되는 다량의 미정질의 석영은 실리카의 활동도가 증가함에 따라서 형성된 것으로 해석된다. Argillic 변질대에서는 열수용액의 실리카의 용해도가 증가하였고, 규화대에서는 온도와 pH가 저하되면서 그 용해도가 저하되었다. Argillic 변질대로부터 빠져나간 Si는 광상의 가장자리에 침전하여 규화대를 형성시켰다. 딕카이트가 다양한 범위의 결정도를 보여주는 것은 계내의 부분적인 상안정성의 변화를 시사한다. 이 연구에서 계산된 열역학 값에 따르면, Al2O3-SiO2-H2O 계에서 엽납석-딕카이트 (카오리나이트)-다이아스포아-석영이 500 바에서 공존가능한 온도는 약 300 ℃이다. 광물조합과 기존실헙자료를 종합하면 주요 열수변질 시기의 온도는 최소한 270-300 ℃이며 XCO2는 0.025 미만으로 추정된다. 광물의 산상과 화학적 변화양상에 따르면 Al의 활동도는 광상의 상부에, 그리고 Si의 활동도는 하부와 연변부에서 높음을 보여준다. 덕봉광상에서 흔히 관찰되는 비평형 상관계는 열역학적 변수와 용액운반특성의 국부적인 변화로 인하여 화학적으로 비평형인 상들이 여러 단계에 걸쳐 형성되었음을 지시한다.

경남 밀양 일대의 화산암에는 열수변질대가 상당히 넓게 발달하고 있으며, 여러 개의 점토광상이 분포한다. 납석광상은 주로 안산암질 응회암에서 배태된다. 납석광석의 주구성광물은 엽납석과 딕카이트이며, 그외에 일라이트, 토수다이트, 듀모티에라이트, 석영 등의 규산염광물들이 소량 수반되며, 디이아스포아, 황철석, 웨이브라이트 등이 산출된다. 본 지역의 엽잡석은 단지 2M 다형만 산출된다. 엽납석은 약 750˚C에서 OH가 빠져나감에 따라서 d001 간격이 증간한다. 할로이사이트는 튜브형태로 나타난다. 웨이브라이트는 열수변질작용 말기의 낮은 온도에서 틈을 따라 침천된 것이다. 본 지역의 5개의 변질대로 구분되는데, 주광체로부터 멀어질수록 엽납석-딕카이트대, 실리카대, 일라이트대, 할로이사이트대, 녹니석-알바이트대로 대상분포를 보인다. 점토광물은 모암으로부터 Si와 알카리이온의 용탈에 의해서 형성되었다. 광물조합과 엽납석 다형 및 기존의 열역학적 자료를 밀양광산의 형성온도는 270∼350˚C 내외인 것으로 추정된다.

열수변질작용동안에 수반되는 광물간의 열역학적인 반응관계를 통해 325˚C와 1바에서 광물의 상 안정다이아그램을 작성하였다. 홍주석과 공생관계에 있는 일라이트를 백운모와 엽납석 두가지로 이루어지는 이성분계의 이상적 혼합모델을 가정하여, 화학분석차로부터 생성자유에너지를 계산하였다. 구조화학식이 K0.86Al2.93Si3.03O10(OH)2인 일라이트의 생성작유에너지는 위 조건에서 -1147.727 kcal/mole이다. 일라이트의 안정영역은 이상적 백운모 단성분보다는 훨씬 좁게 나타나며, 시리카의 활동도가 백운모보다는 낮다. 일라이트는 엽납석이 분해되는 동안에 홍주석이 수화되어 형성된 것으로 홍주석의 가장자리나 균열을 따라 일라이트의 형성이 우세하게 일어났다.