충남 청양군 정산면에 위치한 삼성광산은 견운모를 생산하고 있는 광산으로서, 이 광산 및 주변지역에서 산출되는 견운모에 대한 지질학적 및 광물학적 연구를 실시하였다. 이 연구를 위해 야외지질조사 및 편광현미경 관찰, X선회절분석, 전자현미분석, X선형광분석, 시차열분석, K/Ar 동위원소분석 등의 실내연구를 실시하였다. 삼성광산 지역은 선캠브리아기의 화강편마암이 넓게 분포하고 있으며, 같은 시기의 운모편암이 발달하고 있다. 견운모는 화강편마암의 열수변질 작용에 의해 생성된 것으로 사료되며, 원암의 주요 구성광물인 정장석 →사장석→흑운모의 순서로 변질된다. 견운모화가 진행되어 감에 따라 석영의 외곽부분에서 용해작용에 의한 만곡현상이 심화되다가 점차 사라진다. 견운모로의 변질작용이 진행됨에 따라 모암의 화학성분은 SiO2 and Na2O 함량은 감소하는 반면, Al2O3 and K2O는 증가하는 양상을 나타낸다. 견운모의 생성시기는 중생대 쥬라기이며, 이 시기는 화강편마암을 관입한 흑운모화강암의 관입시기와 잘 일치한다.

A colorless and transparent zirconium oxide (Zr0.73Y0.27O1.87) crystal has been synthesized by the Bridgman-Stockbager method. The gem-quality material is produced by adding 20∼25 wt.% Y2O3 (stabilizer) and 0.04 wt.% Nd2O3 (decolorising agent) to the ZrO2 powder. It shows a vitreous luster with a slight oily appearance. Under a polarizing microscope, it shows isotropic nature with no appreciable anisotropism. Mohs hardness value and specific gravity is measured to be 8∼8½ and 5.85, respectively. Under ultraviolet light it shows a faint white glow. The crystal structure of yttria-stabilized zirconia with 0.27 at.% Y has been re-investigated, using single crystal X-ray diffraction, and confirmed to be a cubic symmetry, space group Fmøverline3m (O5h) with a=5.1552(5) A, V=136.99(5) A3, Z=4. The stabilizer atoms randomly occupy the zirconium sites and there are displacements of oxygen atoms with amplitudes of δ/a∼0.033 and 0.11 along 〈110〉 and 〈111〉 from the ideal positions of the fluorite structure, respectively.

등축정계의 결정구조를 지니는 무색 투명한 저코니아(Zr0.73Y0.27O1.87) 결정을 Y2O3를 안정제로 사용하여 Bridgman-Stockbager법(또는 Skull 용융법)으로 합성하였다. 육성된 결정은 유리광택을 나타내며 동시에 약간의 지방 광택도 띤다. 저코니아 결정은 편광현미경하에서 등방성을 나타내며 이방성의 징후는 발견되지 않는다. 모스 경도는 8∼8½이고 비중은 5.85이다. 자외선하에서는 약한 백색 형광을 낸다. 단결정법으로 결정한 저코니아의 결정구조는 등축정계이며, 공간군은 Fm3m(O5h)이다. 단위포 상수(a)는 5.1552(5)A이며, V=136.99(5)A, Z=4, R=0.0488이다. 저코니움 원자는 각 모서리에 산소 원자가 자리잡고 있는 육면체의 중심에 위치하고 있으며, 각 산소 원자는 저코니움 원자로 되어 있는 사면체의 중심에 위치하고 있다. 결국 8:4의 배위수가 성립하는 구조를 하고 있다.

캐나다 브리티시 콜럼비아주 카시아르광산에서 산출되는 B.C. jade에 대한 보석학적 특징을 알아보기 위하여 편광현미경 관찰, 경도, 굴절율 및 비중 측정, X-선회절분석, X-선형광분석, ICP-MS, 적외선흡수분광분석, 시차열분석/열중량분석 등을 실시하였다. B.C. jade는 짙은 녹색을 띠고 반투명하며, 지방광택을 나타내며, 주구성광물은 투각섬석-양기석 고용체이다. 미량의 석류석과 미화인된 불투명광물이 공생한다. 모스 경도는 5.5~6, 굴절율은 1.62, 비중 3.01이다. 인성이 강하며 침상단구를 나나낸다. Fe의 함량이 높으며(Fe2O3 4.14~4.66 wt%) 녹색을 띠게 하는 발색소 역할을 하는 것으로 해석된다. B.C. jade는 926.9℃에서 탈수현상이 일어나면서 파괴되기 시작하며, 1000.8℃에서 투각섬석-양기석이 투휘석+엔스타타이트+석영+물(H2O)로 분해되는 반응이 거의 완결되는 것으로 해석된다. 이러한 가능성은 926.9℃ 이상에서 1.93 wt%의 중량손실이 일어나는 열중량 분석결과와 잘 일치한다.

천연유리로 만든 보석들의 보석학적 특징을 알아보기 위하여 중국 광동성 마오밍산 텍타이트와 백두산에서 채취한 흑요석을 대상으로 편광 및 반사현미경, 주사전자현미경, 비중 및 굴절율 측정, X-선형광분석, ICP-MS분석, X-선회절분석, 전자현미분석 등을 실시하였다. 중국산 텍타이트와 북한산 흑요석은 모두 검고, 패각상 단구를 나타내며, 수 mm 두께로 연마하였을 경우에는 모두 짙은 갈색의 반투명한 특징을 나타낸다. 텍타이트는 4~10 cm 크기의 길쭉한 원통형 모양으로, 또는 직경이 3~5 cm인 구형으로 산출된다. 텍타이트의 표면에는 직경이 최대 3 mm인 함몰구조가 있는 것이 특징이다. 텍타이트의 모스경도는 5~5.5, 비중은 2.66이며, 단굴절을 일으키며, 굴절율은 1.51이다. 텍타이트 속에는 다수의 구형 기포가 분산되어 있으며, 규질성분이 높은 유리질물질이 존재한다. X-선회절 분석결과 비정질상태임이 확인되었다. 백두산 흑요석은 두 가지 형태로 나타난다. 즉, 균질한 검은색의 흑요석과 백색 결정을 함유하고 있는 것 등이다. 주된 차이점인 굴절율은 1.49~1.50으로서 텍타이트보다는 작으며, 비중은 텍타이트보다 다소 큰 2.67~2.68을 나타낸다. 또한 구형 기포 내포물이 없는 대신 새니딘과 자철석 침상결정을 함유하고 있다.

캐나다 온타리오주 코발트지역에는 시생대의 화산암을 부정합으로 피복하고 있는 원생대의 휴로니안 퇴적암 내에는 황화물이 농집된 광화작용이 발달한다. 황화광물들은 원생대에 발달했던 퇴적분지에 쌓인 기저역암 내에 농집되어 있다. 황화광물은 기저역암과 Coleman 역암에서는 파편형태로, 퇴적암 전체에서는 광범위한 산점상 형태, 그리고 Ag-Co-Ni-As 탄산염맥 주변의 산점상 형태 등으로 산출된다. 황화광물 파편들의 형태가 모가 나있고 사암과 이질암에서 점이적 퇴적구조를 나타내고 있는 것으로 보아 황화광물들이 기계적 운반작용에 의해 이동된 후 퇴적암 내에서 광화작용을 이루었음으로 시사한다. 한편, 탄산염맥 근처에서 발견되는 산점상 광석광물들은 열수작용에 의해 형성된 것으로 추정된다. 기반암인 시생대 화산암에 발달한 대규모의 화산성 황화물 광상이 퇴적암에 존재하는 광석광물의 공급원이었음을 알 수 있다. 사암 및 이질암에 존재하던 광석광물들은 후기에 관입한 휘록암에 수반된 열에 의해 재결정작용을 받았다.

충남 금산 서북부 지역에 분포하는 화성암류에 대해 암석화학적 연구를 실시하였다. 이 지역에는 선캠브리아기의 흑운모편마암과 시대미상의 옥천층군, 그리고 이들을 관입 또는 분출한 중생대 쥬라기의 흑운모화강암 및 백악기의 화산암, 홍색장석화강암, 석영반암 등이 존재한다. 흑운모화강암은 연변부로 갈수록 점이적으로 우백질 암상을 나타내는데, 중심부로부터 연변부로 갈수록 SiO2, Na2O, K2O의 성분은 증가하는데 비해 Fe2O3, CaO, P2O5, MgO, TiO2 성분은 감소하는 등 역누대구조를 나타낸다. 흑운모화강암과 석영반암은 비알칼리계열에 속하며, 우백질 흑운모화강암은 알칼리계열에 속한다. 또한 이들 화성암은 모두 I-type화성암에 속하며, 동시에 칼크-알칼리계열의 결정분화작용에 부합하는 양상을 나타낸다. 쥬라기의 흑운모화강암은 Eu의 부현상(negative anomaly)이 미약하여 마그마 분화초기의 특징을 나타내는 반면, 백악기의 석영반암은 부현상이 뚜렷하여 진화가 상당히 이루어졌음을 시사한다.

일본의 묘기 광상에서 산출되는 벤토나이트를 대상하여 광물학적, 물리화학적 성질 및 열적성질을 측정하였으며, 이 연구의 주목적은 악틴족 원소인 U, Th과 란탄족 원소인 Ce, Eu에 대해 천연산 Na-형 벤토나이트의 흡착특성을 파악하기 위함이다 묘기 벤토나이트는 pH 10.4 정도로 높은 알카리성을 나타낸다. 또한 높은 점도, 팽윤도, CEC 값을 나타내고, 수용액과의 반응에서 짧은 시간에 안정화되어 균질한 상태를 유지하였다. 화학성분 분석결과 Na2O가 CaO에 비해 상대적으로 높은 함량비를 보이는 것으로 보아 묘기 벤토나이트를 구성하는 스멕타이트는 Na-형에 속한다. 열분석 결과 벤토나이트의 전암시료와 점토입자 이하 시료는 각각 591℃와 658℃에서 분해됨이 확인되었다. 점토입자 시료 0.2g을 U. Th, Ce그리고 Eu의 각 여러 농도별, pH별 용액 20mL와 반응시킨 흡착실험을 행하였다. 그 결과, 농도 및 pH변화에 따른 흡착량의 변화는 Ce, Th과 Eu용액의 경우 비교적 일정한 흡착량의 감소를 보이나, U용액은 농도가 높아질수록, pH가 증가될수록 급격한 흡착량의 감소를 나타내었다. 흡착능력은 Ce, Th, Eu, U 순으로 나타난다. 벤토나이트의 Ce, Eu, Th, U 흡착은 스멕타이트의 양이온교환반응과 표면흡착반응 이외에도 수용액에 존재하는 이온들이 다양한 화학종의 형성과 침전물 형성이 흡착에 큰 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 또한 수반되는 제올라이트가 이들 원소들의 흡착에 영향을 끼쳤을 것이다.

최근 캐나다 퀘벡주 운가바 지역의 메사맥스 노스웨스트광상에서 발견된 신종광물인 날드렛타이트(naldrettite)의 광물학적 성질 중 이 광물의 이상화학성분이 Pd2Sb인 것으로 발표되었다. 따라서 이 연구에서는 순수한 Pd2Sb성분의 화합물을 합성한 후 천연 및 합성 물질간의 광학적 성질, 화학조성, 결정구조, 미경도 등의 자료를 비교하여 두 물질의 일치성 여부를 확인하고자 하였다. 합성 Pd2Sb는 공기 및 오일 속에서 밝은 백색에 옅은 노란색이 곁들여 있는 것으로 관찰되며, 복반사가 미약하게 관찰된다. 이방성이 강하며, 회갈색으로부터 녹청색으로 변한다. 미경도 측정값은 VHN100=293(242-322)이다. 화학성분은 Pd가 63.7~64.3wt.%, Sb 가 36.4~36.8 wt.%로 매우 일정하다. 합성 Pd2Sb의 결정구조는 사방정계의 공간군 Cmc21에 속하며, 510℃에서 합성한 물질의 경우 단위포 상수는 a=3.366(1), b=17.523(3), c=6.929(2) a이다. 이와 같은 합성 Pd2Sb의 광물학적 자료는 날드렛타이트의 자료와 잘 일치하며, 이로부터 naldrettite가 합성 Pd2Sb의 천연산 광물임을 알 수 있다.

The precious serpentine, referring to a rare and highly valuable gem variety of serpentine group minerals, is found to occur in serpentinite from Booyo Gren Jade Mine which is located in Oesan-myun, Booyo-gun of Chungchungnam-do. Geommological properties of the precious serpentine have been investigated by use of polarizing microscope, specific gravity balance, refractometer, hardness pencils, X-ray diffractometer, XRF, ICP-MS analyser, and infrared absorption spectroscope.The precious serpentine from Booyo is colored deep green with oily luster and semi-transparent. It is highly tough and Mohs's scale of hardness is measured to be 5-6. Specific gravity is determined to be 2.67, and a single refractive index ND=1.56 is observed by a spot method, using sodium light source. X-ray powder diffraction data is represented by the reflection lines at 7.40(100), 4.64(25), 3.68(68), 2.757(69), 2.530(49), 2.549(32), and 1.710(21a), which compares very well with that of antigorite of serpentine group minerals. The major chemical compositions of the precious serpentine group minerals. The major chemical compositions of the precious serpentine are SiO2 42.49%, MgO 39.08%, Fe2O3 3.85%, and H2O 11.87%. Besides, trace elements such as Cr(2188), Ni(1110ppm), Co(58ppm), and Ta (108ppm) are relatively spectrum shows peaks at 3670, 1190, 1070, 980 and 610cm-1. Strong absorption at 3670cm-1 is due to OH stretching, and 1190, 1070 and 980cm-1 due to SiO stretching. The absorption 610cm-1 is formed by alteration of pre-existing ultramafic rock, namely peridotite, with an introduction of fluid with very little content of CO2, under 400℃ environment. Magnetite inclusions, finely disseminated in the precious serpentine, may be a result of Fe precipitation, during serpentinization of olivine-bearing country rock.

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.

성산광산과 법수광산에서 산출되는 토수다이트의 광물학적 특성을 X선회절분석, 화학분석 및 전자현미경분석에 의하여 수행한 후, 이들을 비교 연구하였다. 두 광산에서 토수다이트는 백악기의 화산쇄설성암이 열수변질작용을 받아 형성된 광물로서, 미정질의 석영, 딕카이트, 일라이트/스멕타이트 또는 운모/스맥타이트 혼합층광물과 함꼐 산출된다. 토수다이트는 극미립의 엽편상집합체로서 발견되며, 입자의 크기는 성산토수다이트가 법수다이트 보다 더 크다. X선회절분석 결과는 토수다이트가 이팔면체형 스멕타이트와 이팔면체형 녹니석이 1:1로 규칙적으로 혼합층을 이루는 광물임을 지시한다. 법수토수다이트는 성산토수다이트에 비하여(00ℓ ) 회절선의 수가 더 많으며, 적층순서가 더 규칙적이다. 화학분석 결과, 토수다이트는 리튬을 포함하며, 바이델라이트형 스멕타이트와 돈바사이트의 혼합층광물이며, 층간이온은 칼륨이 주를 이루며, 쿠카이트 성분이 녹니석층 내에 약간 존재한다는 것이 밝혀졌다. 법수토수다이트는 성산토수다이트 보다 사면체자리에 더 많은 Al을, 팔면체자리에는 더 적은 Al을 가지며, 층간이온으로 더 많은 Ca를 가지고 있다. 토수다이트는 백운모에서 일라이트/스멕타이트나 운모/스멕타이트 혼합층광물로 변질되는 중간 단계의 산물로서 형성된 것으로 생각되며, 형성 온도는 100 ℃부터 300 ~ 480 ℃ 범위인 것으로 추정된다. 열수변질을 일으킨 열수용액은 산성이고, 열수용액 내 Si와 Al의 농도는 높았고, K의 농도는 낮았던 것으로 생각된다.

경남 하동군 일대에 분포하고 있는 화강암질 암체내에서는 대규모의 Ti광체가 부존되어 있으며, 특히 옥종면 정수리 일대에서는 회유금속원소(REE)를 함유하는 갈렴석 결정들이 다수 발견되었다. 본 연구에서는 갈렴석에 대해 광학적연구, 전자현미분석, 원자흡수분광분석, X선회절분석, 적외선흡수분광분석, 비중 및 미경도 측정을 실시하였다. 갈렴석은 최대 크기 3×6cm 정도의 괴상형태로 산출되며 석영, 녹염석, 저어콘, 흑운모, 백운모 등과 공존한다. 갈렴석의 연마면 관찰로는 누대구조가 관찰되는데 이것은 자철석이 산점상으로 분포하기 때문이다. Th으로부터 방출되는 α-입자의 존재가 방사능사진법에 의해 확인이 되었음에도 불구하고 메타믹트상태의 정도가 뚜렷하지 않다. 이 갈렴석내에는 ΣREE가 19.88-23.99%정도로 높은 편이며 CaO함량이 8.35-10.29wt%로 적은 편이다. 갈렴석의 성인에 대해서는 아직 확실하게 규명되지 않았으나 TiO2의 함량(0.89-1.13wt%)이 높은 것과 저어콘과 같은 광물과 공존하고 있는 것으로 보아 마그마와 관련된 REE와 Ti성분이 풍부한 용액으로부터 정출된 것으로 추축된다.