광물의 격자구조가 특정한 방향성을 보이는 격자선호방향은 광물의 변형 조건에 따라 다르기 때문에, 해당 광물과 이를 포함한 암석의 변형 조건을 연구하는데 있어 유용하다. 이번 연구에서는 경기육괴의 남서 부지역에 위치한 유구읍 추계리 금계산 일대의 각섬암류를 채취하여 암석내부 각섬석과 장석의 격자선호방향 을 후방산란전자회절 기기를 사용하여 분석하였다. 분석결과 유구지역의 각섬석에서는 type IV와 type I 두가 지 격자선호방향이 관찰되었다. 유구지역의 각섬암류 내 각섬석은 격자선호방향에 관계없이 강체회전에 의해 변형을 받은것으로 보이며, 암석의 변형정도가 결정입도와 격자선호방향에 영향을 준 것으로 생각된다. 각섬 석의 결정입도가 커서 변형을 가장 작게 받은것으로 생각되는 시료에서는 각섬석이 강한 type I 격자선호방향 을 보여주었다. 이에 반해, 각섬석의 결정입도가 작아 고변형을 받은 것으로 생각되는 시료들에서는 각섬석이 약한 type IV 격자선호방향을 보여 주었다. 유구지역에서 관찰되는 다양한 암석의 변형정도는 각섬암류와 인 접해있는 페리도타이트에서도 관찰된 바 있어, 유구지역이 다양한 수준의 변형을 받았음을 지시한다.

지각내부에서의 지진파 전파 특성은 지각의 주요 구성광물들의 격자선호방향에 크게 영향을 받는다. 따라서 지진파 전파속도자료를 이용해 지구내부구조를 해석하기 위해서는 해당 지역의 주요 구성 광물들의 격자선호방향과 이를 이용해 계산된 암석별 지진파 전파속도 특성 자료가 필요하다. 하지만 국내의 암석과 광물의 격자선호방향에 대한 연구는 거의 없는 상황이다. 이번 연구에서는 경기육괴 북부에 위치한 가평 위곡리 일대의 두 각섬암체에서 각섬암을 채취하여, 각섬암 내부의 주요 광물들, 특히 각섬석과 사장석의 격자선 호방향을 전자현미경/후방산란전자회절 기기를 통해 분석하고, 이를 이용해 가평지역 각섬암에서 나타나는 지진파 전파속도 특성을 계산하였다. 분석결과 가평 위곡리 일대 두 개의 각섬암체에서 각각 type I과 type IV 로 정의된 두 가지 타입의 각섬석 격자선호방향이 관찰되었다. 사장석은 비교적 약한 격자선호방향을 보여주었다. Type I 각섬석 격자선호방향이 관찰된 각섬암에서는 큰 지진파 비등방성이 관찰되었으나, type IV 각 섬석 격자선호방향이 관찰된 각섬암에서는 작은 지진파 비등방성이 관찰되었다. 이것은 이전의 실험결과와 일치하는 결과이다. 빠른 S파의 편파방향은 각섬석의 격자선호방향에 관계없이 선구조방향에 평행하게 나타났다. 가평지역의 각섬암에서 관찰된 이러한 지진파 전파 특성은 경기육괴 지각 내부의 구조와 지진파 자료를 해석하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

동아광산에서 채취한 암석 시료의 X-선 회절분석 결과 주 구성광물은 백운석(Dolomite : CaMg(Co3)2, 투각섬석(Tremolite : Ca2Mg5Si18O22(OH)2), 활석(Talc : Mg3Si4O10(OH)2), 방해석(Calcite : CaCO3)이며, 소량의 석영(Quartz : SiO2)을 포함하고 있다. 편광현미경 관찰 결과 종횡비는 일반적으 로 정의하는 3 : 1의 수치보다 높은 값을 나타내며 신장방향에 대한 소광각은 8.0-19.5°의 범위로 사 소광을 나타낸다. 주사전자현미경 관찰 결과 석면의 장경은 5 μm 이상이고 최대 250 μm 정도이며 종 횡비는 3 : 1 정도이다. 암석시료에서 나타나는 석면결정은 벽개면을 따라 성장하고 있으며 결정의 끝 부분이 침상형태를 나타낸다. 에너지분산분광분석결과 투각섬석이 주 구성광물인 시료는 대체로 Fe의 함량이 높게 나타난다.

선캠브리아기의 지리산 편마암 복합체는 초기의 백립암상에서 후기의 각섬암상 또는 녹색편암상까지 후퇴변성작용을 받았으며, 편마암 복합체 내 관입한 하동 회장암체는 이 중 후기 변성작용의 영향을 받았다. 회장암체 내 주요 유색광물은 각섬석으로 이를 통해 변성조건 및 변성상에 관한 추정이 가능하다. 회장암체 내 각섬석은 개방니콜 하에서 주로 청녹색 내지 녹색을 나타내고, 반자형 내지 타형의 형태를 보인다. 일부 갈색의 각섬석 주변부로 청록색으로 변하는 누대조직(zonal texture)이 존재하고, 사방휘석 내에는 각섬석으로 변하는 반응부가 존재해 후퇴변성 내지 변질 양상을 보인다. 회장암을 구성하는 각섬석은 크기 및 산상에 따라 기질을 이루는 미정질의 각섬석[Ⅰ그룹 : 페로혼블렌드(ferrohornblende)]과 1 mm 이상의 크기를 보이며, 주로 불투명광물 내지 사장석과의 경계에서 산출되는 각섬석[Ⅱ그룹 : 페로파가사이트(ferropargasite)]으로 구분된다. 화학분석결과, 각섬석 내 Alⅵ의 함량을 통해 회장암체의 변성압력이 5 kbar 이하의 저압의 조건이었음이 인지되는 한편, 각섬석 내 Ti함량범위 및 각섬석+사장석+석류석+흑운모+녹니석의 광물조합을 통해 회장암체의 변성상이 각섬암상에 속하는 것으로 판단된다.

제천시 수산면의 고생대 백운암에는 속성기원 흑색 처트 단괴들이 함유되어 있으며, 흑운모 화강암 관입과 관련된 접촉변성작용으로 백운석과 처트가 반응하여 단괴 주위로 변질대가 형성되었다. 변질 초기에 활석 및 방해석이 처트와 백운암을 교대하며 생성되었지만, 후기에 투각섬석이 활석과 방해석을 교대하였다. 처트 단괴들이 밀집한 백운암 층준에서는 회백색 투각섬석이 다량으로 산출된다. 주사전자현미경 및 광학현미경 관찰결과, 투각섬석은 다양한 종횡비의 신장된 입자 형태를 보이며, 수 mm의 좁은 공간에서 같이 산출된다. 침상-섬유상 입자들이 다발을 이루는 석면상 투각섬석도 있으나, 주상 입자들도 흔히 존재함이 확인되었다. 따라서 자연 유래 석면물질의 경우, 모든 투각섬석이 석면상 투각섬석은 아니므로 석면 정량 시 유의해야 한다. 수산 지역에서 석면상 각섬석의 산출 환경은 함처트 백운암, 열원, 수용성 유체의 존재가 투각섬석 석면의 지질학적 생성 조건이 될 수 있음을 지시한다.

자연 석면 산출지의 투각섬석-양기석에 대한 전자현미경관찰 결과, 섬유상, 침상, 주상의 다양한 입자 형태가 관찰되었다. 섬유상 입자들은 일정한 너비로 가늘고 길게 휘어지며, 로프 모양의 다발이나 매트를 형성한다. 침상 입자들은 평행한 다발을 형성하나 장축 방향으로 쉽게 갈라지며 탄성이 있다. 주상 입자는 분쇄과정에서 벽개를 따라 쪼개지며 종횡비가 짧은 침상입자를 형성한다. 입자의 형태적 특성은 산출지별로 다르며 하나의 시편 내에서도 차이가 관찰된다. 투각섬석-양기석 계열의 각섬석은 섬유상에서 주상까지 형태적 연속체를 형성하므로 석면상 각섬석에 대한 유해성 평가를 위해서는 형태적 특성과 발암 특성 간의 인과관계에 근거한 동정 기준 및 시료준비과정이 수립되어야 한다.

국내에서 투각섬석 석면이 채굴되었던 충남 보령지역의 석연광산인 중앙(신석)광산과 대보석산 광산에 대해서 투각섬석의 산출상태, 수반광물, 광물학적 특성, 형성과정을 연구하였다. 이곳의 투각섬석은 아주 긴 섬유상과 함께 침상, 도변상, 주상의 여러 형태가 같이 공존하였다. 유해석변의 기준에 해당되는 투각섬석에 대해 편광현미경과 주사전자현미경으로 형태를 분석한 결과, 길이가 최대 210 μm에 해당되는 입자도 있으나 평균치로는 31.2 μm이고, 폭은 평균 1.6 μm이며 종횡비는 평균 19.9이었다. 투각섬석의 신장방향에 대한 소광각은 6.1~20.2˚의 범위로 모두 사소광의 성질을 나타냈다. 석면상과 비석면상 투각섬석의 XRD 패턴도 약간의 차이를 나타냈다. EPMA의 분석 결과, 이곳의 투각섬석은 Mg성분이 Fe보다 월등히 높게 나타나서 Mg단종인 투각섬석에 가까운 것으로 확인되었다. 석면상과 주상의 투각섬석은 형성조건이 다소 다르며 석면상이 후기에 형성된 것으로 검토되였다.

춘천 지역 구봉산층군 내에서 산출되는 백색 및 흑회색 투감섬석에 대하여 전자현미분석과 리트벨트법에 의하여 결정화학적 특징이 연구되었다. 화학 조성상 백색 투감섬석 (WHT)은 흑회색형 (BLT)에 비하여 Al과 Na의 양은 많고, Mg와 Ca의 양은 적은 차이를 보여준다. 단위포의 크기에 있어 b축의 길이는 WHT가 BLT보다 약 0.013a 크다. 이는 후자의 M(4) 자리에 보다 많은 Na와 Mg가 치환된 결과로서 계사된 〈M(4)-O.가 각각 2.522, 2.512a로 잘 일치하고 있다. 자리 점유율에 있어 BLT의 경우 모든 Al이 T(2)에 채워지며, WHT에서는 T(1), T(2)에 각각 0.138, 0.181씩 Si를 치환하고 있다. M(1), M(2), 및 M(3)는 모두 Mg에 의해 채워지고 있으며, Ca가 채워지는 M(4)에는 BLT에서는 소량의 Mg가 들어 있다. (001) 방향으로 투각섬석의 구조를 작도해 보면, WHT에서는 사면체의 바닥면이 T(1) 안쪽으로 다소 기울어져 있으나, BLT에서는 T(1)과 T(2)가 서로 마주보며 기울어져 있는 특이한 양상을 보여준다. 이러한 구조상의 차이점은 앞으로 보다 많은 투각섬석에 대한 구조적인 연구를 수행할 필요가 있음을 보여준다.

춘천 지역 선캠브리아기의 구봉산층군 내의 백운석질 대리암에는 광역변성작용의 산물로서 조립질의 투각섬석이 주된 규산염 광물상을 이루며 산출된다. 이들은 배태 층준과 원암의 조성에 따라 두 가지 유형으로 구분된다. : (1) 투각섬석(흑회색)+방해석+백운석+활석, (2)투각섬석(백색)+금운모+백운석+방해석+K-장석, 백색의 투각섬석이 흑회색형보다 상대적으로 높은 Al과 알칼리 함유도를 보이지만, 전반적으로 모두 Mg-단종에 가까운 화학 조성을 갖는다. 투각섬석들이 격자 구조상의 결함 구조를 갖지 않는데 비해서, 금운모는 1M 구조형을 이루고 저면 격자 간격상에 녹니석 단위의 빈번한 개재에 의한 격자상의 구조적 결함이 흔히 관찰된다.방해석-백운석 지온계에 대한 연구와 TWEEQU 프로그램을 이용한 상평형도 작성을 통해서, 투각섬석들은 500~600℃의 온도 범위, 8kb 정도의 압력 및 Xco2=0.2~0.5 조건에서 생성된 것으로 해석하였다. 이 지역의 투각섬석은 위와 같은 조건에서 지속적으로 평형 상태가 유지되고 상안정도가 증대되므로서, (1) 투휘석을 수반하지 않고, (2) 격자 구조상의 결합을 갖지 않는, (3) 자형의 큰 결정을 이루게 된 것으로 해석된다.