이 연구에서는 D광산 주변 A지역을 대상으로 주요 오염물질인 비소, 납에 대하여 토양 내 존재형태 를 확인하고 광물상을 파악하여 오염 토양의 정화방법을 제시하고자 하였다. D광산 주변 A지역 토양의 비소의 농도는 70.73mg/kg, 납의 농도는 612.80mg/kg로 토양오염공정시험기준의 우려기준을 초과하 였다. 비소는 대부분 잔류 형태로 약 50% 존재하였고, 약 40%가 철-알루미늄 산화물 결정화 형태로 존재하였다. 납은 철-망간 산화물과 결합된 형태로 약 50% 존재하였고, 잔류 형태로는 약 20% 존재하 는 것으로 나타났다. XRD 결과, 비소가 포함되어 있는 라벤듈란(NaCaCu5(AsO4)4Cl·5H2O)과 납과 비 소가 포함되어 있는 기터마나이트(Pb3As2S6) 등이 확인되었다. 연구지역의 비소 및 중금속 오염원은 광 물찌꺼기가 토양에 직접적으로 유입되어 산화광물의 입자상으로 존재하는 비율이 높은 것으로 판단되 며, 특히 미립자에 오염물질이 분포하는 것으로 나타나 이를 선별하여 농축된 오염물질을 1차적으로 제 거하여 정화대상의 양을 저감하는 방안도 필요하다고 판단된다.

대구 월성동 출토 구석기 흑요석 석기는 광물, 암석 및 지구화학적 분석결과 마그마에서 급랭하여 생성된 균질한 유리질을 가지는 전형적인 흑요석에 속한다. 연구대상 흑요석의 주 구성성분은 규장질 유문암으로서 Calk-alkaline계열에 속한다. 기존의 국내 출토지, 백두산, 일본 큐슈지방에서 출토된 흑요석과 연구 대상 지역의 흑요석에 대한 분석 결과를 비교했을 때 미량원소와 희토류 원소의 함량의 차이는 있으나 대부분 서로 유사한 원소분포 패턴을 보였다. Sr 동위원소 분석 결과 소사 대상지역의 흑요석이 우리나라 남부지방이나 백두산 기원의 흑요석과는 상당히 많은 차이를 나타낸다. E-Ar 연대 측정 결과 약 30Ma로써 백두산 화산환동 시기인 10Ma보다 오래된 것으로 나타났다. 따라서 조사지역의 흑요석을 포함하여 한반도에서 발견되는 흑요석을 광물, 안석, 미량원소, 동위원소 및 연대 측정 등을 종합적해 볼 때 백두산지역, 일본큐슈와 한반도 남부지역, 한반도 중부지역 및 조사지역인 월성동 흑요석으로 4대분 할 수 있으며 이는 한반도에서 출토되는 흑요석의 기원지의 다양성을 시사하고 있다.

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.

이 연구는 전남 광양광산과 그 주변의 하천에 형성되어 있는 부유성 비정질 퇴적물의 지구화학적 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 부유성 비정질 퇴적물의 주요성분은 Fe2O3이며, Fe2O3의 함량은 17.9·72.3wt.% 범위로 나타난다. Fe함량이 증가하면 Si, Al, Mg, Na, K, Mn 및 Ti 함량이 감소하며 Te, Au, Ga, Bi, Cd, Hg, Sb, 및 Se등의 함량은 증가한다. 하상 침전물인 비정질 퇴적물에는 As(최대 54.9ppm), Bi(최대 3.77ppm), Cd(최대 3.65ppm), Hg(최대64ppm), Sb(최대 10.1ppm), Cu (최대 37.1ppm), Mo(최대 8.86ppm), Pb(최대 9.45ppm) 및 Zn(최대 29.7ppm) 등의 중금속원소가 농집되어 있다. 황갈색 침전물에는 Au(최대 4.40ppm)와 Ag(최대 0.24ppm) 함량이 매우 높게 나타나며, Au함량은 하천의 상류지역에 높은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 감소한다. 반면에 Ag 함량은 상류지역의 하천에 낮은 함량을 보이다가 하류지역으로 갈수록 그 함량이 증가하여 나타난다. XRD분석에서 하상의 황갈색 침전물은 X-선회절선이 뚜렷하지 않은 비정질이거나 결정도가 미약한 철수산화물로 밝혀졌으며, 석영, 침철석, 고령토, 일라이트 등이 관찰된다. IR분석에서 비정질 하상 퇴적물은 OH기, H2O, SO4 및 Fe-O 기에 의한 흡수밴드가 관찰된다.

The granitic rocks in the southern part of the Kyeongsang basin, Korea, are divided into seven masses based on the petrographical features. They are generally characterized by shallow-depth intrusions. The chemical compositions of amphibole and biotite from the granitic rocks show systematic variations in Fe/(Fe+Mg) ratios as well as Mn and F contents. Hornblende geobarometer indicates low pressure condition (less than 2.3 kbar) at the time of final crystallization of hornblende crystals. The composition of biotite indicates that oxygen fugacity has been almost buffered during crystallization regardless of rock types. The oxygen fugacity is presumably close to the value of Ni-NiO buffer. From the Fe-Ti oxide geothermometry, it seems likely that most of the Fe-Ti oxides have been re-equilibrated during cooling and have suffered oxidation under subsolidus condition.

Synthetic amethyst grown from hydrothermal method and subsequently irradiated with gamma ray was investigated by polarizing microscopy, emission spectroscopy, atomic absorption spectroscopy, X-ray diffraction electron microscopy, infrared absorption spectroscopy, heating and freezing microscopy, density balance, and optical refractometry. Natural amethysts collected from Sokrisan, Eonyang, and Brazil were also studied to compare their mineralogical and gemmological properties with those of the synthetic counterpart. Synthetic and natural amethysts show exactly or nearly identical properties in specific gravity, refractive index, crystal structure, and chemical composition. In contrast, UV-visible spectrometry and I. R. spectrometry data, solid and fluid inclusion features, and color distribution differ considerably which may be used in differentiating the synthetic from its natural equivalents.

Native auriferous silver is found in lead-zinc(-silver) ores from Dongjeom deposit, which is mineralized at later stage optical property and chemical data are presented. The mineral is intergrown intimately with galena, Mn-bearing magnetite, alabandite, pyrargyrite and carbonate. Its chemical composition as determined by electron microprobe in WDX mode shows that it is characterized by relatively hige content of Au ranging from 5.82 to 1393, Sb ranging from 0.39 to 1.51 and S ranging from 0.15 to 1.48 weight percent.

황사 구성 광물의 지질학적 근원을 추적하기 위해, 발원지인 몽골 남부 고비사막 기반암의 광물학적 특성을 분석하였다. 황사 발원지 기반암은 고생대 화산암 및 화산쇄설성 퇴적암, 고생대 화강암류, 중생대 퇴 적암으로 구성되어 있다. 고생대 화산암 및 퇴적암은 매우 치밀하게 고화 및 변형되어 산지를 형성하며, 중 생대 백악기 퇴적암은 고생대 화산암 및 퇴적암으로 이루어진 산맥 사이의 분지를 충전한다. 고생대층 암석은 녹니석과 사장석 함량이 높고, 녹색편암상의 변성작용을 받았다. 중생대 퇴적암층은 녹니석이 드물고, 스멕타 이트, 일라이트-스멕타이트 혼합층, 카올리나이트 등의 점토광물이 풍부하다. 고생대 화강암류에는 각섬석과 흑운모가 특징적으로 함유되어 있다. 발원지 기반암의 광물학적 특성과 비교하면, 황사는 고생대층과 중생대 층 기원 쇄설물의 혼합물이나, 중생대 퇴적암에 더 가깝다. 점토 함량이 높고, 덜 고화된 중생대 퇴적암류는 잘 부스러져 침식되기 쉬운 실트질 표토가 되어 황사 광물 구성에 기여한다.

본 연구에서는 꼬막(cockle), 전복(abalone), 가리비(scallop) 패각을 이용하여 중금속 제거효율 평가를 수행하였다. 꼬막, 전복, 가리비의 주 구성광물은 각각 아라고나이트, 아라고나이트와 방해석, 방해석으로 구 성되어 있다. 각 패각들의 비표면적은 2.7241 m2/g에서 4.5481 m2/g까지 다양하며 가리비 > 전복 > 꼬막이다. 반응 후 중금속 분석 결과 As는 패각에 의한 흡착이나 pH 상승에 의한 침전 제거 효과가 나타나지 않았다. 납은 반응 초기에 모든 패각 시료에서 모두 제거되었다. 카드뮴과 아연은 매질에 따라 약간의 차이가 있지만 제거 효율은 가리비 > 전복 > 꼬막 순으로 나타났다. 중금속 제거 효율은 가열 시료가 원시료 비해 약간 높 으며, 비표면적이 클수록 높은 경향이 있다.

포항 금광동층 함식물화석층 암석의 효과적인 보존을 위하여 구성암석의 특징과 보존처리제 적용을 인공풍화시험을 통해 살펴보았다. 화석지 구성암석은 규조토성 규질이암으로 팽윤성 광물인 스멕타이트를 약간 함유하고 있으며, 엽층리가 발달되어 있다. 화석지 암석은 물과 반응 후 팽윤성 광물의 d001 층간간격이 증가하 였다. 에틸실리케이트 암석강화제를 적용한 후 시편의 경도는 향상되었으나 팽윤성 광물의 층간간격은 감소하 였다. 팽윤저지제를 선처리한 후 강화제를 처리하였을 때 광물 층간간격의 변화는 강화제만을 처리하였을 때와 유사하여 팽윤저지제의 효과는 거의 없었다. 보존약품이 처리된 암석에 수분이 닿았을 경우, 강화제 또는 팽윤 저지제를 선처리한 후 강화제를 처리한 암석 모두 엽층리 간격이 확대되었으나, 습기만 접했을 때는 변화가 적었다. 또한 보존처리 후 노천에 그대로 위치하여 풍화를 받게 되면, 약품이 처리되지 않은 암석에 비해 약간 느리게 발생하기는 하지만, 매우 빠른 시간 내에 엽층리면의 분리와 암석의 분말화가 발생하는 결과를 보였다. 화석지 암석 의 원활한 보존을 위해서는 보존약품의 처리가 필요하나, 강우를 접하고 동결융해과정을 거치면 그 효과는 매우 빠른 시간에 소멸되기 때문에 약품처리에 상관없이 암석에 직접적인 강우의 접촉을 막는 것이 우선적으로 요구된다.

본 연구는 원자력 시설 해체 시 발생되는 저준위 및 극저준위 폐토양, 점토와 산업부산물인 고로슬 래그를 이용하여 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 비소성 시멘트의 제조 가능성을 평가하고 광물· 형태학적 분석을 통하여 생성된 반응 물질에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 (1) 폐토양, 점토 및 고로슬 래그의 특성 분석, (2) 폐토양, 점토 및 고로슬래그를 고화재 및 성분조정제로 이용한 원전 해체 폐기물 담지를 위 한 비소성 시멘트 제조 및 최적의 배합 비율 도출, (3) 제조된 비소성 시멘트 고화체의 수화반응 생성물질에 대하여 광물·형태학적 분석 등을 수행하였다. 비소성 시멘트 고화체의 광물·형태학적 분석 결과, 폐토양과 점 토는 수화반응 생성물이 관측되지 않았으며, 고로슬래그의 경우 고화체의 강도를 발현시킬 수 있는 수화반응 생성물질인 calcium silicate hydrate (CSH), 에트링가이트(ettringite)가 생성되는 것을 확인하였다. 폐토양, 점 토를 고화재로 이용한 비소성 시멘트의 재령 28일 후 고화체는 최적의 배합 비율에서 약 3 MPa의 강도를 나 타내 처분장 인수기준 압축강도인 3.44MPa를 만족하지 못하는 것을 확인하였다. 그러나, 고로슬래그를 고화 재로 이용한 비소성 시멘트는 모든 실험 조건에서 처분장 인수기준 압축강도를 만족하며, 최적의 배합 비율 에서는 약 27 MPa로 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 비소성 시멘트 고화재로 고로 슬래그, 방사성 핵종에 대한 흡착제 역할로 폐토양 및 점토를 이용한다면 방사성 폐기물 처분을 위한 최적의 비소성 시멘트를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.

모곡변성대는 과거 루비 광산들이 분포하던 지역으로, 주로 시생대 결정질암으로 구성된 고원지대이 며, 보석류가 충적층에서 확인되어 표사광상을 이루고 있다고 미얀마지질조사광물탐사국의 미발간보고서에 수록되어있다. 루비와 함께 확인되는 광물로는 첨정석, 석류석, 홍전기석 등이 있다. 보석이 발견되는 충적층을 이루는 자갈류는 주로 편마암 및 페그마타이트 쇄설물로 구성되어있다. 특히 신구, 모곡, 모메익 지역에는 보석을 함유하는 다수의 페그마타이트가 모곡변성암류, 섬록암 및 화강암 등을 관입하여 분포한다. 신구 페그마 타이트에서는 보석으로서 홍전기석, 고세나이트, 청인회석 및 자주 인회색이 산출된다. 모메익 페그마타이트에서는 보석으로서 버섯형 홍전기석, 페타라이트, 햄버어자이트, 폴류사이트 및 아쿠아마린이 산출된다. 모곡 페그마타이트에서는 보석으로서 황옥, 아쿠아마린, 고세나이트 및 허더라이트가 산출된다.

채색 문화재 및 전통회화의 적색, 황색 안료로 사용되는 진사, 웅황, 그리고 자황의 광물학적 특성을 분석하고 촉진내후성 평가를 통한 안정성을 평가하였다. 진사는 시료명을 JB, JS로 하였고, 웅황과 자황은 각각 UH, JH로 하였다. 광물학적 특성 평가 결과 JB, JS는 cinnabar (HgS)로 주구성 광물이 확인되었고, 품위에 따른 화학성분에 차이를 보이지 않았다. UH와 JH는 각각 realgar (AsS), orpiment (As2S3)로 주구성 광물이 확인되었다. 편광현미경 관찰 결과 쪼개짐, 색상 등 편광학적 특성을 통해 모 두 천연적으로 생성된 무기안료임을 알 수 있었다. 특히 진사의 경우 성분분석으로는 천연적으로 생성된 안료인지 인공안료인지 판별이 쉽지 않은데 편광현미경을 통해 천연안료가 가지는 입자특성 및 쪼개짐을 확인하였으며, 열적 반응 특성을 확인하였다. 열분석 결과 JH가 UH에 비해 유리전이 온도가 높고 안정한 것을 확인하였다. 촉진내후성 평가 결과 진사, 웅황 그리고 자황은 모두 광열화에 의한 색변화가 크게 나타나며, 진사는 최종적으로 흑색(blackening)되고 웅황과 자황은 밝은 노란색으로 변한다. Meta-cinnabar로 예상되는 JB가 cinnabar인 JS에 비해 흑화현상이 더 빨리 촉진되었으며, UH (realgar)는 광조사에 의해 arsenolite (As2O3)로 변하는 것을 확인하였다.

본 연구는 미얀마 바간(Bagan)지역 전통 건축물의 벽체 보수에 사용되는 소석회에 대한 광물학적 특성을 분석하고 바간 지역 문화재 수리 현장과 동일한 방법으로 제조한 석회 플라스터의 물리적 특성을 파악하였다. 미얀마 소석회의 X-선 회절 분석과 열분석 결과 포틀랜다이트(Ca(OH)2)와 수활석(Mg(OH)2)이 주구성광물로 검출되었으며, 이를 통해 석회의 원석으로 백운석(CaMg(CO3)2) 광물의 함량이 높은 탄산염 암석이 사용됐을 것으로 추정된다. 주사전자현미경 분석 결과 미얀마 소석회는 0.5 μm 이상의 불규칙한 형상을 가진 결정들과 소량의 0.1 μm 크기의 판상형 결정들이 응집되어 있고 전체적으로 매끄러운 조직 형태를 관찰할 수 있었는데, 국내에서 건식 소화시킨 소석회와 비교했을 때 결정의 크기나 균일도가 다른 것은 소석회 간 구성광물의 차이와 미얀마 특유의 전통 습식 소화방법에 의한 영향으로 판단된다. 28일 동안 양생한 미얀마 석회 플라스터의 압축강도 값은 평균 1.13 N/mm2이며, bale (Aegle marmelos) 열매의 물 추출액을 첨가한 플라스터 시편의 압축강도 값은 평균 1.03 N/mm2로 측정되었다. 석회는 장기간 탄산화 과정을 거쳐 강도가 발현되는 기경성 재료이므로 향후 28일 이상 장기 양생을 통해 양생기간별 물리적 특성의 변화 양상을 파악할 필요가 있다.

본 연구에서는 채색문화재에 사용된 녹색안료 석록을 국내 산출 석록원광 및 수입산 석록원광과 비교하여 석록의 산지에 대한 단서를 찾고자 하였다. 이를 위해 채색문화재의 화학적, 광물학적 특성을 휴대용 X선형광(p-XRF), 미소부 X선회절과(micro XRD) 주사전자현미경/에너지분산스펙트로메터(SEM/EDS) 분석으로 규명하였다. 석록에 함유되어 있는 납을 열이온화질량분석기로 분석하여 납동위원소비를 구하였다. 채색문화재 중 단청의 석록에서는 atacamite (or botallackite)와 소량의 brochantite, 불화에서는 이외에 malachite가 동정되었다. 종류를 불문하고 채색문화재에 사용된 석록은 Cu와 Cl로 이루어진 atacamite가 대부분이다. 납동위원소비 분석에서는 채색문화재 내 석록이 Mabuchi가 제안한 동북아에 대한 지역별 구분에서 한국남부지역보다 한국북부지역과 중국북부지역 그리고 일본 것과 유사하다. 국내 산출 녹색광물의 납동위원소비는 채색문화재 내 석록의 분포 안에 속하나 수입산 공작석은 큰 차이를 보였다. 채색문화재 내 석록의 주광물인 atacamite가 한반도 남쪽 광산에서는 매우 드물게 산출되는 것과 납동위원소비 결과를 종합할 때 우리나라 채색문화재에 사용 된 석록이 한반도 이남에서 산출되었을 가능성은 적다.