새로운 알루미나 (Al2O3)와 실리카(SiO2)로 이루어진 규산알루미나질 납석광물을 적용하여 세라믹 지지체를 개발하고 수처리 적용가능성을 평가하였다. 납석 세라믹 지지체의 순수투과도는 약 1370 L/m2.hr.bar 였으며 지표수의 탁도 및 유기물의 제거율은 각각 98 %와 75 %였다. 실 하수처리장 MBR의 MLSS를 취수하여 실험한 결과 완벽한 SS 제거효율을 나타내었다. 모듈간격에 따른 납석지 지체 파울링 현상을 관찰한 결과 모듈간격이 증가할수록 파울링은 감소하였으나 일정 모듈간격(3.5 cm)이상인 경우 파울링은 증가하였고 이는 공기 폭기량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다.

납석광물(Al2Si4O10(OH)2)은 알루미나, 실리카 등으로 조성된 비금속광물로 국내 매장량이 풍부하고 매장상태가 양호하여 산업원료소재로서 가치가 높다. 비금속광물 중 전라남도 A 광산에서 생산되는 납석은 세계 납석가격의 표준이 될 정도로 높은 품질을 보유하고 있으나, 분체기술력의 부족으로 원료만 수출하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 납석 세라믹 분리막 지지체 표면에 알루미나 코팅액을 사용하여 0.3μm의 기공크기를 가진 세라믹 분리막을 개발하였다. 또한, 혐기성 분리막 생물반응조 운전을 통해 세라믹 분리막의 여과 성능을 평가하였으며, 바이오 메탄가스 발생량 측정과 체류시간 변화에 따른 슬러지의 물리화학적 특성변화 조사를 통해 분리막 파울링의 원인을 규명하고자 하였다.

새롭게 제조된 납석기반 세라믹 멤브레인의 기본성능을 관찰하였다. 실규모 하수처리 membrane bioreactor (MBR) 미생물 고농도 현탁액을(MLSS : 약 6 g/L) 처리하는 납석기반 멤브레인 파울링 현상을 서로 다른 공기 폭기량과 막 간격에 대해 관찰하였다. 공극크기가 약 1.0 μm인 비코팅 납석기반 세라믹 멤브레인 지지체의 순수투과도의 경우 약 1100 L/m2⋅hr⋅bar로 측정되었으나 알루미나로 코팅된 납석기반 세라믹 멤브레인은 공극크기의 감소로(0.3 μm) 순수 투과도는 두 배가량 감소하였다. 실규모 MBR 미생물 현탁액을 적용한 침지식 여과실험에서 납석 기반 세라믹 멤브레인 지지체의 경 우 투과플럭스 20 LMH에서 공기폭기량을 증가시켰을 때 파울링은 감소하였다. 그러나 공기폭기가 파울링에 미치는 영향은 막간 간격에 상당히 의존하였다. 일정한 공기폭기 유량에서 막간간격의 증가는 파울링을 감소시켰으나 막간 간격을 3.5에서 5.4 cm로 증가시켰을 때 파울링 속도는 오히려 증가하였다. 알루미나 용액으로 표면코팅된 납석기반 지지체의 경우 유사한 결과가 관찰되었으나 파울링 속도는 코팅층이 없는 지지체에 비해 상대적으로 낮았다. 표면코팅에 상관없이 납석기반 지지체 와 멤브레인의 경우 거의 완벽한 SS 제거효율을 나타내었다. 또한 납석 지지체 알루미나 표면코팅은 PEG (분자량 8,000 kDa)을 적용하였을 시 멤브레인의 유기물 배제율을 향상시켰다.

A low thermal expansion ceramic, cordierite (2MgO·2Al2O3·5SiO2), was synthesized using pyrophyllite. Pyrophyllite usually consists of SiO2 and Al2O3, which are the main components of cordierite. MgCO3 and Al(OH)3 were added in various amounts to pyrophyllite and fired for synthesis and sintering. α-cordierite crystallized from 1000 oC with mixing of 20 wt% MgCO3 and 1.7 wt% Al(OH)3, and un-reacted cristobalite was also detected with the cordierite. As the temperature was increased to 1400 oC, the cordierite yield was gradually increased. Powder compacts of the synthesized cordierite were sintered between 1250 oC ~ 1400 oC; the sintered samples showed a low thermal expansion coefficient of 2.1 × 10−6/ oC and typical sintering behavior. It is anticipated that it will be possible to synthesize cordierite ceramics on a mass production scale using the mineral pyrophyllite.

본 연구는 세라믹 압출법을 이용하여 납석기반 세라믹 반응매질을 제조하였다. 납석의 광물학적 특성은 XRD, XRF, DSC-TGA 및 제타전위분석을 실시하였으며, 납석기반의 세라믹 반응매질은 다양한 소성온도범위(500~1,300 ℃)에서 수행하였다. 소성온도가 증가할수록 반응매질의 강도는 증가 하였으나, 비표면적은 감소된다. 온도변화에 따른 납석의 무게손실과 구조변화를 XRD, DSC-TGA 및 SEM 분석을 통해 확인하였으며, 엽납석은 소성온도 1,000 ℃에서 pyrophyllite dehydroxylate로 전이되며, 1,300 ℃에서 뮬라이트와 크리스토발라이트로 상변화가 발생된다. 본 연구를 통해 납석은 투수성반응벽체 적용을 위한 반응매질로서 세라믹 지지체 역할을 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

엽납석광석에 Fe-성분이 불순물로 작용하여 엽납석의 최종 산업제품의 품위를 저하시키고 있다. 엽납석광석에 존재하는 불순물을 광물-화학적으로 확인하고 마이크로웨이브와 자력선별을 이용하여 Fe 함량을 건식방법으로 감소시키고자 하였다. 광학현미경, XRD, XRF, SEM/EDS 및 EPMA 분석을 통하여 엽납석에 황철석과 적철석이 포함되어 있는 것을 확인하였다. 엽납석에 포함된 자형의 황철석은 열수용액에 의하여 형성되고, 용해 공동 구조는 황철석이 산성수에 의하여 부분적으로 용해되어 형성되는 것으로 사료된다. 그리고 퇴적 기원 구조를 보이는 동심원 구조의 적철석은 산성수에 포함되어 있는 Fe3+가 침전되어 형성된 것으로 사료된다. 마이크로웨이브 가열과 자력선별 실험을 수행한 결과 Fe 제거율은 성산광산이 96%, 완도광산이 93%로 나타났다. 마이크로웨이브 가열과 자력선별은 저 품위 엽납석을 품위 향상시킬 수 있는 친환경적 방법이라 사료된다.

밀양납석광상의 지표시료와 시추시료의 광물조성과 화학조성 분석결과를 통하여 열수변질양상과 형성 환경을 연구하였다. 밀양납석광상의 열수변질대는 광물조합을 근거로 주로 엽납석-딕카이트(석영) 광물조합을 가지며 납석광체에 해당하는 강이질변질대와 견운모-석영-딕카이트를 주로 수반하는 필릭변질대 및 녹니석-석영이 주된 광물조합으로 수반되는 프로필라이트변질대 등 세 가지로 구분된다. 지표 및 시추시료의 수평적⋅수직적 변질양상 및 지화학적 특성을 통하여 연구지역 내 납석광체는 수차례의 열수변질작용을 통하여 형성되었으며, 현재 채광이 이루어지고 있는 지표광체로부터 남쪽-남동쪽 심부에 이르기까지 대규모로 연장되어 있을 것으로 여겨진다. 납석광체의 광물조합 및 엽납석의 다구조형(2M) 등을 통하여 밀양납석광상의 형성온도는 약 300-350℃ 내외일 것으로 추측된다.

저 품위 엽납석 광석에 포함된 불순물 Fe를 제거하기 위하여 입도크기, 황산농도, 황산암모늄농도, 과산화수소농도 그리고 온도변화에 따른 제거 효율에 대하여 연구하였다. 저 품위 엽납석 광석에서 자형의 입방체 황철석이 포함된 것을 반사현미경으로 관찰할 수 있었으며, X-선 회절분석결과 주 구성광물은 석영과 딕카이트였다. 실험 결과 Fe 용출율이 최대로 나타나는 입도 -325 mesh에서, 황산농도는 2.0 M에서, 황산암모늄 농도는 10.0 g/l, 과산화수소 농도 3.0 M 그리고 최적의 용출 온도는 70℃에서였다. 용해 동역학 분석에서, Fe 용해는 황철석 표면에서 일어나며 화학적 반응에 통제되는 것으로 그리고 0.066/R, [H2SO4]1.156, [(NH4)2SO4]0.745, [H2O2]0.428 에 비례하는 것으로 나타났다.

전남지역의 점토광상은 그 구성광물이 단사정계형 엽납석(pyrophyllite), 1T형 고령석(kaolinite)을 주로 하고 부구성 광물로서 견운모, 석영 및 장석류를 포함한다. 이들 점토광상은 유사한 시기에 유사한 성분을 가진 화산암류로부터 생성되었으며, 각 광상은 광물학적으로 엽납석과 고령석 중의 하나를 우세하게 포함하는 경향이다. 고령토 광상은 주로 다이아스포나 강옥을 포함하지 않지만, 광체 상부에 명반석을 흔히 포함한다. 반면에 강옥이나 다이아스포는 납석 광상에서 흔히 수반된다. 점토광체 상부의 규화응회암류와 응회암류 등 지질시대가 젊어짐에 따라 엽납석 및 고령석의 양은 감소하는 경향이며, 마침내는 나타나지 않게 된다. 반면에 견운모, 석영 및 사장석류는 미약한 상부층에서 흔히 나타난다. 대부분의 점토광체는 상단부에 저색 응회암층이 오고, 그 상부로는 규화대층, 응회암층, 그리고 최상부에 각력 응회암층이 온다. 화학성분 분석에 의하면, Al2O3는 중-저급의 점토광체뿐 아니라 응회암류에서도 다소 높게 나타내며, 그 이유는 응회암류의 주요 구성광물인 사장석 때문이다. 광체와 모암에서 Na2O와 CaO는 비교적 낮은 함량을 나타내나, K2O는 광체에서 좀더 낮게 나타난다. 점토의 작열 감량은 명반석이나 다이아스포를 포함하는 부분에서는 특히 높게 나타나는 것은 이들이 포함하는 Al2O3 및 SO4 성분에 의한다. 희토류함량분석에 의하면, 경희토류가 중희토류보다 많이 포함되는 경향이며, 다소 미약하지만 부의 유러피움(Eu)이상대를 나타낸다. 대부분의 점토광체는 주로 유백-담회색의 미립이며 층리가 양호하여 야외에서 구분이 어렵지 않은 경우가 많지만, 괴상광체 등이 나타나는 곳에서의 효과적인 탐사를 위해서는 광체 상부 지층 중에서 확인되는 특징적 지층을 선정하는 것이 바람직하다. 전남지역에서 광체를 배태하는 층의 상단부에 연속성이 양호한 저색점토/응회암과 함께 그 상부로 층리와 연장성이 지극히 좋은 규화대가 확인되며, 광물조성 상으로도 광체 및 인근 지층과의 구분이 확실하므로 효과적인 점토광체 탐사를 위한 건층(key bed나 mark horizon)으로서의 역할이 가능하다.

전남지역에서 산출되는 납석은 좁은 의미의 납석(pyrophyllite)뿐 아니라, 고령토, 백운모, 석영 등을 포함하는 저급으로서 상업적으로 도석으로 분류되는 비금속광석류까지 포함한다. 납석광체와 주변 암층에 대한 광물학적 연구를 통하여 비슷한 시기에 분출된 유사한 화산변질물도 지질조건에 따라 납석이 생성되거나, 혹은 고령토로도 될 수 있음을 확인하였다. 납석광상에서는 또 다른 부성분 광물로 다이어스포에 비해 강옥이 흔히 산출되며, 다이어스포는 고령토를 소량으로 포함하는 납석광상에서 좀더 흔하여 강옥으로 가는 중간산물로 추정된다. 납석광상과 달리, 고령토광상에서는 강옥과 다이어스포가 확인되지 않으나, 고령토광체의 상단부에서는 심화점토화작용에 의한 명반석(alunite)의 산출이 흔한 편이다. 연구 지역에서 최하부에 위치한 광체를 포함하는 응회암층은 최상단부에 저색 응회암을 협재하며, 상부로 가면서 규화대층, 담백색 미세 응회암층 및 암설 응회암층 등이 확인되며, 이들 각 암층의 광물조성은 뚜렷한 차이를 나타낸다. 즉, 지질시대가 젊어짐에 따라 납석/고령토함량이 감소하거나 거의 확인되지 않기도 하며, 백운모는 다소 증가하고, 사장석류와 석영은 상대적으로 양은 풍부하나 원래 암석에 포함된 것들이다. 전남지역의 납석/고령토광체는 대체적으로 층리가 뚜렷하여 연장 확인에 어려움이 없기도 하지만, 괴상으로 나타나는 지역에서의 효과적 탐사를 위해서는 암상과 연장성이 확실히 구분되는 지층(건충; key bed)의 선정이 필요하다. 납석/고령토광체의 상부에 오는 규화대층과 저색 응회암층은 야외조사에서 건층으로 이용될 수 있는 특징이 확실하다.

진해지역에 위치하는 납석광상에 대하여, 광산 지질조사를 통해 산출상태를 파악하고, X-선회절분석, X-선형광분석, 전자현미분석, ICP분석 등을 통하여 변질광물의 광물학적 특성을 조사하였다. 그 결과, 이 납석광상에는 일라이트, 딕카이트, 엽납석, 다이어스포어, 녹니석, 황철석, 침철석 등의 다양한 광물들이 산출되었다. 이들 구성광물의 조합을 검토한 결과, A: 석영, B: 석영+ 일라이트, C: 석영 + 일라이트 + 딕카이트, D: 엽납석 + 일라이트 + 딕카이트 + 다이어스포어의 4개 광물조합으로 주로 구분되었다. 이들 광물조합의 산출상태로 보아 규화대, 일라이트변질대, 카올린변질대, 엽납석변질대로 구분할 수 있는 것으로 나타났다. 이 규화대의 대부분은 약 90% 이상의 높은 SiO2 함량을 보이고 작은 입자의 석영들로만 거의 구성되어 있는 특징을 보였다. 엽납석은 2M형의 폴리타이프에 해당되는 것으로 나타났다. 이 광상의 모암은 유문암질암, 안산암질 응회암 및 화산 각력암 등의 화산암이며, 모암의 차이에 따라 변질대 분포양상이 다소 다르게 나타났다. 이런 화산암이 수소이온 및 실리카의 활동도가 높은 산성열수용액에 의해 변질작용을 받아 납석광상이 형성되었으며, 그중에서 엽납석변질대가 가장 고온의 환경에서 생성된 것으로 사료된다.

최근 서브미크론 영역의 초미분쇄는 세라믹, 전자재료 등 새로운 기능성 물질의 개발과 더불어 매우 중요하게 인식되고 있다. 특히, 초미립자에 대한 수요증가에 따라 분쇄기로서 교반볼밀의 중요성도 증가하고 있다. 본 연구에서는 1 mm의 볼을 사용하고 700 rpm의 회전속도로 조작한 교반볼밀을 이용하여 방해석, 납석, 활석 등의 무기분말을 시료로 분쇄실험을 행하였다. 무기분말의 분쇄 시, 분쇄 특성의 정량적인 규명을 위하여, 입자의 크기 및 그 분포특성의 분석을 통해 분쇄산물의 입도분포를 얻음과 동시에 중위경의 변화를 관찰하였다. 방해석의 경우 원시료의 중위경이 6.49μm에서 0.47μm로, 납석의 경우 3.91μm에서 1.14μm까지 입자크기가 크게 작아졌으나, 활석의 경우 10.30μm에서 6.67μm까지만 작아져서 많은 변화를 보이지 않았다. 또한, 분쇄산물의 여러 가지 측정 결과를 토대로 분쇄조작 시 분쇄산물의 특성이 분쇄조건에 따라 분쇄속도에 미치는 영향을 알고자 하였다. 같은 실험 조작 조건에서 선택함수를 관찰한 결과, 방해석과 납석은 비슷한 분쇄거동을 보이는 것을 알 수 있었으나, 본 실험범위 내에서 활석의 분쇄거동은 크게 변화하지 않는 것이 관찰되었다.

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.

납석은 전남 일대를 중심으로 약 5,200만 톤이 부존 되어 있고 매년 약 80-90만 톤씩 생산되고 있어 , 국내 비금속광 중 생산액 순으로 4위 정도를 차지하고 있다. 수요의 대부분은 국내에서 조달하고, 생산량의 약 30% 정도를 수출하고 있지만 최근에는 고품위 광석을 중심으로 수입이 증가하는 추이를 보이고 있다. 방석의 국내 수요도 과거에는 내화벽돌용이 주를 이루었지만 근래에는 유리 장성유용이 가장 큰 시장역할을 하는 것으로 변모하였다. 물량만으로는 시멘트 부원료용이 가장 많지만 가격이 낮아 시장규모는 별로 크지 못하다. 시장가격을 기준으로 추정한 국내 납석시장의 규모는 수출시장을 포함할 경우 200억 원 규모이지만 소수의 상위 생산광산에서 주요한 시장을 차지하고 있어 다수의 소규모 광산들은 약 40억원 정도의 시장을 두고 경쟁하고 있다. 납석은 저가 광물인 만큼 고부가가치화를 시키려는 노력이 필요하며, 다량 부존되어 있는 저품위광을 활용하기 위한 노력과 다른 비금속광물과의 경쟁력을 지닐 수 있도록 분체물을 처리하는 분야의 연구 역시 필요할 것이다.

주구성 양이온이 Si와 Al인 딕카이트와 엽납석에 대하여 적외선분광분석(FTIR)을 실시하였다. 원적외선(Far-IR)영역과 중간적외선(Mid-IR)영역을 이용하였으며, 특히 200 cm-1 / 이하의 Far-IR영역에서 처음으로 딕카이트의 흡수선들을 제시하였다. 딕카이트의 경우 일부 시료에서 소량의 카올리나이트나 나크라이트 층이 소량으로 협재되어 있다. 카올리나이트의 결정도를 나타내는 Hinckley지수는 딕카이트의 결정도와는 관련성이 적게 나타났다. 엽납석의 경우, 수산기와 관련된 신축진동흡수띠(3673~3676 cm-1 )는 약간 이상적인 구조에서 벗어나 있는데, 아마도 미량의 철에 의한 영향이나, 삼사형과 단사형이 섞여 있기 때문인 것으로 보인다.

Environmental problems caused by certain geologic conditions include pollution of soil by heavy metal, acidization of soils, acid mine drainage, ground-water pollution, and natural radioactivity, as well as geological hazards such as landslide and subsidence. The acid mine drainage contains large amount of heavy metals and, therefore, cause serious pollution onto the nearby drainage systems and soils. In spite of this prospective environmental danger, few studies have been done on the acid mine drainage derived from non-metallic ore deposits such as pyrophyllite(Napseok) deposits. The sulfide-bearing pyrophyllite ores, alteration zones, and mine tailings of pyrophyllite deposits produce acid mine drainage by the oxidation of weathering. Compared to the fresh host rocks, the ores and altered rocks of pyrophyllite deposits produce acidic solution which contain higher amount of heavy metals because of their lower buffering capacity to acid solution. The pHs of mine water and nearby stream water of pyrophyllite deposits are 2.1∼3.7, which are strongly acidic and much lower than that (6.2∼7.2) of upstream water and than that (6.8∼7.6) of the stream water derived from the non-mineralized area. This study reveals that this acid mine drainage can affect the downstream area which is 8km far from the pyrophyllite deposits, even though the drainage is diluted with abundant non-contaminated river water. This suggests that not only acid mine drainage but also the sulfide-bearing sediments originated from the pyrophyllite deposits move downstream and form acidic water through continuous oxidation reaction. The heavy metals such as Pb, Zn, Cu, Cd, Ni, Mn and Fe are enriched in the mine water of low pH, and their contents decrease as the pH of mine water increases because of the influx of fresh stream water. Soils of the pyrophyllite deposits are characterized by high contents of heavy metals. The stream sediments containing the yellowish brown precipitates formed by neutralization of acid mine drainage occur in all parts of the stream derived from the pyrophyllite deposits, and the sediments also contain high amounts of heavy metals. In summary, the acid mine drainage of the pyrophyllite deposits is located in the upstream part of Hoidong water reservoir in Pusan contains large amounts of heavy metals and flows into the Hoidong water reservoir without any purification process. To protect the water of Hoidong reservoir, the acid mine drainage should be treated with a proper purification process.

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.

성산납석광상은 백악기의 황산층 내 화산암과 화산쇄설암이 열수변질을 받아 형성된 광상이다. 납석을 구성하는 주성분광물은 딕카이트, 석영, 명반석, 일라이트 및 토수다이트이다. 점토광물의 광물학적 특성을 X선회절분석, 전자현미경관찰, 전자현미분석과 적외선흡수분광분석법에 의하여 연구하였으며, 이온의 활동도 다이아그램과 광물조합으로부터 광상 형성에 대한 물리화학적 조건을 규명하였다. 납석을 구성하는 가장 중요한 광물인 딕카이트는 대체로 괴상으로 산출된다. 이 광물은 육각판상의 입자들로 구성된 book-structure를 보여주며, 화학조성은 이상적인 화학식과 잘 일치된다. 적외선흡수 스펙트럼에서의 peak depth ratio 역시 카올린광물 사이의 구별에 이용되었다. 열수변질대 내의 광물조합에 의하여 다섯 개의 열수변질대로 나누어졌다. 열수변질대의 중심으로부터 바깥쪽으로 갈수록 명반석대, 딕카이트대, 일라이트대 및 앨바이트대가 분포하며, 석영대는 딕카이트대 내에 작은 렌즈상으로 분포한다. ak+의 감소에 의하여 딕카이트대와 일라이트대의 형성이 촉진되었으며, 명반석대의 형성에는 aH2SO4 또는 aK2SO4 의 증가가 필요한 것으로 추정된다. 열수변질작용은 100-270 ℃의 범위에서 일어난 것으로 추정된다.