Mineralogy and Genesis of Bentonites from the Tertiary Formations in Geumgwangdong Area, Korea

제(第)3기층(紀層)에 부존(賦存)하는 점토광물(粘土鑛物)에 대(對)한 광물학적(鑛物學的) 및 성인적(成因的) 연구(硏究)

Bentonites from the Janggi Group of the Lower Miocene age from the Geumgwangdong area, Korea, have been studied for mineralogical and genetic characterization. The Janggi Group is subdivided, in ascending order, into the Janggi Conglomerate, the Nuldaeri Tuff, the Geumgwangdong Shale, the Lower Coal-bearing Formation, the Basaltic Tuff, and the Upper Coalbearing Formation. Bentonites occur as thin or thick beds in all sedimentary units of the Janggi Group, except for the Janggi Conglomerate. Significant bentonite deposits are found in the Nuldaeri Tuff, the Lower Coal-bearing Formation and the Basaltic Tuff. Bentonites consist mainly of smectite (mainly montmorillonite), with minor quartz, cristobalite, opal-CT and feldspar. Occasionally, kaolinite, clinoptilolite or gypsum is associated with bentonites. Bentonites were studied by the methods of petrographic microscopy, X-ray diffraction, thermal analysis (DT A and TG), infrared absorption spectroscopic analysis, SEM, intercalation reaction, and chemical analysis. Smectites commonly occur as irregular boxwork-like masses with characteristic curled thin edges, but occasionally as smoothly curved to nearly flat thin flakes. Most of smectites have layer charge of 0.25-0.42, indicating typical montmorillonite. Crystal-chemical relations suggest that Fe is the dominant substituent for Al in the octahedral layer and there are generally no significant substituents for Si in the tetrahedral layer. Ca is the dominant interlayer cation in montmorillonite. Therefore, montmorillonite from the study area is dioctahedral Ca-montmorillonite. Occurrence and fabrics of bentonites suggest that smectites as well as cristobalite, opal-CT and zeolites have been formed diagenetically from tuffaceous materials. The precursor of smectites is trachytic or basaltic tuff. Smectites derived from the former contain relatively more $Al_2O$ a and less $Fe_2O_3$ than those from the latter.

금광동지역(金光洞地域)의 제(第) 3 기(紀) 하부(下部) 마이오세司(世)의 장기층군중에서 산출되는 벤토나이트의 광물학적(鑛物學的) 및 성인적(成因的) 특성(特性)에 관(關)하여 연구(硏究)되었다. 벤토나이트는 장기암을 제외(除外)한 모든 장기층군의 구성(構成)멤버층(層)에서 산출된다. 그러나 중요(重要)한 벤토나이트 찬상(鑽床)은 주(主)로 눌대리응회암층(臺里凝灰岩層), 하부합탄층(下部合炭層) 및 현무암질응회암(玄武岩質凝灰岩)에 부존(賦存)되어 있다. 벤토나이트는 주(主)로 스멕타이트(주(主)로 몬모릴로나이트)와 그리고 소량(少量)의 석영(石英), 크리스토발라이트, 단백석(蛋白石), 장석(長石) 등(等)으로 구성(構成)되어 있고 곳에 따라 클리놀틸로라이트, 할로이사이트, 석제(石齊)가 수반(隨伴)된다. 벤토나이트에 대(對)하여 현미경관찰(顯微鏡觀察), X선교절분석(X線翹折分析), 열분석(熱分析), 외선분광분석(外線分光分析), 주사전자 현미경관찰(顯微鏡觀察), 층간화합반응(層間化合反應), 및 화학분석(化學分析) 등(等)의 방법(方法)으로 연구(硏究)되었다. 스멕타이트는 보통 특징적(特徵的)인 꾸부러진 연변부(緣邊部)를 갖는 불규칙(不規則)한 스폰지 모양으로 산출되지만 경우(境遇)에 따라서는 완만하게 만곡(彎曲)되거나 또는 평탄(平坦)한 얇은 엽상(葉狀)으로 산출되기도 한다. 대부분의 스멕타이트는 격자층문전(格子層聞電)가 0.25~0.42로서 전형적(典型的)인 몬모릴로나이트임을 지시(指示)해준다. 그러나 간혹 바이델라이트에 해당(該當)하는 격자열전하(格子閱電荷)를 보여 주는 시료(試料)도 있다. 결정화학적(結晶化學的) 자료(資料)로 볼 때 8면체구조층(面體構造層)에서는 $Fe^{3+}$가 $Al^{3+}$을 치환(置換)하고 있으며 4면체구조층(面體構造層)에서는 $Si^{4+}$가 다른 이온에 의(依)하여 별(別)로 치환(置換)되어 있지 않다. 층상격자문(層狀格子問)에는 주(主)로 $Ca^{2+}$가 존재(存在)한다. 따라서 이 지역(地域)의 스멕타이트는 dioctahedral 칼슘몬모릴로나이트이다. 벤토나이트의 산출상태와 조직(組織)은 스멕타이트, 크리스토발라이트 단백석(蛋白石) 및 비석(沸石)이 응회질(凝灰質) 물질(物質)로부터 속성작용(續成作用)에 의(依)하여 생성(生成)되었음을 지시(指示)하여 준다. 스멕타이트의 원암(原岩)은 조면암질(組面岩質) 또는 현무암질(玄武岩質) 응회암(凝灰岩)이며 조면암질보뢰회암(粗面岩質普雷灰岩)으로 으로부터 유래(由來)된 스멕타이트는 현무암질(玄武岩質) 응회암(凝灰岩)으로 유래(由來)된 것 보다 $Al_2O_3$를 높게 그리고 $Fe_2O_3$를 낮게 함유(含有)하고 있다.