• 한국광물학회지
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• 제14권1호
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• pp.73-84
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• 2001

티타늄과 산소의 함량이 서로 다른 4가지의 합성 페롭스카이트형(perovskite-type) 광물(($K_2$$La_2$$Ti_{n}$/$O_{2n+4}$, n=3, 4, 5, 6; 14/mcm, 14/mmm, I42 m)을 대상으로 리트벨트(Rietveld)구조분석법을 실시하여 결정구조를 밝히고 티타늄함량에 따른 층상형 구조를 연구하였다. 4가지 합성시료에 대하여 구조분석을 실시한결과 대표적인 페롭스카이트형 광물인 토소나이트(taustonite, $La_{1-x}$ //$K_{x}$ /$TiO_3$, x<0.4)가 주성분으로 나타났으며 토스나이트내에 12개의 산소를 배위하는 A자리 양이온은 자리점유율에 의해 $La^{3+}$ 와 $K^{+}$ /의 치환관계를 보여준다 공간군은 14/mcm, 단위포는 a=5.505(1)~5.510(1)$\AA$, c=7.793(1)~7.796(1)$\AA$ V=236.25~236.66 $\AA^3$ 범위의 값을 갖는다. 구조의 정밀도를 나타내는 R지수를 살펴보면 $R_{B}$ 값은 5.31~9.10 S(GofF)값은 0.86~1.24로 각각 계산되었다. 12배위를 하는 A자리 양이온인 란탄과 산소의 평균거리는 2.755$\AA$이고 6배위를 하는 B자리 양이온인 티타늄과 산소의 평균거리는 1.948 $\AA$의 결과를 얻었다. 합성된페롭스카이트형 광물의 층상구조가 알려져 있지 않아 시뮬레이션을 통해 구조모델을 결정하였으며 그결과 n=3인 R-38시료에서만 두 종류의 층상 페롭스카이트($La_2$$K_2$$Ti_3$$O_{10}$ ) 구조 (A-type: 14/mmm, a=3.8178 $\AA$, c=29.9189 $\AA$, V=436.04 $\AA^3$, B-type: 142 m, a =3.8376 $\AA$, c=28.023 $\AA$, V=412.6 $\AA^3$)가 존재함을 확인하였으나 다른 시료에서는 토소나이트, 금홍석 외에 새로운 합성광물로 제파이트의 존재를 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제8권2호
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• pp.57-72
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• 1995

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~$600^{\circ}C$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.

• 한국광물학회:학술대회논문집
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• 한국광물학회.한국암석학회 2003년도 공동학술발표회 논문집
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• pp.7-9
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• 2003

• 자원환경지질
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• 제47권5호
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• pp.507-515
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• 2014

석면이 발암물질로 지정 되면서 물리화학적 처리를 통하여 석면광물을 비섬유형으로 변형시키거나 또는 상전이시킴으로 광물 종을 변화시켜 무해화하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 국내에서는 석면의 광물학적 특성과 함께 무해화가 가능함을 제시하는 연구만 진행되었을 뿐, 열처리에 따른 석면광물의 형태 및 결정구조 변화에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 산출되는 백석면(chrysotile)과 석면형 투각섬석(asbestiform tremolite)에 대하여 열처리 전 후 석면의 형태 변화와 상전이에 따른 광물학적 특성을 전자현미경법으로 연구하였다. 백석면은 $850^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리된 후 감람석으로 상전이 되었으며, 석면형 투각섬석은 $1050^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리된 후 투휘석으로 상전이 되었다. 이러한 광물 상전이를 전자현미경법으로 연구한 결과, 두 석면은 섬유상 및 침상의 형태를 보이는 섬유다발이 열처리에 의해 끝이 매끄러운 주상의 형태로 변형되었으며, 분쇄하여도 벽개면, 섬유다발 등과 같은 형태로 발달하지 않음을 확인하였다. 또한 열처리에 따른 광물의 주 구성성분 변화 없이 결정구조의 변화가 일어남을 확인하였다. 이는 함수 규산염광물인 석면이 열에 의해 수산기(OH)가 제거되면서 광물의 상전이와 결정구조의 변화가 나타난 것으로 사료된다. 이처럼 전자현미경법은 석면의 형태, 화학성분, 그리고 결정구조의 변화를 동시에 확인 할 수 있어 광물 상전이에 따른 석면의 무해화를 연구하는데 효과적인 방법으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제35권4호
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• pp.409-421
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• 2022

자연계에서 산출되는 망가니즈단괴 내 광물종 및 원소의 공간적 분포를 규명하는 것은 단괴의 형성 과정 중 변화하는 생성 환경 및 지화학적 조건에 대한 이해를 가능하게 한다. 최근의 라만 분광분석을 이용한 연구에서 구형으로 성장한 단괴의 성장에 따른 산화망가니즈 광물종의 변화에 대해 연구한 바 있으나, 상대적으로 천해에서 획득되는 비구형 단괴 내 광물종의 분포는 자세히 연구되지 않았다. 이에 본 연구에서는, 동시베리아해 천해(수심 약 73 m)에서 산출되는 판상의 비구형 망가니즈단괴 내 서로 다른 성장 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과를 바탕으로 단괴 내 광물종 및 해당 광물의 구조적 특성에 대하여 면밀히 연구하였다. 또한 에너지분산형 X-선 분광분석(energy dispersive spectroscopy, EDS)을 통하여 단괴 내부 구조 및 부수광물의 존재에 대하여도 관찰을 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 사용한 비구형 단괴의 내부는 중심으로 부터 외곽 방향으로 크게 핵, 철 기질부, Mn-Fe 층으로 구분되었다. Mn-Fe 층 내 서로 다른 성장 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과는 모든 방향에 대하여, 단괴 중심부로부터 외곽부로 신호 획득위치가 옮겨감에 따라 산화망가니즈 광물의 경우 터널형 광물의 비율이 감소하는 경향성을 관찰할 수 있었다. 이 때, 단괴 내 성장 방향에 따라 구성 광물의 상대적 비율 및 구조적 특성이 크게 다르다는 것이 확인되었다. 총 3가지의 실험 방향 중, 한 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과는, 철 수산화물의 비율이 낮고, 버네사이트나 토도로카이트와 같은 산화망가니즈 광물들의 결정도가 상당히 높다는 것을 보여주었다. 반면, 나머지 두 방향에서 획득된 신호를 분석한 결과, 산화망가니즈 광물들의 결정도가 매우 낮으며 비정질 내지는 결정도가 낮은 철 수산화물들의 비율이 높다는 것이 확인되었다. 이러한 결과는 비구형 단괴가 속성 과정으로 형성되는 동안 단일 단괴 내에서도 지화학적 조건에 차이가 있었다는 것을 지시한다. 더하여, 부수광물로서 암염이 일부 층에서 관찰되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 단괴 내 존재하던 해수의 증발로 인해 암염 결정이 형성되었음을 지시한다. 이처럼 본 연구에서는 라만 분광분석을 통해 비구형 단괴 내 광물종의 분포 및 구조적 특성에 대해 제시하였고 향후 본 연구 방법은 다양한 단괴 연구에 적용되어 지구물질의 지질학적 형성 과정에 대한 보다 세밀한 이해를 가능하게 할 것으로 기대된다.

• 한국광물학회지
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• 제13권1호
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• pp.15-21
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• 2000

이 연구에서는 대동층군 탄질 점판암내에 산출하는 탄질물의 미세구조를 고분해능 투과전자현미경(HRTEM)을 이용하여 조사하였다. 관찰된 탄질물은 구조가 부분적으로 흑연화된 흑연화과정의 초기단계 물질로서$ 100\AA$ 이하의 매우 얇은 크기로 일라이트 결정들의 경계면 사이나 일라이트 결정내에 협재되어 나타난다. 탄질물의 층상구조는 휘어있거나 불연속적이며, 부분적으로 원형조직을 보이는 "지문" 조직을 이루고 있다. 이러한 특징은 많은 결함구조를 가지고 구조적으로 충분히 흑연화되지 않은 물질에서 볼 수 있는 전형적인 구조다. 미세한 규모로 협재된 조직을 보이는 탄질물은 퇴적물의 속성작용과 저변성작용시 일라이트가 성장하는 동안에 포획되었거나, 또는 일라이트 이전의 점토광물내에 흡착되었던 물질들로부터 유래된 것으로 보인다. 이처럼 탄질물과 일라이트가 미세한 규모로 협재되어 산출하는 특징은 저변성암에서 일어나는 흑연화작용시 복잡한 미세구조의 변화가 수반되었음을 지시한다. 다양한 미세구조를 보여주는 흑연질 물질의 산출은 탄질물이 고온에서 균질한 흑연으로 생성되기까지 불연속적인 단계를 거쳐 반응할 가능성을 지시한다. 끝으로, 이 연구는 이온 빔을 이용하여 제작한 시료를 관찰함으로써 암석내에 함유된 탄질물들의 조직을 훼손하지 않고 관찰할 수 있음을 보여준다.

• 자원환경지질
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• 제14권4호
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• pp.167-182
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• 1981

신예미광상(新禮美鑛床)의 스카른 광물(鑛物)은 1) 석류석(石榴石)-휘석(輝石)-금운모(金雲母)-규회석(硅灰石) 조합(組合)군집, 2) 석류석(石榴石)-휘석(輝石) 조합(組合), 3)석류석(石榴石)-녹렴석(綠廉石) 조합(組合)으로 구분(區分)된다. 이들 광물조합(鑛物組合)은 광석광물(鑛石鑛物)의 산출상태, 광석광물(鑛石鑛物)의 종류(種類) 그리고 광화작용(鑛化作用)의 시기(時期)와 밀접한 관계(關係)가 있다. 석류석결정(石榴石結晶)의 분석(分析)에 의하여 석류석결정(石榴石結晶)의 누대구조(累帶構造)는 결정(結晶)의 성장시(成長時)에 평형조건(平衡條件)의 변화(變化)에 기인한 화학적(化學的) 누대구조(累帶構造)(chemical compositional zoning) 이다. 그리고 광상(鑛床)의 생성환경(生成環境)과 관계화성암(關係火成岩)의 위치(位置)를 스카른광물(鑛物)의 산출상태와 스카른 광물중(鑛物中) 석류석(石榴石)의 화학성분(化學成分)의 검토에 의해 추정해 보았다.

• 광물과 암석
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• 제33권1호
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• pp.19-28
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• 2020

란시아이트(ranciéite)는 수화된 Ca²⁺ 양이온이 망간 원자 빈자리를 아래위로 덮고 층간을 채우고 있는 육방정계 층상형 산화망간광물(phyllomanganates)이다. 망간 원자 빈자리를 Mn²⁺ 양이온이 더 우세하게 채우는 경우, 다카네라이트(takanelite)라는 광물로 구분하며, 란시아이트와 다카네라이트는 서로 고용체를 이룬다. 이 광물들은 입자크기가 매우 작고 다른 광물과 함께 산출되기 때문에 실험만으로 정확한 결정구조를 규명하기 어렵다. 이번 연구에서는 층간 Mn²⁺/Ca²⁺ 양이온 비율에 따른 란시아이트-다카네라이트의 결정구조와 층간 구조를 규명하기 위해 고전분자동역학 시뮬레이션(molecular dynamics simulations; MD)을 수행하였다. 연구방법의 적합성을 판단하기 위해 결정구조가 잘 알려진 칼코파나이트 군(chalcophanite group) 광물들에 대해 시뮬레이션 계산을 수행 후 실험 결과와 비교하였다. 이후 층간 양이온 비율에 따른 란시아이트 및 다카네라이트 모델에 대한 MD 시뮬레이션을 수행하여 양이온 함량에 따른 양이온과 물 분자의 분포 및 (001)면간거리를 제시한다.

• 한국광물학회지
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• 제27권4호
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• pp.271-281
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• 2014

점토광물의 물리화학적 특성에 대한 분자 또는 원자 스케일의 연구 중요성이 강조되고 있다. 그러나 실험만으로는 광물의 미시적 현상을 이해하기 어려운 경우가 많다. 특히 2:1 점토광물 팔면체에 존재하는 수산기(hydroxyl)가 금속 양이온 흡착과정에 큰 역할을 한다는 가정은 X-ray를 이용하는 실험만으로는 명확하게 테스트하기 어렵다. 이번 논문에서는 점토광물 내의 수산기 연구에 대한 전산광물학(computational mineralogy) 이용 가능성에 대하여 조사하였다. 점토광물의 기본구조인 팔면체 층만으로 구성된 광물, 1:1 구조를 갖는 광물, 2:1 구조를 갖는 광물 중 대표적인 이팔면체 및 삼팔면체 층상규산염 광물을 선별하여 구조최적화를 실시하였다. 분자역학적(molecular mechanics) 계산과 양자역학적(quantum mechanical) 계산 모두 실험값의 격자상수(lattice parameters)를 잘 재현할 수 있었다. 그러나, 사면체층과 팔면체의 구조적 뒤틀림(structural distortion) 등 광물 내부구조를 기존 실험결과와 비교했을 때, 양자역학적 계산결과가 분자역학적 방법을 이용한 결과 보다 더 낮은 오차를 보였다. 파이로필라이트(pyrophyllite) 수산기가 (001)면과 이루는 각은, 수산기의 H(proton)과 사면체의 Si 양이온 간의 척력으로 결정되는데, 양자역학적 방법은 약 $25-26^{\circ}$로 예측하였고, 분자역학적 방법은 약 $35^{\circ}$ 정도로 양자역학계산 결과와 무려 $10^{\circ}$의 큰 차이를 보였다. 전산광물학은 점토광물 구조연구에 신뢰성이 매우 높은 연구방법으로 양이온 흡착과정 중 수산기의 역할 규명에 사용될 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제17권2호
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• pp.115-139
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• 1984

본 논문에서는 경남일대 동 광화대에 위치하는 삼봉광산의 함 동-연-아연-은 열수 석영맥을 대상으로 황화 광석광물의 광물학적 특성을 규명하였다. 백악기 경상 퇴적 분지의 상부 지층인 칼크-알카리 화산암류 내에 발달된 $N-S{\sim}N13^{\circ}W/65{\sim}85^{\circ}W$의 제 단층 열극면 및 압쇄대를 따라 수 개조의 평행한 함 동-연-아연-은 열수 석영맥이 0.5-1.5Km 연장 부존되어 있다. 주 광석광물은 황동석, 방연석, 섬아연석, 황철석 등이며 맥석광물은 석영, 방해석, 견운모, 녹리석 등이다. 이들 광물로 구성된 함 동-연-아연-은 석영맥 내에 있어서 부광대의 발달은 구조 규제를 받고 있으며, 수평 및 수직적 방향에 있어서 조성광물의 대상분포 현상을 보여준다. 열수광화작용은 시기적으로 3회에 걸쳐 진행되었다. 광화 제 1시기(Stage I)는 미량의 황철석과 황동광이 수반하며 제 2시기에는 황동광, 방연광, 섬아연석과 극미량의 제유화 광물을 수반하는 개발대상의 석영맥(Stage IIa and IIb)이 형성되었고, 제 3시기에는 이들 석영맥의 약석대를 따라 최후의 방해석맥 (carbonate stage)이 형성되었다. 주조성 광물과 부성분 광물(황동석, 방연석, 섬아연석, 황철석, 유비철석, 백철석, 에나자이트)을 대상으로 물리적 특성을 실험하고, 광물의 형성단계, 부성분, 결정면의 방향과의 상관성을 밝히며 금속광물의 감정을 위한 제 자료를 제시하고자 반사도와 미경도를 실험 연구하였다 광화시기에 따른 반사력의 특성은 광화작용중 열수계의 물리 화학적 환경의 변화에 따른 광물의 성분 및 구조적 차이에 기인되는 것으로 고려된다. 섬아연석의 반사력과 굴절률은 Zn을 치환하는 철 함량에 정비례하며, //(100) 결정면에서 //(111) 결정면 보다 높은 값을 보여준다. 정성, 정량적인 부성분에 의한 내부반사(백색광하)를 +니콜하에서만 보여주는 경우 섬아연석은 정상 반사력의 값을 가지나, //니콜하에서도 내부반사를 보이는 것은 매우 상이한 spectral dispersion을 나타내는데, 내부 반사광과 같은 파장($544m{\mu}$, $593m{\mu}$, $615m{\mu}$)에서 선택반사 효과는 최대가 된다. 불투명 이방성 광석광물인 황동석은 2축성(-)이다. 표준 하중별로 실시한 빅카의 미경도 실험에서, 섬아연석은 100g 하중하에서 철함량이 8.05%에까지 증가함에 따라 미경도 값이 급격히 증가하나 철 성분이 더 많으면 다시 감소하는 경향을 보여준다. 섬아연석은 //(100) 결정면에서 //(111) 결정면보다 미경도 값이 크며, 방연석 //(111), //(210), //(100)의 순으로 결정방향에 따라 미경도 값이 작아진다. 경도가 작은 유화광물 일수록 indentation의 대각선 길이의 변화폭이 크며, 실험 광물에서는 황철석 섬아연광 황동광 방연광 순으로 증가된다. 한편 모든 실험 광물은 결정방향에 따라 각각 특징적인 indentation의 형태와 단구를 갖는데, 이는 광물감정과 결정면의 방향을 규명하는데 좋은 자료가 된다.