• Proceedings of the Mineralogical Society of Korea Conference
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• 2003.05a
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• pp.10-10
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• 2003

일라이트-스멕타이트 혼합층광물(I-S)은 열역학적으로 상호 대립적인 두 가지 모델로 이해되고 있다. 첫째, MacEwan 결정자 모델은 I-S를 5-20개의 스멕타이트와 일라이트 층으로 구성된 결정자로 해석한다. 이러한 모델은 분산과 재응집 과정을 기초로 하는 X-선 회절분석(XRD)에서 기인한 것으로 Reynolds의 XRD 모델과 동일하다. 둘째, 기본입자 모델은 I-S를 물리적으로 분리될 수 있는 최소 입자인 기본입자가 $c^{*-}$축 방향으로 응집된 응집체로 해석한다. 이러한 모델은 분산 과정을 기초로 하는 주사전자현미경(TEM) 관찰에서 기인한 모델이다. 강일모 등(2002)은 이 두 가지 모델을 비교함으로써 1< $N_{F}$<100/% $S_{XRD}$ ( $N_{F}$=평균 기본입자 층개수, %$S_{XRD}$=XRD 분석을 통하여 측정된 팽창성)을 도출하였다. 이 식은 기본입자모델과 Eberl & Srodon(1988)이 제시한 최대 팽창성(%$S_{MAX}$)을 동시에 해석할 수 있게 해준다. %$S_{MAX}$는 XRD 모델에서는 고려하지 않는 I-S 결정자 상$\cdot$하부에 존재하는 두 개의 0.5nm 규산염층을 하나의 스멕타이트 층으로 간주하여 얻어진 팽창성이다. Srodon et al.(1992)은 %$S_{MAX}$=100/ $N_{F}$을 제시하였으며, 강일모 등(2002)은 %$S_{MAX}$는 기하학적으로 기본입자가 무한적층을 하였을 때 관찰되는 %$S_{XRD}$와 동일함을 밝힌 바 있다. 만약, XRD 분석을 위한 시료 준비과정에서 I-S 결정자가 분산되었다가 재응집을 한다면, XRD에서 관찰되는 결과는 일차적으로 기본입자의 적층성에 영향을 받게 된다. 따라서, 기본 입자의 적층성은 XRD 분석을 이용하여 I-S 구조를 해석하는데 매우 중요한 요인이다. 본 연구는 기본입자의 적층성을 정량화하기 위해 %$S_{XRD}$=A/ $N_{F}$ (0$S_{MAX}$=100/ $N_{F}$로부터 얼마나 벗어나 있는가는 지시해 준다 금성산화산암복합체에서 산출되는 11개 I-S 시료와 14개의 Drits et al.(1998) 자료로부터 1nA=-0.14 $N_{F}$+4.7의 실험식을 도출할 수 있었으며, 기본입자의 적층성은 일차적으로 기본입자의 두께에 의해 영향을 받는 것으로 관찰되었다. Nadeau(1985)는 기본입자두께분포로부터 I-S 결정자의 팽창성을 측정하기 위하여 Ps=$\Sigma$p(N)/N을 제시하였다(Ps=스멕타이트 층 비율, N=기본 입자 층개수, p(N)=N의 확율). 그러나 위식은 실질적으로 %$S_{MAX}$를 제공해주기 때문에 %$S_{XRD}$를 유추하는데는 부적합하다. 본 연구는 이를 변형하여 Ps=$\Sigma$p(N)A(N)/N을 제시하였다(A(N)=N에 대한 A값). 위의 실험식을 사용하여 헝가리산 Zempleni 시료(15%$S_{XRD}$)의 기본입자분포로부터 %$S_{XRD}$를 계산한 결과, 16%$S_{XRD}$의 결과값을 얻을 수 있었다. 따라서, 본 연구에서 도출한 관계식들이 유효함을 확인할 수 있었다.계식들이 유효함을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.15 no.2
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• pp.95-103
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• 2002

The object of this study was to interpret the ralationship between expandability (% $S_{XRD}$), MacEwan crystallite thickness ( $N_{CSD}$), and mean fundamental particle thickness ( $N_{F}$ ) in illite-semctite mixed layer (I-S), quantitatively. This interpretation was extracted from comparison of two structural models (MacEwan crystallite model and fundamental particle model) of I-S mixed layers. In I-S structure, % $S_{XRD}$, $N_{CSD}$, and $N_{F}$ are not independent parameters but are related to each others by particular geometric relations. % $S_{XRD}$ is dependent on $N_{CSD}$ by short-stack effect, whereas, % $S_{XRD}$ and $N_{F}$ have relation to smectite interlayer number (Ns)=( $N_{F-}$1)/(100%/% $S_{XRD-}$ $N_{F}$ . Therefore, % $S_{XRD}$ and $N_{F}$ should satisfy a specific physical condition, 1< $N_{F}$ <100%/% $S_{XRD}$, because $N_{s}$ is positive. Based on this condition, this study suggested % $S_{XRD}$ vs $N_{F}$ diagram which can be used to interpret % $S_{XRD}$, $N_{F}$ , $N_{S}$ , and ordering, quantitatively. The diagram was examined by XRD data for I-S samples from Ceumseongsan volcanic complex, Korea. I-S samples showed that $N_{F}$ departs from the physical upper-limit ( $N_{F}$ =100%/% $S_{XRD}$) with decrease in % $S_{XRD}$. This phenomenon may happen due to decrease of stacking-capability of fundamental particles with their thickening.g.s with their thickening.g.

• Economic and Environmental Geology
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• v.45 no.2
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• pp.71-78
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• 2012

Illite-smectite mixed layers (I-S) occurring authigenically in diagenetic and hydrothermal environments reacts toward more illite-rich phases as temperature and potassium ion concentration increase. For that reason, I-S is often used as geothermometry and/or geochronometry at the field of hydrocarbons or ore minerals exploration. Generally, I-S shows X-ray powder diffraction (XRD) patterns of ultra-thin lamellar structures, which consist of restricted numbers of sillicate layers (normally, 5 ~ 15 layers) stacked in parallel to a-b planes. This ultra-thinness is known to decrease I-S expandability (%S) rather than theoretically expected one (short-stacking effect). We attempt here to quantify the short stacking effect of I-S using the difference of two types of expandability: one type is a maximum expandability ($%S_{Max}$) of infinite stacks of fundamental particles (physically inseparable smallest units), and the other type is an expandability of finite particle stacks normally measured using X-ray powder diffraction (XRD) ($%S_{XRD}$). Eleven I-S samples from the Geumseongsan volcanic complex, Uiseong, Gyeongbuk, have been analyzed for measuring $%S_{XRD}$ and average coherent scattering thickness (CST) after size separation under 1 ${\mu}m$. Average fundamental particle thickness ($N_f$) and $%S_{Max}$ have been determined from $%S_{XRD}$ and CST using inter-parameter relationships of I-S layer structures. The discrepancy between $%S_{Max}$ and $%S_{XRD}$ (${\Delta}%S$) suggests that the maximum short-stacking effect happens approximately at 20 $%S_{XRD}$, of which point represents I-S layer structures consisting of ca. average 3-layered fundamental particles ($N_f{\approx}3$). As a result of inferring the $%S_{XRD}$ range of each Reichweite using the $%S_{XRD}$ vs. $N_f$ diagram of Kang et al. (2002), we can confirms that the fundamental particle thickness is a determinant factor for I-S Reichweite, and also that the short-stacking effect shifts the $%S_{XRD}$ range of each Reichweite toward smaller $%S_{XRD}$ values than those that can be theoretically prospected using junction probability.