• 한국광물학회지
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• 제7권1호
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• pp.49-61
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• 1994

결정질암반중의 지하수 이동로인 열극은 모암과는 다른 이차광물로 구성되는 수가 많다. 그래서 방사성폐기물 처분장 모암중의 열극광물은 그들의 높은 표면 반응성 때문에 관심의 대상이 되고 있다. 본 논문에서는 선캠브리아기 편마암류로 구성되어 있는 충남 유구지역수리치 시추공 코아의 열극표면에서 발견된 점토광물의 생성과정을 고찰하였고, 그들과 현재 지표수 및 지하수와의 평형관계를 알아보았다. 편마암 열극에서 물-암석 상호반응은 깁사이트, 캐올리나이트, 스멕타이드, 일라이트 등을 생성시켰다. 열극점토광물은 두가지 다른 과정을 통해 생성된 것으로 판단된다. : (1) 열극주변 모암 확산대에서 장석의 Incongruent Dissolution에 의한 스멕타이트 또는 일라이트의 생성, (2) 열극틈 사이에는 깁사아트, 캐올리나이트, 스멕타이트 (또는 일라이트)가 지하수의 용존이온으로부터 침전. 열극충전광물은 깁사이트${\leftrightarrow}$캐올리나이트${\leftrightarrow}$스멕타이트 (또는 일라이트) 순으로의 광물생성순서를 보인다. 광물생성순서를 규제한 요인은 지하수의 pH 상승, 충전물에 의한 열극틈의 투수계수 감소, 그리고 알카리 및 알카리토 원소의 Immobility에 의한 것으로 보인다. 수리치 시추공 지하수의 pH는 8.6-9.2 범위이며, 화학성분상 $Na-HCO_{3}$ 형이며, Na와 $HCO_{3}$는 Albite와 Calcite의 용해작용으로부터 공급된 것으로 보인다. WATEQ4/F 프로그램에 의한 지하수의 포화지수는 pH 상승에 따라 깁사이트와 캐올리나이트는 침전반응을 거쳐 평형상태로, 스멕타이트와 일라이트 평형상태를 거쳐 재용해성 환경으로의 변화를 지시한다. $Na_{2}O-Al_{2}O_{3}-SiO_{2}-H_{2}O$계의 상안정도상에 지표수와 지하수 모두 캐올리나이트 안정영역에 속한다.

• 암석학회지
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• 제21권2호
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• pp.263-275
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• 2012

경기육괴 중부인 포천지역과 양주지역에는 국내 주요 암석자원의 하나인 대보 흑운모화강암이 각각 분포한다. 이 연구의 주 목적은 상기한 두 지역의 흑운모화강암류의 입도, 암색, 광물조성, 물성 및 열극체계 등의 고유한 특성을 밝히는 데 있다. 포천지역의 흑운모화강암(PG)는 조립질과 담회색, 양주지역의 흑운모화강암(YG)은 중립질-조립질과 회색-담회색으로 대표된다. 구성광물의 모우드에서 주성분인 석영+알칼리장석+사장석은 PG에서, 부성분인 흑운모는 YG에서 증가하며, 이러한 광물함유량 차이로 인하여 PG가 YG보다 밝은 회백색을 띠게 된다. 물성 변화 및 특성에서, 비중은 PG보다 YG에서 약간 증가하며 이러한 차이는 전자보다 후자에서 주성분 광물에 비해 높은 비중을 갖는 흑운모의 함량 증가로 볼 수 있다. PG와 YG의 흡수율과 공극률은 0.33%와 0.86%를 가져 동일한 값을 각각 보여준다. 물성간의 상관도에서, 공극률 대 비중은 완만한 부의 경향, 공극률 대 흡수율은 뚜렷한 정의 경향을 보여준다. 압축 및 인장강도는 PG가 1,775 $kg/cm^2$ 와 87 $kg/cm^2$ 그리고 YG가 1,647 $kg/cm^2$와 79 $kg/cm^2$를 각각 가져 모두 PG에서 증가한다. 이러한 강도특성은 내재하는 암석조직에 기인될 수 있다. 마모경도는 PG에서 약간 증가하며, 이러한 마모특성은 다른 주성분 광물에 비하여 보다 높은 경도를 갖는 석영의 함량증가에 기인될 수 있다. 한편 포천 및 양주지역에서 발달하는 단열 조의 방향성에 대하여 국내 중생대 화강암류에서 발달하는 수직 결의 방향성과 비교하였다. 중첩도를 통하여, 단열 조와 상기한 수직 결 사이의 분포형태가 부합된다는 사실은 국내의 중생대 화강암류에 내재하는 미세균열 계는 경기육괴 중부의 대보 흑운모화강암류에서도 발달함을 시사한다. 상기한 두 지역간의 단열형태 특성을 보여주는 도면에서, PG에서는 규격석 그리고 YG에서는 비규격석이 보다 많이 산출될 잠재성이 있다.

• 암석학회지
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• 제22권3호
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• pp.219-233
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• 2013

부산광역시 동부의 장산화산암체는 화산함몰체로 알려져 있고, 화산함몰체 외각부를 따라 구과상 유문암이 $60^{\circ}{\sim}90^{\circ}$의 각도로 수직유상구조를 보여주며 환상암맥으로 나타난다. 구과의 직경은 수 mm에서 2.8 cm 이상이며, 평균적으로 5~10 mm로 측정되었다. 이들 구과는 하나의 핵을 중심으로 방사상을 나타내는 단식 구과형과 육안상 흰색을 띠는 각을 가지면서 핵 부분을 중심으로 방사상을 나타내는 방사상 단식 구과형으로 비교적 단순한 형태를 보여주며, 이들 구과들이 서로 인접하여 합체된 포도송이와 같은 집합체를 보여주기도 한다. 구과의 동심원상 핵 부분에 대한 전자현미분석 결과, 은미정질 기질부 물질의 성분은 주로 $SiO_2$가 거의 82% 이상, $Al_2O_3$는 7~10%, $Na_2O+K_2O$는 8% 이하의 실리카 물질과 장석(새니딘)의 미세한 섬유상 교생으로 나타났다. 구과에 대한 X-선 회절분석 결과, 석영, 새니딘, 앨바이트 그리고 소규모의 운모, 카오린, 녹니석으로 구성되며, X-선 면분석 결과, 핵 부분은 $SiO_2$가 풍부하며, 각 부분은 $Na_2O$ 또는 $K_2O$, $Al_2O_3$가 풍부하였다. 장산콜드론의 유문암 암맥에서 나타나는 구과의 깃털형과 비등형 결정 형태는 마그마 관입에 의한 이동속도보다 유리질 물질로부터 탈유리화작용이 더 빠른 속도로 진행되었고, 비교적 정체된 상태에서 급속한 냉각으로 형성되었음을 지시한다. 구과들은 고규산(75.4~75.7 wt.%) 유문암질 마그마로부터 유래되었다.

• 암석학회지
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• 제6권2호
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• pp.77-85
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• 1997

내몽고 다큉산일대에는 초기원생대의 선캠브리아대 고변성암대가 존재한다. 이들은 대규모 연성 변형대로 북쪽으로 급경사진 엽리와 $340^{circ}-30^{\circ}<45^{circ}-50^{\circ}$ 방향의 선구조가 보이는 나페구조를 형성한다. 이는 섭업/팽창동안 북쪽지역이 남쪽지역 위로 드러스트에 의해 올라갔음을 지시한다. 남쪽의 침강된 지역은 전 진 변성의 특정을 보여준다. 북쪽의 드러스트 된 지역은 압력 감소와 온도 상승에 따른 후퇴 변성의 증거들 이 나타난다. 초기원생대 모이아이트질 암상은 소저반상을 이루는 흑운모 아다멜라이트, 섬장화강암과 맥상 의 알카리-장석 화강암으로 구성되어있다. 혹운모 아다멜라이트는 시생대와 초기원생대의 암석과 정이적인 접촉을 보이며, 변성암의 포유울을 다량 함유하여 아나택시스기원을 지시한다. 모이아이트질 암석의 지화학 적 특성은 전형적인 아나텍시스기원을 보인다. 초기원생대의 중기에서 후기에 대륙-대륙 충돌은 대규모 드 러스트와 시생대 기저암의 인편상 작용(imbrication)을 일으켰다. 광물조합과 Paria et a1.(1988)의 지온지 압계를 이용하여 P-T 환경은 다음과 같다: 상부블록; $700-710^{\circ}C$, 0.72-0.78 GPa(초기상태)와 $600^{\circ}C$, 0.44 G GPa(후기상태), 하부블럭: $620-840^{\circ}C$, 0.64-0.45 GPa(최대변성작용), $620-630^{\circ}C$, 0.35 GPa(후기상태). 이 결과는 시계방향의 압력-온도-시간경로를 지시한다(Jin et ai., 1991, 1994). 횡압력하의 섭입시 깊야-온도모델과 Wyllie et ai.(1983)의 실험결과를 이용하여 섭입대-연성대 내에서 발생하는 변성작용과 아나텍시스 작용에 대한 지구조-마그마-열역학적모댈은 제시하였다.

• 박물관보존과학
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• 제19권
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• pp.1-18
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• 2018

충주 정토사지 홍법국사탑비(본관1960)는 고려시대의 양식적 특징을 보여주는 중요한 석조문화재이다. 홍법국사탑비는 일제강점기에 수차례 반복된 부재의 해체 및 이동과 동시에 장기간 야외에 노출되어 풍화가 진행된 상태였기 때문에 국립중앙박물관 수장고에 보관되어 왔다. 이 연구에서는 2015년 국립중앙박물관에서 주관하는 석조물복원사업의 일부 대상인 홍법국사탑비의 야외 전시를 위해 재질특성을 규명하고 풍화훼손지도 및 초음파 물성진단을 활용한 손상도 진단을 실시하였으며, 이를 바탕으로 보존처리를 진행하였다. 재질분석 결과, 탑비의 귀부는 중립질 입자크기를 가지는 석영, 사장석, 알칼리장석, 흑운모, 백운모를 구성광물로 가지는 복운모 화강암이다. 탑비의 비신은 담홍색을 띠며 암회색이 혼재되어 나타나고 중립질의 방해석을 조암광물로 가지는 결정질 대리암이다. 이수는 회백색으로 중립질의 방해석을 주요 구성광물로 가지는 결정질 대리암이다. 탑비에서 나타나는 각각의 훼손유형별 점유율 산출 결과 비신에서는 마모로 인한 훼손이 28.29%로 남측면이 가장 높으며, 이수에서는 입상분해로 인한 훼손이 11.08%로 북측면이 심한 것으로 나타났다. 초음파 물성진단을 통해 탑비의 전체적인 풍화도를 파악한 결과 귀부에서는 결구부를 중심으로, 비신에서는 상단부에서 낮은 값을 보였으며, 이는 표면 가공도의 차이와 부분적인 박리 및 균열로 인해 변위가 발생한 것으로 판단된다. 홍법국사탑비의 야외 전시에 앞서 과학적 조사를 바탕으로 외부환경에 의한 풍화를 억제하고자 표면 오염물제거와 표면 강화처리를 진행하였다.

• 암석학회지
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• 제17권1호
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• pp.16-35
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• 2008

삼척 원덕읍에 분포하는 영남육괴 변성퇴적암류에 대한 변성작용을 판단하고 이에 따른 우백질 화강암의 기원과 진화과정을 규명하였다. 변성퇴적암류는 광물 조합에 따라 크게 석류석대와 규선석대로 나눌 수 있다. 규산질 퇴적암의 특징을 나타내는 변성퇴적암류는 암석성인격자를 바탕으로 석류석대는 $4.8{\sim}5.8\;kbar$, $740{\sim}800^{\circ}C$, 규선석대는 2.5-4.5 kbar, $640-760^{\circ}C$의 변성작용을 받았다. 이 지역에 분포하는 우백질 화강편마암류(임원 우백질화강암)는 A/CNK=1.31-1.93이고 DF(discriminant factor)>0인 과알루미늄질 화강암이다. 따라서 이는 S-type의 화강암류에 속하며 이의 기원은 주변의 변성퇴적암류이다. 주원소 및 미량원소 성분들은 우백질 화강암이 충돌대 또는 화산호 화강암 같은 대륙의 충돌 환경과 관련성을 나타낸다 우백질 화강암의 Rb/Sr의 비율(1.8-22.9)은 Sr/Ba 비율(0.21-0.79)에 비해 크기 때문에 백운모의 탈수 용융작용으로 우백질 마그마가 형성되었다. 우백질 화강암의 REE 함량은 전반적으로 변성퇴적암류보다 낮은 LREE 함량과 비슷한 HREE 함량을 갖는다. 이러한 형성 과정을 확인하기 위해 일부 변성퇴적암 및 우백질화강암 시료의 광물 함량비율과 기존 연구의 유문암 및 미그마타이트에 들어 있는 광물의 REE 함량을 이용하여 모델링을 수행했다. 이에 따르면 일부 우백질 화강암의 HREE를 저어콘이 조절했을 가능성도 보여주나, 대부분의 우백질 화강암의 LREE 조절자는 모나자이트이고 HREE 조절자는 석류석으로 판단된다 변성퇴적암에서 부수광물들 모나자이트 및 저어콘 같은 부수광물들은 주로 흑운모의 포유물로 확인되기 때문에 변성퇴적암으로부터 형성된 우백질 마그마는 주로 백운모의 붕괴 작용으로 형성된 것이다. 콘드라이트로 표준화한 REE 패턴에서 우백질 화강암은 음의 Eu 이상치를 갖는 것(Type I)과 양의 이상치를 갖는 것(Type II)로 구분할 수 있다. 우백질 화강암은 변성퇴적암류에 비해 낮은 Eu 함량을 갖으며 REE 형태와 관계없이 비슷한 Eu 함량을 갖는다. 이는 REE 모델링에서 변성퇴적암과 우백질 화강암의 장석 성분과 관련이 깊은 것으로 나타난다. 또한 주원소 ($K_2O$ and $Na_2O$) 및 미량원소(Eu, Rb, Sr, Ba) 역시 강한 알칼리 장석의 분화작용을 지시한다. 결론적으로 본 연구지역에 분포하는 우백질 화강암은 대륙충돌 환경에서 변성퇴적암류가 고온변성작용 중에 발생한 백운모 탈수 용융작용으로 발생된 용융체가 이후 분화과정을 겪어 산출된 것으로 판단된다.

• 암석학회지
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• 제22권2호
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• pp.137-151
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• 2013

단층활동 과정에서 암석 내 화학조성과 광물 조성 간의 연관성을 이해하기 위한 목적으로 경주시 양북면 용당리에 발달하는 단층암에 대하여 XRF, ICP, XRD, EPMA/BSE 분석을 시행하여 단층암 내의 광물 조성 및 원소의 거동 경향성을 파악하였다. 단층암의 대표적인 주성분으로서 $SiO_2$는 61.6~71.0%의 범위로 가장 높은 함량을 나타내며, $Al_2O_3$는 10.8~15.8%이다. $Na_2O$는 0.22~4.63%, $K_2O$는 2.02~4.89%이고, $Fe_2O_3$는 3.80~12.5% 범위로 나타나 단층암 내에서 특히 이들 원소의 편차가 크다. 각력대에서 비지대로 갈수록 감소하는 경향을 나타내는 원소에는 $Na_2O$, $Al_2O_3$, $K_2O$, $SiO_2$, CaO, Ba, Sr 등이 있고, 증가하는 경향을 나타내는 원소에는 $Fe_2O_3$, MgO, MnO, Zr, Hf, Rb 등이 있다. 이러한 화학적 거동은 각력대가 대부분 석영, 장석류와 같은 주요 조암광물로 구성되는 반면, 비지대는 일라이트와 같은 점토광물이 다량 함유되는 것과 밀접한 관련성이 있다. 본 단층대에서는 기존 광물의 변질과 동시에 점토광물이 생성되는 데 있어 단층 활동에 수반된 유체활동이 큰 영향을 끼쳤다. 단층활동 초기에는 파쇄대가 열수의 통로로 작용하는 과정에서, 주원소 및 미량원소, 희토류원소는 기존 광물로부터 용탈되어 높은 원소 유동성을 나타내었으나, 파쇄대 중심부가 비지대로 점차 변화하는 과정에서는 이차적으로 형성된 점토광물로 인해 단층대의 투수성이 감소하고, 점토광물이 풍부해진 비지대 내에 농집되므로 낮은 원소 유동성을 가진 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.697-714
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• 2023

2017년 말 뿌리일반산업단지 조성과정에서 발견된 진주 정촌면 백악기 공룡·익룡발자국 화석산지는 다양한 종류의 공룡과 익룡, 동물의 흔적화석이 높은 밀집도로 보존되어 고생물학적 가치가 높은 자연유산이다. 이 연구에서는 화석산지의 현장조사를 통해 절리, 균열, 박리, 박락, 세편화 등 물리적 풍화가 발생하여 있음을 확인하고, 손상을 저감하기 위한 보존과학적 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해 발굴 후 확인된 8개의 층준 중 수각류 발자국 화석이 다량 산출된 Level 3 층준과 익룡 발자국 화석이 산출된 Level 4 층준의 암석을 수습하여 재질분석 및 강화제와 접착제의 효과 검증 평가를 수행하였다. 이 결과, Level 3 층준의 암석은 암회색 실트암, Level 4의 암석은 암회색 셰일로 구성되어 있었으며 이들은 방해석을 다량 함유한 가운데 석영, 사장석, 운모, 알칼리장석, 기타 점토광물로 이루어져 외부 환경 하에서 강우에 따른 손상 가능성이 높을 것으로 판단된다. 수습시료를 공시체로 제작하여 미처리, 강화제 처리, 팽윤저지제 처리, 접착제 처리의 네 그룹으로 나누어 인공풍화 실험을 수행한 결과, 강화제와 팽윤저지제는 처리 직후에는 효과를 보였으나 동결-융해 환경 하에서는 저지효과를 보이지 못하는 것으로 해석되었다. 접착제는 동결-융해 조건 하에서도 접착 효과가 유지되는 모습을 보였다. 향후 정촌면 화석산지의 보존을 위해서는 수분의 유입 차단을 위한 임시 방책외에도 기 손상 화석의 응급 보존처리 및 보호시설 건립 등 실질적인 대처방안이 마련되어야 할 것이다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.661-674
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• 2023

충남 태안 해역에서는 2014년 국내 수중발굴 역사상 처음으로 조선시대 선박이 발견되어 마도4호선으로 명명되었다. 마도4호선은 발굴된 유물을 통해 1417~1425년(태종~세종) 사이 나주에서 공물을 싣고 한양으로 가다 침몰한 조운선임이 밝혀졌다. 마도4호선의 선체에서는 공물로 적재된 총 27점의 미사용 숫돌이 발견되었다. 27점 숫돌은 모두 폭이 좁고 긴 막대기 형태이며. 길이, 폭, 두께 및 무게의 평균값은 각각 161.5mm, 36.1mm, 22.7mm 및 253.2g 이다. X-선 회절 분석 결과, 구성광물은 석영, 알칼리장석, 사장석으로 고해상도 디지털 실체현미경 분석 결과와 유사하다. 마도-2672와 2673의 평균 공극률은 각각 2.69%와 1.78%, 평균 표면 경도는 각각 807.2HLD와 834.5HLD로 공극률이 일정 이상 증가하면 표면 경도 감소에 영향을 미치는 것으로 해석된다. 이들은 모두 장석질 사암(Arkose)이며 SiO₂의 함량은 평균 74.51%로 숫돌로서 적합함이 확인되었다. 27점의 숫돌은 SiO₂의 함량을 기준으로 구분할 때, 중간 숫돌에 해당한다. 이들 숫돌은 크기와 무게가 작고 휴대하기 편리한 특징을 갖고 있어 비고정식 숫돌의 한 종류로 추정되며, 조선시대 무기 연마와 공예품 제작 등 특수분야에 주로 사용된 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제35권2호
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• pp.153-168
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• 2022

치악산 편마암복합체에서 방사성원소를 포함하고 있는 광물을 파악하고, 주변 지하수에 포함되어 있는 방사선원소(우라늄)와의 연관성을 확인하고자 암석학적 및 광물 화학 분석을 수행하였다. 현미경 및 전자현미경 분석 결과, 주 구성광물은 사장석, 흑운모, 석영, 알칼리장석, 녹니석 그리고 방해석이며, 부수광물은 스펜, 갈렴석, 인회석, 저어콘, 토라이트, 티탄철석, 황철석 그리고 방연석 등 총 14종을 확인하였다. 토라이트의 경우 거정의 갈렴석 내 ~1 mm의 크기로 소량 관찰된다. 희토류 원소를 많이 포함하고 있는 갈렴석은 각기 다른 3 가지 산출양상을 보인다. EPMA 분석 결과, 거정의 갈렴석에서는 TiO₂~1.70 wt.%, Ce₂O₃~11.86 wt.%, FeO~13.31 wt.%, MgO~0.90 wt.% 그리고 ThO₂~1.06 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, Al₂O₃ 17.35 ± 2.15 wt.% (n = 7), CaO 12.13 ± 1.81 wt.% (n = 7) 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 티탄철석을 둘러싸고 있는 스펜 집합체의 가장자리에 존재하는 갈렴석은 Al₂O₃~24.00 wt.%, Nd₂O₃~5.10 wt.%, Sm₂O₃~0.66 wt.%, Dy₂O₃~0.86 wt.% 그리고 Y₂O₃~1.38 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, TiO₂ 0.35 ± 0.21 wt.% (n = 11), Ce₂O₃ 5.25 ± 1.03 wt.% (n = 11), FeO 9.84 ± 0.26 wt.% (n = 11), MgO 0.12 ± 0.05 wt.% (n = 11) 그리고 La₂O₃ 1.49 ± 0.29 wt.% (n = 11) 등과 같이 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 모암의 기질부에서 관찰되는 갈렴석의 화학성분은 앞서 설명한 갈렴석의 중간 정도의 값을 가진다. 연구대상인 치악산 편마암복합체 내 미그마타이트질 편마암에는 주목할 만큼의 우라늄 함량을 가지는 광물이 발견되지는 않았다. 따라서 지하수에서 나타나는 우라늄의 기원과 주변 지질과의 연관성을 명확하게 밝혀내지는 못했다. 하지만 방사성 원소인 토륨 원소 및 희토류 원소를 다량 포함하는 갈렴석이 풍부하게 존재하는 것이 이번 연구결과로 확인되었다.