• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.403-412
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• 2009

이산화탄소의 지중저장이 가능한 것으로 알려진 대염수층에서, 과임계이산화탄소 접촉에 의한 대표적 규산염 광물인 장석류의 지화학적 변화를 규명하기 위해 고압셀 실험을 실시하였다. 단일 시료광물인 사장석($[Ca:Na_2]O{\cdot}Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$)과 정장석($KAlSi_3O_8$) 슬랩을 과임계이산화탄소를 형성하는 지중 조건을 재현한 고압셀 내부(100 bar, $50^{\circ}C$)에 고정시킨 후, 과임계이산화탄소와 30일 이상 반응시켰다. 고압셀 실험은 pH 8로 적정한 증류수(염수의 pH)를 포함한 과임계이산화탄소-염수-장석 반응과 염수를 제외한 과임계이산화탄소-장석 반응으로 구분하여 실시하였다. 반응 시간에 따른 장석의 표면 변화를 규명하기 위하여 광물 슬랩 평균 표면 거칠기 변화, 물 시료 내 용존 이온 변화, 반응 후 고압셀 내부에 형성된 침전물 성상을 규명하였다. 과임계이산화탄소-염수-장석 반응 실험 결과 사장석 표면의 평균 거칠기 값이 실험 전에는 0.118 nm에서 반응 30일 후에는 2.493 nm로 약 20배 이상 증가하였으며, 정장석 표면의 경우에도 표면 평균 거칠기 값은 0.246 nm에서 1.916 nm로 증가하였다. 이러한 표면 거칠기 변화는 SPM 이미지 사진에서도 관찰되어, 지중 대수층의 장석은 지중 주입된 과임계이산화탄소와 공극 내 존재하는 염수와 접촉하여 수 개월 이내에 용해/침전 반응이 진행될 것으로 판단되었다. 과임계이산화탄소에 의해 고압셀 내 물시료의 pH는 4로 떨어졌고, 사장석 슬랩 실험의 경우 물시료의 양이온 농도 분석 결과 $Ca^{2+}$와 $Na^+$ 농도가 75 mg/L, 50 mg/L로, 가장 많이 용해되는 것으로 나타났으며, 정장석의 경우 $Al^{3+}$, $K^+$, $Si^{+4}$, $Na^+$ 순으로 용존 이온 농도가 높았다. 고압셀 안에 침전된 고상 물질의 성분 분석결과 사장석 실험의 경우 Ca를 다량 함유한 무정형의 규산염 물질이었으며, 정장석의 경우에는 카올리나이트가 침전됨을 알 수 있었다. 염수를 제외한 과임계이산화탄소와 장석만을 반응시킨 셀실험의 경우에는 반응 시간에 따른 광물 표면의 평균 거칠기 값의 변화나 광물 표면의 용해현상도 거의 나타나지 않아, 물이 없는 환경에서 광물과 과임계이산화탄소와의 반응에 의한 광물의 상변화 정도는 현저하게 낮을 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제33권2호
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• pp.87-97
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• 2020

산방산조면암에서 반정으로 산출되는 장석은 라브라도라이트(An_53.6)에서 안데신(An_35.4), 미반정과 기질부에서 래쓰로 산출되는 것은 안데신(An_31.2)에서 올리고클레이스(An_18.7)에 해당한다. 장석 반정과 미반정을 감싸 얇은 띠(누대)를 이루는(mantled) 장석은 안오소클레이스(Or_20.5An_9.4)에서 새니딘(Or_49.2An_1.4)이다. 뚜렷한 누대구조를 나타내는 사장석 반정은 반정 중앙부에서 가장자리 쪽으로 감에 따라 누대의 An함량이 안데신(An_39.3)에서 라브라도라이트(An_51.3) 사이에서 감소 증가를 반복하는 진동누대구조를 나타내며, 반정의 가장자리는 알칼리장석(Or_31.9-39.4Ab_63.2-57.0An_4.9-3.7)으로 둘러싸여 안티라파키비 조직을 보여준다. 안티라파키비 조직을 나타내지 않고 미반정으로 산출되는 사장석의 누대구조는 중심부에서 가장자리로 감에 따라 An함량이 감소하는(An_36.4→An_25.6) 정상누대구조를 나타낸다. 전형적인 누대구조를 나타내는 장석 반정에 대하여 K, Ca, Na 원소에 대하여 면분석(X-ray mapping) 결과, 6개의 누대가 뚜렷한 성분 조성의 차이를 나타내는 진동누대구조를 잘 보여주며, 그 가장자리는 알칼리장석으로 감싸면서 안티라파키비 조직을 나타낸다. 기질부는 K-부화, Ca-결핍된 알칼리장석으로 구성된다. 산방산조면암에서 나타나는 장석의 안티라파키비 조직은, 조면암질 마그마보다 더 고철질의 마그마 속에서 이미 결정화된 사장석 반정과 미반정이 산방산 조면암질 마그마와 혼합되면서 사장석 반정과 미반정 주위를 알칼리장석이 결정화되어 맨틀링하면서 형성되었을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제30권6호
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• pp.567-586
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• 1997

Concentrations of several heavy metals in soils derived from black shale and slate have been reported to be higher than the average concentrations in non-polluted soils. This study describes and characterizes soil minerals, and investigates the distribution of heavy metals in soils, and then examines their relationship. Soils in the study area are mainly consist of guartz and feldspars with minor amount of kaolin, illite, vermiculite, chlorite and illite-vermiculite interstratified minerals. Mineral compositions are similar in mountain-, farmland-, and paddy-soils. The residual soils derived from sandy phyllites contain less illites than those from black shale and black slate. Heavy metals appear to be more concentrated in soils than in rocks. The concentrate ratios in soils to rocks ranges 1.1 times for Cr, 2 for Cu, 1.4 for Ni. The contour maps of Cd, Zn, Pb, Cu contents using 0.43N $HNO_3$-extraction imply that these elements are highly concentrated in the soils near the past uranium exploration region, coal seams, black slate beds and tailings than other parts of the study area. The proportions of the day in most soils are less than 10%. In spite of small proportions of the clay, the concentrations of heavy metals from clay fractions to the total concentrations are high: 1~2.4 times for Co, 1.4~2.5 for Cu, 1.2~2.6 for Ni, 1~5 for Pb, 1~2.7 for Zn and 1.6~1.8 for Cr and V. The contents of organic carbons in clay fractions are also 1.5~3.9 times higher than in silt and sand fractions. Cu, Pb and organic carbons show positive relationship in all size fractions. In the size-fractionated soil profile samples, the contents of heavy metals and organic carbons show analogous trends with depth. For the clay fractions of soil profile samples, the contents of heavy metals with depth have analogous trends to abundances of vermiculites, which have the high CEC in main clay minerals.

• 지질공학
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• 제13권1호
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• pp.1-16
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• 2003

대구시에 분포하는 함안층, 반야월층, 주산 안산암질암, 팔공산화강암 지역의 지하수는 암석의 광물 및 화학조성에 따라 지화학적 특성이 구분된다. 대부분의 용존물질 함량은 안산암과 화강암보다 함안층과 반야월층에서 높게 나타나며 특히 $HCO_3^{-}$와${\;}SO_4^{2-}$의 함량이 매우 높은 분포를 보여준다. 퇴적암 지대의 지하수에서 $Ca^{2+},{\;}Mg^{2+},{\;}HCO_3^{-}$의 함량이 높다는 것은 탄산기를 포함하는 물이 방해석과 반응하거나 장석류의 풍화와 같은 화학적 반응의 결과이다. 파이퍼도에 의하면 함안층은 $CaSO_4-CaC2$형에 우세하게 점시되고 반야월층은 $CaSO_4-CaCl_2$형과,${\;}Ca(HCO_3)_2$형에 같이 점시된다. $Ca(HCO_3)_2$형은 주로 방해석의 용해에 의해서 형성되고, $CaSO_4-CaCl_2$ 형은 황석의 산화에 기인하는데, 일부는 인위적인 오염원의 영향을 받기도 한다. 요인분석 결과에 의하면 3개의 요인으로 추출 및 계산된다. $SO_4^{2-},{\;}Na_+,{\;}Ca^{2+},{\;}Fe$의 규제를 받는 요인 1은 방해석, 사장석의 용해 및 황철석의 산화로 설명되고, $HCO_3^{-},{\;}Mg^{2+}$의 규제를 받는 요인 2는 Mg-탄산염광물의 용해와 돌로마이트화 작용을 설명한다. $Cl^{-},{\;}K^{+},{\;}NO_3^{-}$의 규제를 받는 요인 3은 공장폐수를 포함하는 인위적인 오염원의 영향으로 추측되며 금호강 주변의 공업단지 및 주거지역은 요인 3에 대한 점수가 높은 분포를 나타낸다.

• 한국광물학회지
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• 제16권3호
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• pp.233-243
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• 2003

알칼리 장석 중 고온 상인 anorthoclase의 미세구조 및 화학을 EPMA 및 TEM을 이용하여 분석하였다. Anorthoclase는 BSE image 상에서 Na-rich 지역과 K-rich 지역이 다양한 크기의 lamella를 형성하며 혼재되어 있으며, EPMA 분석 결과 Na-rich 지역은 평균 조성이 Ab: 81%, Or: 3%, An: 12%이며 K-rich 지역은 평균 조성이 Ab: 45%, Or: 44%, An: 11%로 나타났다. TEM 관찰 결과 Na-rich 지역은 앨바이트(albite) 쌍정 구조가 잘 발달한 반면 K-rich 지역은 다시 미세한 앨바이트 쌍정이 발달한 앨바이트와 쌍정이 없는 orthoclase가 약 100 nm의 규칙적인 lamellae 형태를 이루며 서로 섞여 있음이 드러났다 K-rich 지역의 [001] 전자회절도형도 두 상이 공존함을 보이는데, 앨바이트 회절점은 쌍정 구조에 의하여 $(010) ^{*}$ / 방향으로 streaking이 나타난다. 이에 비하여 $(100)^{*}$ 방향으로는 앨바이트 회절점과 orthoclase 회절점이 모두 streaking을 가지는데 이는 Al과 Si의 배열-비배열 현상과 두 상의 계면 간에 나타나는 왜력(strain)에 기인한 것으로 여겨진다. 앨바이트와 orthoclase의 방향이 서로 반대로 나타나는 이유는 두 상의 계면 간의 왜력을 줄이기 위한 일종의 pole switching의 결과로 여겨진다. 위의 결과를 종합해 볼 때 연구된 광물은 중간 단계의 Al-Si 비배열 상태를 가지며 미세구조의 생성 온도가 $400^{\circ}C$∼$600^{\circ}C$로 추정되기 때문에 고온 상인 anorthoclase라기보다는 보다 저온 상인 cryptoperthite라 할 수 있다

• 한국광물학회지
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• 제21권3호
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• pp.239-246
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• 2008

강원도 영월 및 경북 봉화의 견운모광상은 화강암질 마그마의 알카리치환작용에 의한 광상으로 추정된다. 견운모광체는 캠브리아-트라이아기에 관입한 안주상의 우백질 화강암체 내에 배태되어 있으며, 이들 암주는 각기 시대미상의 페그마타이트질 미그마타이트와 선캠브리아기의 홍제사화강 암류를 관입하고 있다. 고생대 최하부층인 장산규암층은 열수작용 중에 그 방출을 막는 덮개역할을 하였으며, 견운모광상은 태백지향사 형성시에 생성된 함백향사의 남단 및 남동단에 각기 위치한다. 우백질 화강암류는 전기석을 가지는 페마타이트를 흔히 포함하며, 대체적으로 K 및 Na-장석류가 풍부하며, 광체는 암체의 상부 및 가장자리로 가면서 흔히 확인되며, 고품위광체는 거의 순수한 견운모 단일광물로 구성되는 초그라이젠화를 나타내기도 한다. 화학분석에 의하면, $Na_{2}O$ 및 $K_{2}O$함량이 $2.00\sim7.03wt%$로서 그라이젠화가 뚜렷하지만 CaO는 $0.05\sim4.51wt%$로서 알비타이트화는 미약하다. 영월 지역은 견운모와 함께 납석이 포함되므로 대현지역에 비하여 열수의 온도 등이 더 높았음을 암시한다. 태백산지역에는 그라이젠형광상으로 석석이 산출되었었고, 광상형성에 유리한 탄산염암의 분포가 넓으므로 중석, 휘수연 등의 감속원소와 함께 Be, Nb, Li 및 희토류원소류 등의 산출이 기대되며 이들에 대한 연구가 기대된다.

• 한국광물학회지
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• 제16권1호
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• pp.91-106
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• 2003

Na-장석(Amelia albite)의 등온가열 실험에 대한 XRD 분석 결과는 $1073^{\circ}C$의 가열 시료에서 격자상수의 급격한 변화를 보여주는데, 이는 Al과 Si의 비배열(disordering)과 가열된 시료의 급랭에 의한 격자 변형 때문이라고 본다. $1073^{\circ}C$에서는 약 7일 간의 가열에 의해 저온 알바이트에서 고온 알바이트로 상전이한 반면, $924^{\circ}C$에서는 Al-Si의 비배열 속도가 느려서 140일 동안 가열된 시료도 초기 단계의 중간단계 알바이트 상태로 남아 있었다. TEM 분석 결과는 가열된 시료에서 100∼200$\AA$ 크기의 트위드(tweed) 구조가 형성됨이 특징적인데, 이 구조의 발달 및 변화는 고온($1073^{\circ}C$)과 저온 ($923^{\circ}C$)의 가열 시료가 다름이 드러났다. 즉, 전자는 국부적으로 알바이트 쌍정과 유사한 미세구조로 전이한데 반해, 후자는 보다 넓은 지역에 걸쳐 알바이트 쌍정면이 우세한 도메인 구조로 전이하였다. 가열에 의한 Al과 Si의 비배열과 급랭에 의한 응력 때문에 격자의 불안정(lattice instability)이 증가하게 되는데 이를 완화시키기 위하여 태아 단계의 쌍정 구조(알바이트 쌍정과 pericline 쌍정)를 형성되는 것이 트위드 구조의 원인이라고 본다.

• 암석학회지
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• 제17권2호
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• pp.95-107
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• 2008

영주 신암리 마애삼존석불(보물 680호)은 흑운모 화강섬록암으로 구성되고 4 면의 수직 암벽의 앞면과 서면에 돋을새김으로 조각되어 있다. 암벽은 앞면이 $N50^{\circ}E\;85^{\circ}SE$이고, 시계방향으로 각각 $N25^{\circ}W\;90^{\circ}$, $N40{\sim}50^{\circ}E\;82{\sim}85^{\circ}NW$, $N20^{\circ}W\;75^{\circ}SW$을 나타내며 주변 지질의 북동-남서 및 북북서-남남동 절리조에 평행하다. 이 화강섬록암의 풍화암에서 주원소의 화학조성을 이용한 풍화지수는 $60.3{\sim}62.0$으로서 사장석이 용해되고 흑운모가 변질되어 점토광물을 생성시키는 풍화작용이 진행되었다. 마애삼존석불에서 손상은 풍화에 의해 절리, 갈색 녹, 변색현상, 입상분해 등으로 나타난다. 손상원인은 주로 변형작용, 수분, 기온변화, 미생물서식 등이다. 이 중에 수분이 화강섬록암 내의 절리와 미세한 틈을 따라 스며들어 광물을 용해하고 탈락할 뿐만 아니라 식물을 서식케 한 원인으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제53권2호
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• pp.197-212
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• 2020

이 연구에서는 최초의 밭 유구가 발견된 고성 문암리 출토 신석기 전기와 중기의 토기를 대상으로 재료학적 특성과 소성조건을 분석하였다. 문암리 토기는 전기 신석기(BC 4000에서 6000)의 융기문, 죽관문, 무문 또는 주칠 토기와 중기 신석기(BC 3000에서 4000)의 횡주어골문, 단사선문 또는 격자문, 침선문 토기 등 6종으로 세분할 수 있다. 토기의 색도측정 결과, 적색 및 황색도가 높은 것으로 보아 전체적으로 산화소성되었으며 단면에서는 흑심이 관찰되기도 한다. 소성온도는 토기의 문양에 따라 차이는 없으며 800℃ 이하와 800~900℃의 범위를 보이는 두 그룹으로 구분된다. 미세조직 및 X-선 회절분석 결과, 죽관문 토기에서는 흑운모의 견운모화와 봉합선 조직이 발달한 석영 및 변질된 알칼리 장석이 확인되며, 토기의 주요광물은 석영과 알칼리 장석, 흑운모 외에도 녹니석과 각섬석이 동정되었다. 문암리 일대의 지질특성으로 볼 때, 유적의 10km 이내에는 각섬석 흑운모 화강암이 분포하며 변성암이 외곽의 산악지대를 이루고 있어 수계의 영향을 받아 토기의 원료물질인 토층이 산재한다. 이 토층과 토기에 포함된 봉합선상 조직이 발달한 석영으로 보아 변성암 기원의 원료물질이 활용된 것으로 추정된다. 토기의 지구화학적 표준화 결과, 문양에 관계없이 성인적으로 유사하여 신석기 시대의 전기와 중기의 시간적 차이에도 불구하고 유적지 주변의 토양을 사용하여 제작한 것으로 해석된다.

• 보존과학회지
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• 제17권
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• pp.39-56
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• 2005

청계천의 광통교를 이루고 있는 주 구성 암석은 조립질의 흑운모화강암으로 대부분 홍색을 띠나 후기에 보수할 때 사용된 것으로 생각되는 것들은 회색을 띠는 것도 있다. 이 암석의 주 구성광물은 석영, 사장석, 미사장석, 정장석, 그리고 흑운모 등이며 백운모와 견운모는 장석류의 변질물로, 그리고 녹니석은 흑운모의 변질물로 소량 산출된다. 이러한 변질작용에는 풍화작용도 포함되어진다. 이들 암석들은 심한 풍화작용, 오염된 하수, 그리고 차량통행에 의한 진동과 하중의 영향에 의해 심하게 훼손되어 있다. 훼손양상 중 중요한 것들을 보면 표면박리, 입자박락, 변색, 유기물 및 중금속 원소들의 오염 그리고 균열과 파손 등을 들 수 있다. 풍화와 오염에 의한 암석의 지화학적 특징의 변화를 알기 위하여 XRD와 SEM/EDX보를 이용하여 분석하였다. 이러한 분석 결과는 풍화와 오염물질들에 의해 점토광물, 석고 및 인회석 등이 2차적으로 주로 생성되어 있으며 매우 드물게 소금(NaCl)과 방해석 결정도 생성되어 있음을 보여 주고 있다. 이들은 Ca, P, S 및 Cl과 F 등이 오염물질로 도입되어 2차 생성광물들을 형성시킨 것으로 판단된다. 또한 Cr, Pb, Pd, W, La, Zn 및 Nd등과 같은 중금속 원소들도 부분적으로 오염물질로 암석표면에 흡착되어 있음을 나타내고 있다. 부재들 간의 접촉부들은 많은 경우 가장자리들이 작게 깨어져 나가거나 파손 또는 균열들이 발달되어 있는데 이들은 주로 차량 통행에 의한 하중과 진동의 영향에 의한 것으로 판단된다.