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[국내논문] 화학조성으로 다시 보는 일라이트-백운모, 파이로필라이트 및 녹니석의 혼합상: 강원도 삼척시 석개재에 분포하는 직운산층 셰일에 대한 EPMA 정량분석
Illite, Reviewed on the Chemical Compositions - The Mixed Phase among Muscovite, Pyrophyllite and Chlorite: EPMA Quantitative Analysis of Shale from the Jigunsan Formation at Seokgaejae in Samchuk-City, Gangwon-do 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.25 no.3, 2012년, pp.143 - 153  

최승현 (전북대학교 지구환경과학과) ,  문향란 (전북대학교 지구환경과학과) ,  이영부 (한국기초과학지원연구원 전주센터) ,  이정후 (전북대학교 지구환경과학과)

초록
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강원도 삼척시 석개재에서 산출되는 직운산층 셰일의 운모류 광물(일라이트)에 대한 EPMA 연구를 수행하였다. 정량분석으로 계산된 운모류 광물의 평균 화학식$(K_{1.17}Na_{0.04}Ca_{0.01})(Al_{2.80}Mg_{1.17}Fe_{0.78})(Si_{6.34}Al_{1.66})O_{20}(OH)_4$로, 소위 일라이트에 해당되는 화학조성을 보인다. 낮은 층간 양이온 값과 팔면체 자리의 높은 Mg, Fe값으로 보아 일라이트는 백운모, 파이로필라이트 및 녹니석의 혼합상으로 판단된다. 이 연구에서 분석된 일라이트에 해당되는 화학식을 각각의 구성광물로 분리하였고, 그 분리 방법을 새로이 고안하여 제시하였다. 일라이트의 화학식으로부터 K(Na, Ca 포함)를 기준으로 백운모의 함량을, Mg+Fe로부터 녹니석의 함량을 추산하고 나머지를 파이로필라이트로 간주하였다. 파이로필라이트는 이상화학식을, 녹니석은 평균 분석값을 사용하여 일라이트의 분석값에서 빼면, 나머지는 백운모의 화학식이 되는데 이는 원칙적으로 백운모의 이상화학식이 된다. 이 연구에서 분석한 운모류 광물의 평균 분석값을 이 방법으로 분리하면 백운모 61%, 녹니석 27.3%, 파이로필라이트 11.7%로 되며, 여기에서 계산된 백운모의 화학식은 $(K,Na,Ca)_{2.00}Al_{3.69}(Si_{6.75}Al_{1.25})O_{20}(OH)_4$이다. 이 백운모의 화학식은 대체로 낮은 Al값을 보이나 암석의 낮은 Al 함량과 녹니석 화학조성의 불확실성을 감안할 때 대체로 합리적인 것으로 간주되며, 이는 또한 이 연구에서 제시한 분리 방법이 합당하다는 것을 뒷받침한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Mica-type minerals (illites) in the shales of the Jigunsan formation at Seokgaejae in Samchuk-City, Gangwon-do are studied using electron probe micro analysis (EPMA). The average chemical formula of the mica-type mineral obtained from the quantitative analysis is $(K_{1.17}Na_{0.04}Ca_{0.01})(A...

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문제 정의

  • 이번 연구에서는 강원도 삼척시 석개재 부근의 직운산층 셰일에서 산출되는 백운모에 대한 EPMA 정량분석으로 얻은 운모류 광물(백운모/파이로필라이트/녹니석)의 화학식으로부터, 백운모와 혼합된 파이로필라이트 및 녹니석을 분리하고 각각의 함량을 계산하여 일라이트가 혼합상으로 이루어졌다는 사실을 정량적으로 규명하고자 하였다. 또한 혼합상을 구성하고 있는 각 광물의 함량을 기준으로 분리된 백운모의 화학식을 계산하여 백운모의 이상화학식과 비교함으로써 여기에서 사용한 분리 방법이 적합한가를 검토하였다.
  • , 2011). 그러나 이번 연구에서는 이와 같은 혼합상에 포함된 광물을 정량적으로 분리하여 혼합상 운모류 광물의 화학조성을 체계적으로 밝히고자 하였으며, 이를 위하여 새로이 운모류 광물의 화학식을 분리하는 방법을 고안하여 소개하고자 한다. 먼저 화학식 분리의 순서를 간단히 소개하면,
  • 논문을 심사하고 많은 조언을 해주신 황진연, 추창오두 심사위원께 감사드립니다. 이 연구에서는 한국기초과학지원연구원 전주센터의 Shimadzu EPMA 1600을 사용하였으며, 이번 연구를 위해 야외조사와 암석 시료 채취 및 시편 제작에 많은 도움을 준 광물 연구실의 유민수, 주용현 군에게 감사한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
운모류 광물은 어디에 해당되는 화학조성을 보이는가? 34}Al_{1.66})O_{20}(OH)_4$로, 소위 일라이트에 해당되는 화학조성을 보인다. 낮은 층간 양이온 값과 팔면체 자리의 높은 Mg, Fe값으로 보아 일라이트는 백운모, 파이로필라이트 및 녹니석의 혼합상으로 판단된다.
태백지역 고생대 퇴적암에서 산출되는 백운모는 어떠한 조성을 보이는가? 태백지역 고생대 퇴적암에서 산출되는 백운모는 K 함량이 이상화학식에 비해 현저히 낮은 값을 보이는 백운모/파이로필라이트 혼합상(M/P)의 화학 조성을 보이며(Lee, 1993; Choi, 2009), 일부는 녹니석이 혼합상에 포함되어 팔면체 자리의 Al을 Mg와 Fe가 50% 가까이 치환하기도 한다(Choi et al., 2010).
강원도 삼척시 석개재 부근의 직운산층 셰일이 태백시 장성동 일대의 직운산층과 보이는 차이는? , 2004). 이 지역의 직운산층은 태백시 장성동 일대의 직운산층과는 달리, 흑회색 이암과 녹회색 실트암 등으로 구성된다(Woo and Chough, 2007).
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참고문헌 (17)

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  2. Choi, D.K., Chough, S.K., Kwon, Y.K., Lee, S.B., Woo, J., Kang, I., Lee, H.S., Lee, S.M., Shon, J.W., Shinn, Y.J., and Lee, D.J. (2004) Taebaek Group (Cambrian-Ordovician) in the Seokgaejae section, Taebaeksan Basin : a refined lower Paleozoic stratigraphy in Korea. Geosciences Journal, 8, 125-151. 

  3. Choi, S.H. (2009) A mineralogical study on the illite in the sedimentary rock from the Taebaek area : EPMA, TEM study. M.D. Thesis, Chonbuk National University, Jeonju (in Korean with English abstract). 

  4. Choi, S.H., Lee, J.H., Lee, Y.B., Mun, H.R., and Choi, M.C. (2010) A study on the muscovite-pyrophyllite mixing from the EPMA analysis of illite. Proceedings of the Annual Joint Conference, Petrological Society of Korea and Mineralogical Society of Korea, Jeonju, Korea, May 27, 47-49. 

  5. Choi, S.H., Mun, H.R., Lee, Y.B., and Lee, J.H. (2011) A study on the muscovite-pyrophyllite mixed phase in the shale from the Manhang formation, Taebaek area. J. Miner. Soc. Korea, 24, 313-320 (in Korean with English abstract). 

  6. Choi, S.H., Mun, H.R., Lee, Y.B., Lee, J.H., and Kim, Y.M. (2012) Mineralogical study on shales of the Sadong and Gobangsan formation, Munkyung area. J. Miner. Soc. Korea, 25, 1-8 (in Korean with English abstract). 

  7. Chough, S.K., Kwon, S.T., Ree, J.H., and Choi, D.K. (2000) Tectonic and Sedimentary evolution of the Korean peninsula : a review and new view. Earth Science Reviews, 52, 175-235. 

  8. Deer, W.A., Howie, R.A., and Zussman, J. (1992) An introduction to the rock forming minerals. 2nd edition. John Wiley and Sons, New York. 

  9. Jiang, W.T., Essene, E.J., and Peacor, D.R. (1990) Transmission electron microscopic study of coexisting pyrophyllite and muscovite : Direct evidence for the metastability of illite. Clay. Clay Miner., 38, 225-240. 

  10. Lee, J.H. and Peacor, D.R. (1983) Intralayer transitions in phyllosilicates of the Martinsburg Shale. Nature, 303, 608-609. 

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  15. Livi, K.T., Christidis, G.E., Arkai, P., and Veblen, D.R. (2008) White mica domain formation : A model for paragonite, margarite and muscovite formation during prograde metamorphism. Am. Mineral., 93, 520-527. 

  16. Srodon, J. and Eberl, D.D. (1984) Illite. In: Bailey, S.W. (ed.) Micas, Reviews in Mineralogy, Vol. 13, Mineral. Soc. America, 495-544. 

  17. Woo, J. and Chough, S.K. (2007) Depositional process and sequence stratigraphy of the Jigunsan Formation (Middle Ordovician), Taebaeksan Basin, mideast Korea : implications for basin geometry and sequence development. Geosciences Journal, 11, 331-355. 

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