[논문]충남 유구지역 활석광상에서 관찰되는 활석과 녹니석의 혼합층상 특성

김건영; 김수진; 고용권; 배대석

[국내논문] 충남 유구지역 활석광상에서 관찰되는 활석과 녹니석의 혼합층상 특성
Interlayered Structures of Talc and Chlorite in the Talc Deposits of the Yugu Area, Korea 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.18 no.3 = no.45, 2005년, pp.195 - 204

김건영 (한국원자력연구소 방사성폐기물처분연구부) , 김수진 (서울대학교 지구환경과학부) , 고용권 (한국원자력연구소 방사성폐기물처분연구부) , 배대석 (한국원자력연구소 방사성폐기물처분연구부)

초록
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충남 유구지역 활석광상의 활석광석에서 관찰되는 활석과 녹니석의 혼합층상특성을 투과전자 현미경을 이용하여 연구하였다. 일반적으로 활석 내에 녹니석의 패킷이 존재하거나 혹은 그 반대로 녹니석 내에 활석의 패킷이 존재하는 것을 쉽게 관찰할 수 있다. 일부 시료에서는 국지적으로 불규칙한 활석-녹니석 혼합층상을 보인다. 확인된 활석-녹리석의 반응관계는 활석 층내에서 브루사이트층이 첨가 또는 제거되어 1개의 활석층과 1개의 녹니석층의 반응으로 나타나는 경우와, 하나의 활석층이 손실되면서 브루사이트층을 제공하거나 브루사이트층이 활석화되어 2개의 활석층과 1개의 녹니석층의 반응관계로 나타나는 경우가 있다. 이들은 모두 상당한 부피 변화를 수반한다. 또한 부피변화가 최소화되는 반응으로서 앞의 두 경우가 서로 결합된 경우와 부피변화가 증가되거나 감소되는 반응이 복합적으로 일어나는 경우가 있다. 이 경우 2개의 녹니석층과 3개의 활석층, 두 개의 녹니석층 + 1개의 활석층과 1개의 녹니석층 + 3개의 활석층, 3개의 녹니석층과 5개의 활석층 등의 복합적인 반응관계가 관찰되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Interlayered structures of talc and chlorite in the talc deposits of the Yugu area are studied using transmission electron microscope. Packets of chlorite-like layer in talcs or packets of talc-like layer in chlorites are commonly observed. Randomly interlayered features of talc and chlorite are locally observed in some specimens. Reactions observed in the present study include the addition or removal of a brucite-like layer in the interlayer region of the talc or chlorite resulting in the , transformation between a talc and a chlorite layers and breakdown or formation of a talc-like layer resulting in transformation between two talc layer and one chlorite layer. Both reactions are accompanied by a significant change in volume. In addition to these mechanisms, there are two volume conserving mechanisms; the combination of both mechanisms and mutual transformation in a complex manner. Reactions from 2 chlorite layers to 3 talc layers, from 2 chlorite layers + 1 talc layers to 1 chlorite layers + 3 talc layers, and from 3 chlorite layers to 5 talc layers are observed among the complex type mechanisms.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 혼합층상은 결정구조가 유사한 층상규산염광물간에 일반적으로 나타나는 현상이며, 원래의 광물이 혼합층상 구조로부터 미세구조적으로 변질 혹은 변형되는 메카니즘을 해석하고자 하는 연구는 많은 광물학자들에 의해 수행되 었다(Berner and Holdren, 1977; Page, 1980; Veblen and Buseck, 1979, 1980, 1981; Veblen, 1983a, 1983b). 따라서 본 연구지역에서 혼합층상을 이루고 있는 활석-녹니 석 혹은 녹니석-금운모 간의 미세 구조적 관계는 활석화 작용을 포함한 변질 작용에서의 반응 메카니즘을 해석하는 데 중요한 정보를 제공한다. 이번 연구는 이중 활석-녹니석 간의 다양한 혼합층상을 주로 투과전자현미경으로 관찰하고, 이들의 혼합층상 구조 특징을 기술하였다.

제안 방법

따라서 본 연구지역에서 혼합층상을 이루고 있는 활석-녹니 석 혹은 녹니석-금운모 간의 미세 구조적 관계는 활석화 작용을 포함한 변질 작용에서의 반응 메카니즘을 해석하는 데 중요한 정보를 제공한다. 이번 연구는 이중 활석-녹니석 간의 다양한 혼합층상을 주로 투과전자현미경으로 관찰하고, 이들의 혼합층상 구조 특징을 기술하였다.
특히 연구지역의 경우는 활석 입자 내에 녹니석 층이 불규칙하게 존재하는 경우와 녹니석 입자 내에 활석층이 불규칙하게 존재하는 경우가 모두 흔하게 관찰되며, 앞서 관찰된 다양한 혼합층상 양상의 생성 메카니즘은 2:1 층상구조에서 사면체격자층의 단순한 추가 또는 제거로서는 충분히 설명될 수 없다. 이에 관하여는 기존에 주로 운모류와 녹니석과의 관계에 대하여 많은 연구가 되어왔으며(Veblen and Ferry, 1983; Yau et al., 1984; Eggleton and Banfield, 1985; Lee and Peacor, 1983), 이를 이번 연구의 활석과 녹니석과의 반응 관계에 적용해 보았다. 이를 위하여 기존의 결과를 응용하여 앞서 관찰된 가능한 결정구조적인 관계를 그림 8에 모식적으로 나타내 보았다.
이들 활석과 녹니석의 미세 구조를 관찰하고 상호 공생관계를 확인하기 위해, 주사전자현미경을 이용한 후방산란 전자상관찰을 기초과학지원 연구원의 CAMECA SX50과 서울대학교의 JEOL JXA 733을 이용하여여 수행하였다. 이후 활석과 녹니석의 격자상은 서울대학교 기초과학공동기기원의 투과전자현미경(TEM, JEOL JEM 2000EXII)을 이용하여 관찰하였다.

대상 데이터

, 1984) 보고된 바 있으며 이번 연구에서는 활석에서도 관찰되었다 (그림 7A).연구지역에서는 주로 광체와 모암과의 접촉부에서 광화용 액 자체나 주변 모 암인 편마암 내의 수분으로부터 공급된 수소 이온 이 활석의 사면체격자층에 흡착되어 Si-0 또는 A1-0 결합을 약화시켜서 활석층이 분해되기 시작하였고, 이후 층간이 확장되면서 더욱더 수분이 유입되기 용이해지고 활석층의 변질이 가속화되었을 것이다. 이 결과 2개의 활석층이 1개의 녹니석층으로 변질된 것으로 판단된다.

이론/모형

특히 투과전자현미경 하에서는 한 점 토광물에서 다른 점토광물로 결정 구조가 전이되 는 것을 관찰할 수 있으며 이들의 미세 구조로부터 화학반응 메카니즘이나 변질 작용에서의 이온의 이동에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이들 활석과 녹니석의 미세 구조를 관찰하고 상호 공생관계를 확인하기 위해, 주사전자현미경을 이용한 후방산란 전자상관찰을 기초과학지원 연구원의 CAMECA SX50과 서울대학교의 JEOL JXA 733을 이용하여여 수행하였다. 이후 활석과 녹니석의 격자상은 서울대학교 기초과학공동기기원의 투과전자현미경(TEM, JEOL JEM 2000EXII)을 이용하여 관찰하였다.

성능/효과

3) 격자 규모에서 확인된 연구지역의 활석과 녹니석의 반응 관계는 부피가 변화하는 반응으로서 활석층 내에서 브루사이트층이 첨가 또는 제거되어 1개의 활석층과 1개의 녹니석층의 반응으로 나타나는 경우와 하나의 활석층이 손실되면서 브루사이트층을 제공하거나 브루사이트층이 활석 화 되는 2개의 활석층과 1개의 녹니석층의 반응 관계이다. 이는 기존 연구자들의 연구 결과들과 매우 유사한 반응 관계로서 각각 50.
이 와 같이 브루사이트 층이 첨가 또는 제거되면서 활석층과 녹니 석층이 반응 관계를 보이는 결과는 이번에 조사된 시료들에서도 쉽게 관찰된다(그림 4B). 또한 이번 연구에서는 그림 3와 4에서 보이는 바와 같이 활석층 내에 브루사이트 층이 생성되면서 녹니석증을 형성하는 경우 이외에도 규칙적인 녹니석층 내에서 브루사이트 층이 손실되어 활석층이 생성되는 경우도 관찰되었다 (그림 5). 이 처럼 녹니 석내에 활석층이 생성되는 (혹은 브루사이트층이 손실되는) 경우, 2개의 녹니석층이 2개의 활석층으로 전이되는 양상이 관찰되기도 한다(그림 5B).
또한 2개의 녹니석층 + 1개의 활석층: 1개의 녹니석층 + 3개의 활석층(그림 7C), 3개의 녹니석층: 5개의 활석층(그림 7D) 등의 복합적인 양상으로도 나타난다. 이러한 두광물상간의 복합적인 반응 시 부피변화는 각각 12.3% 오+ 10.7%로 예상되지만, 1:1 반응에 비해서 상대적으로 부피변화가 감소되었다.
그러나 Spinnler 외(1984)는 활석층이 브루사이트 층에 비해 상대적으로 쉽게 손상받는다고 보고 한 바도 있다. 이번 연구에서 관찰된 대부분의 시료에서는 브루사이트층이 활석층에 비해 현저하게 손상받은 것으로 나타난 다(그림 3).
9%의 부피변화가 일어난다. 이번 연구에서는 특이하게 앞의 두 경우 가 서로 결합된 경우와 부피변화가 증가되거나 감소되는 반응이 복합적으로 일어나는 경우가 관찰되었으며 이들은 결과적으로 격자 크기가 서로 다른 두 광물 간의 반응 시 부피변화가 최소화되는 메카니즘으로 반응이 일어나는 것으로 판단된다.

후속연구

이처럼 브루사이트화(brucitization) 혹은 녹니 석화(chloritizaton)는 주로 기존에 존재하던 변형에 의한 결손부위로부터 시작되어 (그림 3A) 층간이 확장됨과 동시에 인접층과의 결합력이 약해지면서, 2:1 층상구조를 이루는 활석층들 사이의 층간이 브루사이트층 으로 치환된다. 또한 이 메카니즘은 역으로도 일어나 브루사이트 층이 층간에서 제거되어 녹니석이 활석화될 수도 있을 것이다. 이 경우 부피의 변화는 이론상 50.
이처럼 반대 방향에서의 상호 변질작용은 두 종류의 층상 규산염광물간의 변질 작 용에서 거치는 중간과정일 것으로 사료된다. 이에 관하여는 보다 해상도 높은 투과 전자현미경을 사용한 추가 연구가 필요하다.
그러나 한 광물의 격자상 내에 다른 광물의 격자층이 일부 혼합층상으로 존재하는 경우, 이것이 한 광물 에서 다른 광물상으로 변질되기 시작하는 단계인지 아니면 변질되고 남은 잔존물에 의한 결과인지에 대한 판단은 투과전자현미경 관찰만으로는 매우 어려운 일이다. 이처럼 투과 전자현미경을 이용한 연구는 관찰할 수 있는 영역이 매우 미세한 부분에 국한되기 때문에, 연구지역의 경우와 같이 기존에 여러 가지 기본적이고 다양한 광물학적 분석 방법을 이용하여 밝혀지거나 추정된 광 물생성의 선후관계 및 기원에 관한 연구결과를 근거로 투과전자현미경의 분석 결과를 해석하는 것이 보다 합리적인 것으로 사료된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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