[논문]낙동강 북부 배수유역의 토양 점토광물 분포

이봉호; 정기영

낙동강 북부 배수유역의 토양 점토광물 분포
Distribution of Clay Minerals in Soils on the Northern Drainage Basin of the Nakdong River 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.21 no.4 = no.58, 2008년, pp.349 - 354

이봉호 (안동대학교 지구환경과학과) , 정기영 (안동대학교 지구환경과학과)

초록
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경북 북부 지역, 낙동강 상류 배수유역의 기반암별 토양 점토광물의 분포 특성을 이해하기 위하여, 준정량광물학적 분석을 실시하였다. 화강암류 분포지역에는 캐올리나이트와 스멕타이트가 다른 기반암 지역에 비하여 상대적으로 많이 함유되어 있었다. 퇴적암 지역 토양에는 일라이트의 함량이 다른 점토광물에 비해 월등히 높고, 캐올리나이트, 스멕타이트, 전이형(녹니석-스멕타이트 혼합층 및 층간수산기 질석 등) 광물들이 소량 수반된다. 변성암류와 화산암류 지역은 일라이트와 캐올리나이트 함량이 화강암류와 퇴적암류 지역의 중간 정도이나, 전이형 광물의 함량이 조금 더 높았다. 토양 점토광물의 조성은 기반암의 광물조성 및 각 광물의 풍화도 차이와 관련성이 있다. 화강암류 지역 토양의 높은 캐올리나이트 함량은 사장석의 풍화작용에 기인하나, 국지적으로 높은 스멕타이트 함량은 모암의 부분적인 열수변질작용과 관련된 것으로 추정된다. 퇴적암 지역 토양에 특히 풍부한 일라이트는 대부분 모암에서 잔류한 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Semiquantitative mineralogical analysis of clays in soils was performed to understand the distribution of clay minerals in relation to bedrock lithology on the northern basin of the Nakdong River. The soils developed on the granitic bedrocks have high contents of kaolinite and smectite. mite was the major clay mineral in the soils from sedimentary bedrocks, with minor kaolinite, smectite, and intergrade (interstratified chlorite-smectite or hydroxy-interlayed vermiculite) clay minerals. Illite and kaolinite contents of the soils from metamorphic and volcanic bedrocks fall between those of the soils from the granitic bedrocks and those of the soils from the sedimentary bedrocks. The clay mineralogy of the soils depends on the compositions of bedrock minerals and their susceptibility to chemical weathering. The weathering of plagioclase resulted in the high kaolinite content of the soils derived from granitic bedrocks, while the soils derived from sedimentary bedrocks are abundant in residual illite.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구에서는 경북 북부의 낙동강 배수 유역에 분포하는 다양한 기반암으로부터 생성된 토양 시료 100개를 대상으로 광물학적 분석을 실시하여, 기반암에 따른 토양 점토광물의 분포 특성과 원인을 규명하고자 한다.

가설 설정

사장석은 대부분의 암석에 포함되어 있기 때문에 캐올리나이트와 할로이사이트는 전지역 토양에 주요 점토광물로 함유되어 있다. 본 연구의 준 정량분석법 에서는 캐올리나이트와 할로이사이 트를 구분하지 않으므로, 계산된 캐올리나이트 함량에는 할로이 사이트도 상당히 함유되어 있을 것이다. 캐올리나이트의 함량이 화강암류 지역 토양에서 가장 높은 것은, 캐올리나이트의 주요 근원물질인 사장석이 화강암류 기반암에 가장 많이 함유되어 있기 때문이다.

제안 방법

토양 점토광물의 XRD 준정 량(semiquantitative) 분석은 해양퇴적물 분석에 많이 사용되는 Biscaye (1965)의 방법을 채용하였다. Biscaye (1965)의 방법은 원래 일라이트, 스멕타이트, 캐올리나이트, 녹니석의 총합을 100%로 정량화하는 것이나, 본 연구에서는 15 A 부근에서 주피크가 중첩되어 나타나는 스멕타이트, 질석, 전이형 광물(녹니석-스멕타이트/질석 혼합층, 층간수산기 질석) 광물들을 에틸렌글리콜 및 가열처리로 감정하여 구분하였다.
모암과 토양의 전암구성광물의 감정을 위해서 모암과 2 mm 이하 입도의 토양을 아게이트 유발에서 분쇄한 후, 분말X선회절(XRD) 분석을 실시하였다. 점토광물의 감정과 준정량분석을 위하여 0.
075 mm 이하 입도로 분리 한 토양시료를 초순수에 초음파로 분산처리한 후, 원심분리기로 2 nm 이하의 점토를 분리하였다. 점토 시료는 유리판 위에 필터법으로 정향시료를 만들고 에틸렌글리콜 (Ethylene glycol) 처 리(60℃ 에서 16시간)와 350℃, 500℃에서 가열처리하였다. 사용된 XRD 기기는 Rigaku D/MAX2200 장비 였다.
점토광물의 감정과 준정량분석을 위하여 0.075 mm 이하 입도로 분리 한 토양시료를 초순수에 초음파로 분산처리한 후, 원심분리기로 2 nm 이하의 점토를 분리하였다. 점토 시료는 유리판 위에 필터법으로 정향시료를 만들고 에틸렌글리콜 (Ethylene glycol) 처 리(60℃ 에서 16시간)와 350℃, 500℃에서 가열처리하였다.

대상 데이터

점토 시료는 유리판 위에 필터법으로 정향시료를 만들고 에틸렌글리콜 (Ethylene glycol) 처 리(60℃ 에서 16시간)와 350℃, 500℃에서 가열처리하였다. 사용된 XRD 기기는 Rigaku D/MAX2200 장비 였다. 작동 조건은 가속전압/전류가 40 kV/30 mA, 발산슬릿(divergent slit), 반산란슬릿(antiscatter slit), 수광슬릿(receiving slit) 이 각각 1#, 1°, 0.
야외 에서 모암-사프롤라이트(saprolite)-토양이 함께 노출된 풍화단면 약 100개(화강암류 34, 변성암류 10, 퇴적암류 47, 화산암류 9개)를 선정한 후에 좌표를 기록하고 노두의 사진을 찍은 후, 신선한 모암과 토양시료를 함께 채취하였다. 토양은 유기물 층을 걷어내고 15 cm 깊이의 토양을 1 kg 정도 채취하여 비닐 지퍼백에 보관하였다.
연구 지역으로 선정한 경북 북부 낙동강 배수 유역에는 1:250, 000 안동지질도폭(황재하 외, 1996) 의 안동시, 청송군, 영양군, 봉화군, 1:250, 000 강릉-속초지질도 폭(김정찬 외, 2001)의 태백시가 포함된다(그림 1). 연구지역 내에는 태백에서 발원한 낙동강 본류와 낙동강 지류인 영양 소분지의 반변천, 그리고 길안천이 있다.
1). 연구지역 내에는 태백에서 발원한 낙동강 본류와 낙동강 지류인 영양 소분지의 반변천, 그리고 길안천이 있다. 선캠브리아기 변성암류는 주로 편마암류와 편암류로 구성되며, 대부분 변성 사질암, 변성이질암, 변성석회질암 등에 해당된다.

이론/모형

15 mm, 주사속도 27min, 주사 범위는 분말시료 2#~65#(#), 정향시료 2#~35#였다. 토양 점토광물의 XRD 준정 량(semiquantitative) 분석은 해양퇴적물 분석에 많이 사용되는 Biscaye (1965)의 방법을 채용하였다. Biscaye (1965)의 방법은 원래 일라이트, 스멕타이트, 캐올리나이트, 녹니석의 총합을 100%로 정량화하는 것이나, 본 연구에서는 15 A 부근에서 주피크가 중첩되어 나타나는 스멕타이트, 질석, 전이형 광물(녹니석-스멕타이트/질석 혼합층, 층간수산기 질석) 광물들을 에틸렌글리콜 및 가열처리로 감정하여 구분하였다.

성능/효과

높게 함유되어 있다(그림 2). 그리고 화산암과 변성암 지역 토양에도 각각 48%와 33%로 비교적 함량이 높았다. 그러나 화강암류 지역의 평균 일라이트 함량은 27%로 다른 기반암에 비하여 상대적으로 함량이 낮았다.
녹니석과 질석은 전지역 평균 각각 2%와 1%로 소량 함유되어 있는데, 전체적으로 기반암의 종류에 관계없이 함량이 매우 낮았다(그림 2). 변성암류 지역 토양에서는 질석의 함량이 가장 높았다.
스멕타이트 함량은 전 조사 지역에서 평균 8% 의 함량을 보이는데, 화강암류 지역이 평균 14% 로서 가장 높고, 변성암 지역 6%, 퇴적암 지역 5%, 화산암 지역 8% 정도로 낮다(그림 2). 특히 안동 및 봉화의 화강암 분포지역 토양에서 스멕타이트의 함량이 국지적으로 매우 높았다.
캐올리나이트는 전 조사 지역에 걸쳐 평균 27% 의 함량을 보이는데, 화강암류 지역 토양에서 평균 41%로 가장 높고(그림 2), 변성암 지역 26%, 화산암 지역 25%, 퇴적암 지역 18%로 낮지만, 일라이트와 함께 전 지역 토양에 항상 함유되어 있다.
특히 안동 및 봉화의 화강암 분포지역 토양에서 스멕타이트의 함량이 국지적으로 매우 높았다.
안동 지역 화강암류 암석에는 풍화이전에 흑운모가 다양한 정도로 녹니석으로 열수 변질되어 있다. 화강암과 토양을 비교분석한 결과, 녹니석이 대부분 질석으로 변질되었음을 알 수 있었다. 변성암과 퇴적암에 함유된 녹니석은 토양 내 전이형 광물들의 주요한 기원물질로 보인다.

후속연구

안동 단층을 비롯한 단층들에 인접한 화강암들에는 변형에 의한 열극들이 흔히 관찰되며, 열극면은 흔히 스멕타이트질점 토 광물로 피복되어 있거나 장석이 스멕타이트 또는 일라이드-스멕타이트 혼합층 광물로 교대되어 있기도 하다. 향후 토양 내 스멕타이트 함량이 높은 지역을 대상으로 기반암 내 스멕타이트의 산출 상태를 조사해볼 필요가 있다.

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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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