[논문]하동군 월횡리에서 토륨광물과 수반된 함REE 갈렴석의 산출상태

최진범; 곽지영

doi:10.9727/jmsk.2012.25.4.295

하동군 월횡리에서 토륨광물과 수반된 함REE 갈렴석의 산출상태
Occurrence of REE-bearing Allanite with Th-mineral (thorite) in Wolhoengri, Hadong, Korea 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.25 no.4, 2012년, pp.295 - 304

최진범 (경상대학교 지구환경과학과, 경상대학교 기초과학연구소) , 곽지영 (경상대학교 지구환경과학과, 경상대학교 기초과학연구소)

초록
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하동군 옥종면 월횡리에는 과거 개발하던 티탄철석 광산이 위치하며, 주변 지질은 선캄브리아기 지리산 편마암 복합체가 광범위하게 분포하고 이를 회장암이 관입하고 있다. 간극누적형 회장암체 내 티탄철 광체가 발달하고 있으며, Ti-광체 내 희토류원소를 포함하는 갈렴석이 맥상으로 발달하고 있다. 갈렴석의 CaO 함량은 11.02~12.81 wt%로 낮은 반면, ${\Sigma}R_2O_3$는 상대적으로 높은 17.21~21.58 wt% (R=Ce, La, Nd)의 범위를 보여준다. 갈렴석이 높은 방사능 이상치를 보여주는 이유는 갈렴석 내에 미립의 광물상으로 존재하는 토륨 광물인 톨라이트(thorite, $ThSiO_4$) 때문인 것으로 밝혀졌다. 톨라이트는 $3{\sim}6{\mu}m$ 크기의 입상으로 누대구조를 보여주며, 화학분석 결과 $ThO_2$는 65~72.78 wt%, $UO_2$는 5.49~12.78 wt%의 함량을 보였다. 이러한 광물학적 특성은 톨라이트를 함 REE 갈렴석을 찾는 방사능 탐사를 함에 있어 좋은 지시자로 이용할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ilmenite mine was developed in the anorthosites which intruded Precambrian Jirisan gneiss complex in Wolheongri, Okjong-myeon, Hadong. Ti-ore bodies are confined to the intercumulated type anorthosites, where REE-bearing allanite occurred as veins. The chemistry of allanites shows relatively low in CaO (11.02~12.81 wt%), but high in ${\Sigma}R_2O_3$ (R = Ce, La, Nd) (17.21~21.58 wt%), respectively. Abnormally high radioactive detection ascribes to the presence of small particles of thorium mineral known as thorite ($ThSiO_4$). Thorite shows 65~72.78 wt% ($ThO_2$) and 5.49~12.78 wt% ($UO_2$) in composition. The radioactive prospecting could be a strong tool to find REE-bearing allanite which is closely associated with Ti-ore deposits.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이번 연구는 티탄철석 광체 내에 관입된 희토류 원소를 함유하는 갈렴석과 함께 수반되는 토륨광물의 산출에 대해 밝히고자 한다. 갈렴석은 조사지역에서 티탄철 광체에 밀접히 수반되기 때문에 방사능탐사를 활용하여 Ti-광상 탐사에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

제안 방법

갈렴석에 대한 정확한 화학조성을 구하기 위해 JEOL JXA-8100 전자현미분석기(electron probe microanalyzer)를 사용하여 정량분석을 실시하였다(표 1). EPMA 분석 결과, CaO의 함량은 11.
(1992)는 소량의 Th-U이 갈렴석 내 메타믹트 상태로 존재하는 것으로 설명하고 있다. 따라서 갈렴석의 구성 성분과 방사능 물질의 상태를 알기 위해 주사전자현미분석을 실시하여, 화학원소별 면분석을 하였다(그림 4).
주사전자현미경에 의한 화학성분 면분석 결과(그림 4), Th-U을 함유한 방사능 물질은 갈렴석 내 광물로 수반되어 상당량의 방사선을 방출하고 있음이 밝혀졌다. 이에 갈렴석 내의 Th 광물이 어떤 상태로 존재하는지 자세히 알아보기 위해 면 분석을 실시하였다(그림 5).
토륨 광물에 대한 EPMA 정량분석을 실시하였다(표 2). 표 2에서 보듯이, Th-U을 함유한 톨라이트(thorite, ThSiO₄)로 밝혀졌다.

대상 데이터

연구 지역은 과거 KDR 신소재개발원이 가행하던 티탄철석 광산이 위치한 하동군 옥종면 월횡리 일대이다. 주변 지질은 선캄브리아기의 지리산 편마암 복합체가 넓게 분포하고 있으며, 이를 회장암체가 관입하고 있다.
연구지역의 주요 모암인 회장암은 산청지역은 불규칙한 암주상(10 × 12 km)인데 반해, 하동지역은 남북으로 길게 발달한 대상형(폭 2∼3 km, 길이 약 25 km)으로 발달하고 있다.
연구지역인 하동군 옥종면 일대의 지질은 선캄브리아기에 해당되는 영남육괴의 지리산 편마암 복합체가 넓은 지역에 분포하고 있으며, 회장암체가 이를 관입하여 남북으로 길게 대상 분포하고 있으며 동쪽으로 경상계 퇴적암이 부정합으로 피복하고 있다(그림 1). 지리산 편마암 복합체는 화강암질 편마암류와 결정질편암으로 구성된 준편마암류와 화강편마암과 반상변정편마암으로 구성된 정편마암류로 이루어져 있으며, 정편마암류가 준편마암류를 관입 및 포획한다.

성능/효과

EPMA 분석 결과, CaO의 함량은 11.02∼12.81 wt%로 낮은 편이며, FeO의 함량이 14.03∼16.45 wt%로 일반적인 갈렴석에 비해 약 8∼9% 높음을 알 수 있는데, 이는 주위의 회장암체 내에 배태되어있는 Ti광화대의 영향으로 사료된다.
Spectrometer RS 230(4channel)을 사용하여 방사능을 측정하였는데, 보통 대기 중에는 100∼200 cps를 나타내는 반면, 본 갈렴석에는 최대 7,346 cps를 기록하여 상당한 방사능 물질이 함유되어 있음을 확인하였다.
박편 관찰 결과, 단일광물로 존재하거나 석영과 함께 수반되어 나타남을 확인하였다. 갈렴석은 편광현미경 하에서 4번의 소광을 보여주며, 갈색 내지는 회색을 띠는 다색성을 보였다(그림 3).
주사전자현미경에 의한 화학성분 면분석 결과(그림 4), Th-U을 함유한 방사능 물질은 갈렴석 내 광물로 수반되어 상당량의 방사선을 방출하고 있음이 밝혀졌다. 이에 갈렴석 내의 Th 광물이 어떤 상태로 존재하는지 자세히 알아보기 위해 면 분석을 실시하였다(그림 5).
토륨 광물은 화학조성상 바깥쪽에 띠를 이루는 누대구조를 보여주는 데, 바깥쪽이 토륨의 함량이 낮아지는 경향을 보여주고 있다. 형태로 보아 갈렴 석에 방사능 성분으로 메타믹트 상태로 들어 있는 것이 아니라 독립된 광물로 갈렴석과 수반되어 산출되는 것을 알 수 있다.
화학분석결과 ThO2는 65∼72.78 wt%, UO2는 5.49∼12.78 wt%의 함량을 보였다.

후속연구

이번 연구는 티탄철석 광체 내에 관입된 희토류 원소를 함유하는 갈렴석과 함께 수반되는 토륨광물의 산출에 대해 밝히고자 한다. 갈렴석은 조사지역에서 티탄철 광체에 밀접히 수반되기 때문에 방사능탐사를 활용하여 Ti-광상 탐사에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
갈렴석과 함께 수반되는 톨라이트는 높은 방사능 이상치를 보여준다. 따라서 톨라이트를 함 REE 갈렴석을 찾는 방사능 탐사를 함에 있어 좋은 지시자로 이용할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선캄브리아기 회장암의 성인연구 결과 어떻게 구분되었는가?	경남 하동-산청 지역은 국내에서 유일하게 선캄브리아기 회장암이 분포하고 있다. 그동안 이에 대한 성인연구(Jeong, 1980, 1987; Jeong and Lee,1986)가 진행되었으며, 그 결과 회장암의 유형을 괴상형(MT: massive type), 층상형(LT: layered type), 간극누적형(IT: intercumulated type), 엽상형(FT: foliated type)으로 구분하였다. 한편, 회장암 내 티탄철석 광상의 산출이 보고되었으며, 간극 누적형 암체에 국한되어 폭 2∼10 m, 연장 약 14km의 남북방향 대상으로 발달하고 있다(Jeong et al.
	하동군 옥종면 월횡리에 어떤 광산이 위치하는가?	하동군 옥종면 월횡리에는 과거 개발하던 티탄철석 광산이 위치하며, 주변 지질은 선캄브리아기 지리산 편마암 복합체가 광범위하게 분포하고 이를 회장암이 관입하고 있다. 간극누적형 회장암체 내 티탄철 광체가 발달하고 있으며, Ti-광체 내 희토류원소를 포함하는 갈렴석이 맥상으로 발달하고 있다.
	경남 하동-산청 지역은 국내에서 유일하게 어떤 암석이 분포하는가?	경남 하동-산청 지역은 국내에서 유일하게 선캄브리아기 회장암이 분포하고 있다. 그동안 이에 대한 성인연구(Jeong, 1980, 1987; Jeong and Lee,1986)가 진행되었으며, 그 결과 회장암의 유형을 괴상형(MT: massive type), 층상형(LT: layered type), 간극누적형(IT: intercumulated type), 엽상형(FT: foliated type)으로 구분하였다.

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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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