열수 광상의 잠두광체를 예측하는데 중요한 인자로 인식되는 고(산성)점토 변질대, 점토 변질대 및 필릭 변질대의 정량성을 확보하기 위해 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합에 대한 합성 혼합시료를 대상으로 단파장적외선 스펙트럼의 흡광특성과 광물함량의 점이적인 변화추이를 비교하였다. 명반석-고령석 조합에서 명반석은 Hull quotient 반사도가 가장 높은 상관관계(0.99)를 보이며, 고령석은 가우시안 피크가 가장 높은 상관관계(0.92)를 나타내고 있다. 일라이트-고령석 조합은 흡수영역이 중첩하고 있어 가우시안 분해가 필수적이며, 일라이트와 고령석은 각각 0.93과 0.98의 높은 상관도를 보이고 있다. 단파장적외선 분광분석법에서 유도한 명반석-고령석과 일라이트-고령석 조합의 오차범위(8%, 5%)는 리트벨트 X-선 회절정량분석법에서 구한 성분비의 오차범위(29%, 26%)보다 작아 분광분석결과가 상대적으로 정량적 신뢰도가 높다는 것으로 확인되었다.
열수 광상의 잠두 광체를 예측하는데 중요한 인자로 인식되는 고(산성)점토 변질대, 점토 변질대 및 필릭 변질대의 정량성을 확보하기 위해 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합에 대한 합성 혼합시료를 대상으로 단파장적외선 스펙트럼의 흡광특성과 광물함량의 점이적인 변화추이를 비교하였다. 명반석-고령석 조합에서 명반석은 Hull quotient 반사도가 가장 높은 상관관계(0.99)를 보이며, 고령석은 가우시안 피크가 가장 높은 상관관계(0.92)를 나타내고 있다. 일라이트-고령석 조합은 흡수영역이 중첩하고 있어 가우시안 분해가 필수적이며, 일라이트와 고령석은 각각 0.93과 0.98의 높은 상관도를 보이고 있다. 단파장적외선 분광분석법에서 유도한 명반석-고령석과 일라이트-고령석 조합의 오차범위(8%, 5%)는 리트벨트 X-선 회절정량분석법에서 구한 성분비의 오차범위(29%, 26%)보다 작아 분광분석결과가 상대적으로 정량적 신뢰도가 높다는 것으로 확인되었다.
Advanced argillic, argillic, and phyllic zones are the most important alteration patterns to predict the hidden ore body during exploration of hydrothermal deposits. We examined the quantitative relationship between the spectral absorption characteristics and the mineral content of the synthetic mix...
Advanced argillic, argillic, and phyllic zones are the most important alteration patterns to predict the hidden ore body during exploration of hydrothermal deposits. We examined the quantitative relationship between the spectral absorption characteristics and the mineral content of the synthetic mixtures such as alunite-kaolinite and illite-kaolinite using short wavelength infrared (SWIR) spectroscopy. In the alunite-kaolinite mixtures, the spectral absorption characteristics of the alunite was highly correlated with the Hull quotient reflectance(0.99) and the kaolinite had the highest correlation with the Gaussian peak(0.92). Illite-kaolinite mixtures are essential for Gaussian deconvolution because of the overlap of absorption region. Illite and kaolinite mixtures indicate the high correlation of 0.93 and 0.98, respectively. The error ranges in the alunite-kaolinite(8%) and illite-kaolinite mixtures(5%) derived from SWIR were smaller than the ones(29% and 26%) obtained from X-ray diffraction(Rietveld) analysis. These results show that SWIR spectroscopic analysis is more reliable than XRD Rietveld analysis in terms of quantification of allowed minerals.
Advanced argillic, argillic, and phyllic zones are the most important alteration patterns to predict the hidden ore body during exploration of hydrothermal deposits. We examined the quantitative relationship between the spectral absorption characteristics and the mineral content of the synthetic mixtures such as alunite-kaolinite and illite-kaolinite using short wavelength infrared (SWIR) spectroscopy. In the alunite-kaolinite mixtures, the spectral absorption characteristics of the alunite was highly correlated with the Hull quotient reflectance(0.99) and the kaolinite had the highest correlation with the Gaussian peak(0.92). Illite-kaolinite mixtures are essential for Gaussian deconvolution because of the overlap of absorption region. Illite and kaolinite mixtures indicate the high correlation of 0.93 and 0.98, respectively. The error ranges in the alunite-kaolinite(8%) and illite-kaolinite mixtures(5%) derived from SWIR were smaller than the ones(29% and 26%) obtained from X-ray diffraction(Rietveld) analysis. These results show that SWIR spectroscopic analysis is more reliable than XRD Rietveld analysis in terms of quantification of allowed minerals.
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문제 정의
, 2008). 따라서 본 연구에서는 서로 유사한 밀도를 보이는 대표 시료에 대하여 정밀한 혼합비와 흡수 강도의 균일성, 그리고 결정도의 균일성을 위해 분말상태에서 분광측정을 실시하였다.
따라서 본 연구에서는 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합을 대상으로 다양한 광물혼합비를 적용하여 스펙트럼의 흡광특성을 비교하고, 측정된 스펙트럼은 Hull quotient 스펙트럼 또는 가우시안 분해방법으로 분해된 고유 스펙트럼의 분광특성과 비교하여 분광분석의 정량성을 검증하였다. 또한, 무극 금은 광상과 장수 페그마타이트 광상 주변에 분포하는 변질대를 대상으로 분광분석법의 현장 적용 가능성을 검토하였다.
제안 방법
%와 대상광물인 일라이트, 고령석, 명반석을 각각 5 wt.%를 혼합한 혼합시료를 측정함으로써 일라이트, 고령석, 명반석에 대한 흡수피크의 검출한계를 확인하였다(Fig. 1). 리트벨트 X-선 회절정량분석 결과를 통해 명반석 시료는 97% 명반석과 3%의 석영이 확인되었고, 고령석 시료는 97% 고령석과 3% 예추석(anatase)으로 확인되었다.
일라이트-고령석 조합의 변질양상을 검토하기 위해 선택적 변질작용을 보이는 무극과 장수 변질대를 대상으로 SWIR 분광분석을 실시하였다.
SWIR 분광분석법의 이성분계 실험 결과에 대한 현장 적용성을 검증하기 위하여 무극 금은 광상과 장수페그마타이트 광상의 열수 변질대에 대하여 분광분석을 실시하였다(Fig. 9A and 9B). 무극 천열수 금은광상의 열수 변질대는 화강암을 모암으로 하여 석영맥주변부를 따라 국지적으로 발달하고 있으며, 수직적 변화로는 하부에서 필릭 변질대가 우세하나, 상부에서는 프로필리틱대가 분포하고, 점토대가 불연속적으로 중첩되는 특징을 보인다(Pak et al.
본 연구에서는 명반석과 고령석, 그리고 일라이트를 각각 고(산성)점토 변질대, 점토 변질대, 그리고 필릭변질대를 대표하는 각 지시광물로 선정하여, 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합을 80:20(A), 60:40(B), 40:60(C), 20:80(D)의 질량비로 혼합하여 분광 스펙트럼을 측정하였다. 각각의 혼합시료는 스펙트럼 내 특정 파장 영역에서 변질광물조합 간 차별성을 확인하고, 대상영역에 대한 Hull quotient 스펙트럼 또는 가우시안 피크의 흡광특성을 이용하여 광물함량 차이에 따른 스펙트럼 변화 양상을 비교하였다.
고(산성)점토 변질대 또는 점토 변질대를 대표하는 명반석-고령석 조합은 각각 함량 차이에 따라 스펙트럼의 변화가 인지되는 1,300~1,550 nm와 1,640~1,860 nm의 파장범위에서 흡수 특성을 비교하였다(Fig. 3). 1,300~1,550 nm 파장범위에서는 1,428 nm인 명반석의 단일 흡수 피크가 고령석으로 함량이 증가함에 따라 1396, 1,415 nm의 이중 피크로 변화되는 흡수 특성을 보이며, 1478 nm에서는 명반석으로 갈수록 흡수 위치의 변화 없이 흡수 깊이가 깊어지는 명반석의 흡수 특성을 확인하였다(Fig.
혼합 시료에 사용된 표준 시료는 전라남도 해남 성산 광산의 명반석, 미국 워싱턴 주에서 산출되는 고령석과 미국 와이오밍주의 일라이트를 사용하였으며, 스펙트럼의 균질성을 확보하기 위하여 분말 상태에서 분석을 수행하였다. 대상 광물 이상식의 밀도는 명반석이 2.59~2.90(평균 2.74)이고, 고령석은 2.60이며, 일라이트는 2.60~2.90(평균 2.75)로 서로 유사한 밀도를 보이고 있어(Klein and Dutrow, 2008), 이성분계 실험에서 질량비를 적용하여 수행하였다.
그러나 좁은 파장영역의 한계성과 광물 간 흡수피크의 중첩성 및 유사한 흡수패턴으로 정성분석 및 정량분석에 문제점이 제기되고 있어 지속적인 해석기술이 개발되고 있다. 따라서 본 연구에서는 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합을 대상으로 다양한 광물혼합비를 적용하여 스펙트럼의 흡광특성을 비교하고, 측정된 스펙트럼은 Hull quotient 스펙트럼 또는 가우시안 분해방법으로 분해된 고유 스펙트럼의 분광특성과 비교하여 분광분석의 정량성을 검증하였다. 또한, 무극 금은 광상과 장수 페그마타이트 광상 주변에 분포하는 변질대를 대상으로 분광분석법의 현장 적용 가능성을 검토하였다.
본 연구는 Hull quotient 스펙트럼과 가우시안 스펙트럼의 흡수 깊이를 0~100%로 표준화하여 실제 광물 함량과의 상관도를 비교하였다. 또한 각 광물별 높은 상관도를 보이는 대표 피크를 선택하여 각 피크 깊이의 합을 다시 0~100%로 표준화하였고, 혼합된 광물의 함량변화와의 차이를 비교하여 분광분석과 광물 함량의 상관성을 종합적으로 비교ㆍ검토하였다.
또한 한국광물자원공사 PANalytical X’Pert PRO X선 회절분석기를 이용하여 분말시료의 순도를 확인하였으며, 가속 전압 및 전류는 30 kV와 20 nA이다.
명반석-고령석 조합은 해당 파장범위 중 고령석에 대한 피크인 1396, 1,415 nm와 명반석에 대한 피크인 1478, 1,766 nm를 사용하여 총 4개의 피크를 종합적으로 검토하였다(Fig. 3). 본 연구에서는 Hull quotient 반사도의 깊이 변화와 가우시안 분해를 통하여 분해된 피크들(1,398, 1,415, 1,479, 1,765 nm)의 깊이 변화의 합을 모든 가능성을 고려하여 가장 오차범위가 적은 피크조합으로 비교하였다(Fig.
즉 해당 영역에서 고령석에 대한 흡수 피크는 나타나지 않으며, 이는 명반석에 대한 단일 피크로 해석된다. 명반석-고령석 조합의 함량변화를 비교하기 위하여 피크 (1+3), 피크 (1+4), 피크 (2+3), 피크 (2+4)의 흡수깊이의 합을 100%로 표준화한 후 실제 함량과의 오차 범위를 각각 비교하였다. 결과적으로 피크 (2+3)의 조합이 실제 함량과 오차범위가 가장 적게 나타났으며, 그 중 가우시안 피크 2와 Hull quotient 반사도 피크 3의 조합이 가장 적은 오차범위를 보였다(Table 1).
또한 광물의 함량 변화에 따라 흡수 위치의 변화를 보이는 넓은 폭의 배경 값을 제외함으로써 광물별 고유 파장의 흡수 위치와 흡수 정도를 확인할 수 있다. 본 연구는 Hull quotient 스펙트럼과 가우시안 스펙트럼의 흡수 깊이를 0~100%로 표준화하여 실제 광물 함량과의 상관도를 비교하였다. 또한 각 광물별 높은 상관도를 보이는 대표 피크를 선택하여 각 피크 깊이의 합을 다시 0~100%로 표준화하였고, 혼합된 광물의 함량변화와의 차이를 비교하여 분광분석과 광물 함량의 상관성을 종합적으로 비교ㆍ검토하였다.
3). 본 연구에서는 Hull quotient 반사도의 깊이 변화와 가우시안 분해를 통하여 분해된 피크들(1,398, 1,415, 1,479, 1,765 nm)의 깊이 변화의 합을 모든 가능성을 고려하여 가장 오차범위가 적은 피크조합으로 비교하였다(Fig. 4). 고령석을 대표하는 가우시안 방법으로 분해된 피크 1(1,398 nm)과 피크 2(1,415 nm)는 함량비 변화에 따른 상관관계가 Hull quotient 반사도와 비교하여 높은 상관성을 보인다(Fig.
본 연구에서는 명반석과 고령석, 그리고 일라이트를 각각 고(산성)점토 변질대, 점토 변질대, 그리고 필릭변질대를 대표하는 각 지시광물로 선정하여, 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합을 80:20(A), 60:40(B), 40:60(C), 20:80(D)의 질량비로 혼합하여 분광 스펙트럼을 측정하였다. 각각의 혼합시료는 스펙트럼 내 특정 파장 영역에서 변질광물조합 간 차별성을 확인하고, 대상영역에 대한 Hull quotient 스펙트럼 또는 가우시안 피크의 흡광특성을 이용하여 광물함량 차이에 따른 스펙트럼 변화 양상을 비교하였다.
석영은 다양한 유형의 열수변질대에서 공통적으로 산출되고 있어, SWIR 분광분석 시 석영이 다량 함유된 변질대에서 지시광물의 검출한계 및 간섭 가능성을 확인하였다. 석영 95 wt.
6). 일라이트-고령석 조합은 흡수 위치가 중첩되기 때문에 피크 간 간섭을 최소화하기 위하여 가우시안 분해가 필수적이며, 분해된 피크들의 조합을 이용하여 각각 정량성을 비교하였다. 해당 파장범위에서 분해된 피크들 중 3개의 가우시안 피크(2,163, 2,198, 2,209 nm)를 사용하였다(Fig.
8C). 일라이트-고령석 조합의 함량변화를 비교하기 위하여 가우시안 피크 (1+2), 가우시안 피크 (2+3)의 흡수깊이 합을 100%로 환산한 후 실제 함량과의 오차범위를 각각 비교하였다. 결과적으로 가우시안 피크 (2+3)의 조합이 실제 함량과 5% 오차 범위를 보이고 있어 가장 높은 상관도를 지시하고 있다(Table 2).
필릭 변질대와 점토 변질대의 점이적인 변화를 추적하기 위하여 지시광물인 일라이트와 고령석에 대한 이성분계 실험을 수행하였다. 일라이트-고령석은 두 광물 모두 판상 함수규산염 광물에 속하며 대부분의 흡수피크가 중복되어 나타나지만, 흡수 피크가 서로 상이한 형태를 보이고 있어 함량비에 따른 스펙트럼 변화가 인지된다.
대상 데이터
일라이트와 고령석의 흡수 깊이를 비교하기 위해 가우시안 분해 후 앞서 이성분계 실험에서 사용된 2,198과 2,209 nm 두 피크를 사용하였다(Fig. 10B).
분광 스펙트럼 측정을 위하여 ASD사(Analytical Spectral Device Incorporation)의 TerraSpec-4 Hi-Res Mineral 분광계를 사용하였으며, 해당 기기는 VNIR 및 SWIR 파장영역에서 3~6 nm 분광 해상도를 갖는다. 또한 한국광물자원공사 PANalytical X’Pert PRO X선 회절분석기를 이용하여 분말시료의 순도를 확인하였으며, 가속 전압 및 전류는 30 kV와 20 nA이다.
일라이트-고령석 조합은 흡수 위치가 중첩되기 때문에 피크 간 간섭을 최소화하기 위하여 가우시안 분해가 필수적이며, 분해된 피크들의 조합을 이용하여 각각 정량성을 비교하였다. 해당 파장범위에서 분해된 피크들 중 3개의 가우시안 피크(2,163, 2,198, 2,209 nm)를 사용하였다(Fig. 7).
혼합 시료에 사용된 표준 시료는 전라남도 해남 성산 광산의 명반석, 미국 워싱턴 주에서 산출되는 고령석과 미국 와이오밍주의 일라이트를 사용하였으며, 스펙트럼의 균질성을 확보하기 위하여 분말 상태에서 분석을 수행하였다. 대상 광물 이상식의 밀도는 명반석이 2.
데이터처리
혼합시료는 Siroquant와 Topas 소프트웨어를 사용한 리트벨트 분석법을 이용해 상대적 광물 함량비를 측정하였으며, SWIR 분광분석법에서 구한 정량 분석치와 비교하였다.
SWIR 분광분석을 통한 이성분계 결과는 XRD 리트벨트 분석법에서 구한 성분비와 비교하였다. 명반석-고령석 조합에서 분광분석의 결과는 최대 8%의 오차범위를 보이는 반면 XRD 리트벨트 분석은 최대 29%까지의 오차범위를 보였다.
이론/모형
명반석, 고령석 및 일라이트는 대상 광물사이의 상대적 양적 차이를 통해 변질분대를 세분할 수 있으며, 이러한 변질 분대에 대한 정량성을 확보하기 위하여 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합을 대상으로 SWIR 분광분석법을 적용하여 이성분계 실험을 수행하였다.
성능/효과
%를 혼합한 시료의 분광측정을 통하여 주요 지시 광물이 5 wt.% 정도 함유된 상태에서도 흡수 특성의 검출한계가 확인되었으며, 각 대표시료(100 wt.%)와 혼합 시료의 흡수위치 변화는 없었다. 또한 각각의 혼합시료는 상대적으로 얕은 흡수 강도를 보이나, 대표시료와 혼합시료의 분광 스펙트럼 패턴은 일치하였고, 흡수 비율에는 차이가 없었다.
따라서 가우시안 방법으로 분해된 피크 1과 피크 3은 고령석을 대표하는 피크로 확인되었고, 고령석의 함량변화에 따라 각각 0.94와 0.98의 높은 상관도를 보이고 있다(Fig. 8A and 8B).
일라이트-고령석 조합의 함량변화를 비교하기 위하여 가우시안 피크 (1+2), 가우시안 피크 (2+3)의 흡수깊이 합을 100%로 환산한 후 실제 함량과의 오차범위를 각각 비교하였다. 결과적으로 가우시안 피크 (2+3)의 조합이 실제 함량과 5% 오차 범위를 보이고 있어 가장 높은 상관도를 지시하고 있다(Table 2).
명반석-고령석 조합의 함량변화를 비교하기 위하여 피크 (1+3), 피크 (1+4), 피크 (2+3), 피크 (2+4)의 흡수깊이의 합을 100%로 표준화한 후 실제 함량과의 오차 범위를 각각 비교하였다. 결과적으로 피크 (2+3)의 조합이 실제 함량과 오차범위가 가장 적게 나타났으며, 그 중 가우시안 피크 2와 Hull quotient 반사도 피크 3의 조합이 가장 적은 오차범위를 보였다(Table 1).
일라이트-고령석 조합은 흡수 피크가 중첩되기 때문에 가우시안 분해를 통하여 피크 간 간섭을 최소화하는 것이 필수적이다. 단일 피크인 일라이트는 2,198 nm(피크 2)에서 일라이트 함량이 증가함에 따라 0.93의 상관관계를 보였고, 이중 피크인 고령석은 2,163과 2,209 nm(피크 1과 피크 3)로 분해되며 각각의 피크는 함량 변화에 따라 0.94와 0.98의 상관관계를 보였다. 명반석과 고령석 각 피크의 합과 광물의 함량 변화는 고령석의 피크 3(2,209 nm)과 일라이트 피크 2(2,198 nm)의 조합이 5%로 가장 적은 오차범위를 보였다.
또한 고령석-일라이트 조합에서도 분광분석은 최대 5%의 오차범위를 보이는데 반면, XRD 리트벨트 분석은 최대 26%의 오차범위를 보이고 있다. 따라서 SWIR 분광분석법이 리트벨트 분석법과 비교하여 정량적 신뢰도가 상대적으로 높다는 결과가 확인되었다(Table 3). 이러한 실험결과는 열수변질대 탐사 시 SWIR 분광분석을 적용하여 필릭 변질대광물상의 정량적 해석이 가능하다고 판단된다.
%)와 혼합 시료의 흡수위치 변화는 없었다. 또한 각각의 혼합시료는 상대적으로 얕은 흡수 강도를 보이나, 대표시료와 혼합시료의 분광 스펙트럼 패턴은 일치하였고, 흡수 비율에는 차이가 없었다.
명반석-고령석 조합에서 분광분석의 결과는 최대 8%의 오차범위를 보이는 반면 XRD 리트벨트 분석은 최대 29%까지의 오차범위를 보였다. 또한 고령석-일라이트 조합에서도 분광분석은 최대 5%의 오차범위를 보이는데 반면, XRD 리트벨트 분석은 최대 26%의 오차범위를 보이고 있다. 따라서 SWIR 분광분석법이 리트벨트 분석법과 비교하여 정량적 신뢰도가 상대적으로 높다는 결과가 확인되었다(Table 3).
3). 또한, 1,640~1,860 nm 파장 범위에서는 흡수 위치의 변화 없이 1,766 nm에서 명반석의 함량이 증가함에 따라 흡수 깊이가 증가하는 흡수 특성을 보였다.
1). 리트벨트 X-선 회절정량분석 결과를 통해 명반석 시료는 97% 명반석과 3%의 석영이 확인되었고, 고령석 시료는 97% 고령석과 3% 예추석(anatase)으로 확인되었다. 석영과 예추석은 SWIR 영역에서 흡수특성을 보이지 않는 양상이 보고되었다(Hauff, 2008; Winkler, 2013).
명반석-고령석 조합에서 명반석은 Hull quotient 반사도의 흡수깊이와 함량변화의 상관관계가 높았고 (0.99), 고령석은 가우시안 분해를 통해 분해된 피크의 흡수깊이와 함량변화의 상관관계가 높았다(0.92). 명반석과 고령석 각 피크의 합과 함량 변화는 고령석의 가우시안 피크 2(1,415 nm)와 명반석의 Hull quotient 반사도 피크 3(1,478 nm)의 조합이 8%로 가장 적은 오차범위를 보였다.
SWIR 분광분석을 통한 이성분계 결과는 XRD 리트벨트 분석법에서 구한 성분비와 비교하였다. 명반석-고령석 조합에서 분광분석의 결과는 최대 8%의 오차범위를 보이는 반면 XRD 리트벨트 분석은 최대 29%까지의 오차범위를 보였다. 또한 고령석-일라이트 조합에서도 분광분석은 최대 5%의 오차범위를 보이는데 반면, XRD 리트벨트 분석은 최대 26%의 오차범위를 보이고 있다.
명반석과 고령석 각 피크의 합과 광물의 함량 변화는 고령석의 피크 3(2,209 nm)과 일라이트 피크 2(2,198 nm)의 조합이 5%로 가장 적은 오차범위를 보였다. 명반석-고령석과 일라이트-고령석 조합의 오차범위(8%, 5%)는 XRD 리트벨트 분석법에서 구한 성분비의 오차범위(29%, 26%)에 비하여 상대적으로 정량적 신뢰도가 높다는 결과가 확인되었다. 이러한 결과를 통하여 열수변질대의 분광분석을 적용한 정량적 해석이 가능하다고 사료된다.
98의 상관관계를 보였다. 명반석과 고령석 각 피크의 합과 광물의 함량 변화는 고령석의 피크 3(2,209 nm)과 일라이트 피크 2(2,198 nm)의 조합이 5%로 가장 적은 오차범위를 보였다. 명반석-고령석과 일라이트-고령석 조합의 오차범위(8%, 5%)는 XRD 리트벨트 분석법에서 구한 성분비의 오차범위(29%, 26%)에 비하여 상대적으로 정량적 신뢰도가 높다는 결과가 확인되었다.
92). 명반석과 고령석 각 피크의 합과 함량 변화는 고령석의 가우시안 피크 2(1,415 nm)와 명반석의 Hull quotient 반사도 피크 3(1,478 nm)의 조합이 8%로 가장 적은 오차범위를 보였다. 일라이트-고령석 조합은 흡수 피크가 중첩되기 때문에 가우시안 분해를 통하여 피크 간 간섭을 최소화하는 것이 필수적이다.
무극과 장수 지역 화강암에서 일라이트가 우세한 부분(I)과 고령석이 우세한 부분(II)을 구분하여 분광측정을 실시한 결과, 일라이트가 우세한 부분(I)은 일라이트 흡수 특성과 유사한 단일피크(2,196 nm)와 2,250 nm 부근에서 녹니석에 의한 흡수 특성을 보이는 반면, 고령석이 우세한 부분(II)은 고령석에 대한 이중 피크(2,162, 2,208 nm)의 형태만이 확인되었다(Fig. 10A). 일라이트와 고령석의 흡수 깊이를 비교하기 위해 가우시안 분해 후 앞서 이성분계 실험에서 사용된 2,198과 2,209 nm 두 피크를 사용하였다(Fig.
본 연구에 사용된 Hull quotient 스펙트럼(C)은 반사 스펙트럼에서 굴곡진 형태의 배경 값을 이은 선분인 “Hull line”에서의 반사도(A)와 흡수되는 지점의 반사도(B)를 나눈 보정된 분광곡선 [C=100·(B/A)]으로, 상대적으로 흡수피크의 강도를 증폭시킴으로써 기존의 반사 스펙트럼에서 구분하기 어려운 피크가 추가적으로 확인될 수 있을 뿐 아니라 흡수도의 변화 경향성을 적용하기에 효과적이다(Fig. 2B).
명반석-고령석과 일라이트-고령석 조합의 오차범위(8%, 5%)는 XRD 리트벨트 분석법에서 구한 성분비의 오차범위(29%, 26%)에 비하여 상대적으로 정량적 신뢰도가 높다는 결과가 확인되었다. 이러한 결과를 통하여 열수변질대의 분광분석을 적용한 정량적 해석이 가능하다고 사료된다.
따라서 SWIR 분광분석법이 리트벨트 분석법과 비교하여 정량적 신뢰도가 상대적으로 높다는 결과가 확인되었다(Table 3). 이러한 실험결과는 열수변질대 탐사 시 SWIR 분광분석을 적용하여 필릭 변질대광물상의 정량적 해석이 가능하다고 판단된다.
1). 이를 통해 석영과 예추석은 SWIR 영역에서 흡수 특성을 보이지 않는다는 것을 확인하였으며, 본 연구의 신뢰도에 크게 영향을 미치지 않는다고 판단된다.
장수 페그마타이트 광상은 중생대 화강암의 관입으로 페그마타이트 광상이 형성되었으며 동시에 열수변질작용이 수반되면서 녹니석과 백운모 및 일라이트가 형성되고, 사장석은 고령석으로 변질되는 특징을 보인다. 장수지역의 SWIR 측정영역 II의 현미경 관찰 결과, 대부분 고령석으로 확인되었으며, 소량의 일라이트, 백운모 및 녹니석을 확인하였다(Fig. 9B). 일라이트-고령석 조합의 변질양상을 검토하기 위해 선택적 변질작용을 보이는 무극과 장수 변질대를 대상으로 SWIR 분광분석을 실시하였다.
혼합시료의 분석결과 각 대표시료와 혼합시료의 주요 흡수피크는 모두 동일한 위치에서 확인되었으며, 분광 스펙트럼 패턴도 일치하였다. 혼합 시료는 상대적으로 얕은 흡수강도를 보였으나, 대표시료와 혼합시료의 흡수피크 위치는 동일한 위치에서 확인되었다(Fig. 1). 이를 통해 석영과 예추석은 SWIR 영역에서 흡수 특성을 보이지 않는다는 것을 확인하였으며, 본 연구의 신뢰도에 크게 영향을 미치지 않는다고 판단된다.
석영과 예추석은 SWIR 영역에서 흡수특성을 보이지 않는 양상이 보고되었다(Hauff, 2008; Winkler, 2013). 혼합시료의 분석결과 각 대표시료와 혼합시료의 주요 흡수피크는 모두 동일한 위치에서 확인되었으며, 분광 스펙트럼 패턴도 일치하였다. 혼합 시료는 상대적으로 얕은 흡수강도를 보였으나, 대표시료와 혼합시료의 흡수피크 위치는 동일한 위치에서 확인되었다(Fig.
후속연구
명반석-고령석 조합(A)은 비교적 단순한 광물조합으로 SWIR 분광분석법의 적용이 용이한 반면, 일라이트-고령석 조합(B)은 다양한 광물조합을 보여 분광분석의 정량적 해석에 어려움이 있을 수 있다. 특히 스멕타이트는 1,400 nm와 2,200 nm 부근에서 일라이트 및 고령석의 흡수특성과 중첩되기 때문에 해당 광물들이 함께 산출되는 환경에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
% 로 확인되었다. 해당 실험결과는 현미경 관찰결과와 부합하며, 이러한 이성분계 실험 자료를 통해 특정 파장의 흡수깊이 차이에 의한 특정 변질광물상의 정량성을 검증할 수 있다고 사료된다(Table 4).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SWIR 분광영역의 한계는?
그러나 좁은 파장영역의 한계성과 광물 간 흡수피크의 중첩성 및 유사한 흡수패턴으로 정성분석 및 정량분석에 문제점이 제기되고 있어 지속적인 해석기술이 개발되고 있다. 따라서 본 연구에서는 명반석-고령석 조합과 일라이트-고령석 조합을 대상으로 다양한 광물혼합비를 적용하여 스펙트럼의 흡광특성을 비교하고, 측정된 스펙트럼은 Hull quotient 스펙트럼 또는 가우시안 분해방법으로 분해된 고유 스펙트럼의 분광특성과 비교하여 분광분석의 정량성을 검증하였다.
가우시안 분해법이란?
가우시안 분해법은 Hull quotient 스펙트럼을 역전한후(Fig. 2C), 연속된 스펙트럼을 가우시안 분해를 통하여 각각의 단일 피크로 분해하는 방법이다(Fig. 2D).
가우시안 분해의 원리는?
2D). 가우시안 분해는 연속된 스펙트럼을 단일 피크로 분리함으로써 두 광물의 혼합비간 나타나는 다양한 중첩현상을 배제하고 주변 파장의 간섭을 최소화한다. 또한 광물의 함량 변화에 따라 흡수 위치의 변화를 보이는 넓은 폭의 배경 값을 제외함으로써 광물별 고유 파장의 흡수 위치와 흡수 정도를 확인할 수 있다.
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