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광물과 암석

Korean Journal of Mineralogy and Petrology

  • : 한국광물학회
  • : 자연과학분야  >  지질
  • : KCI등재
  • :
  • : 연속간행물
  • : 계간
  • : 2734-0333
  • : 2734-0538
  • : 한국광물학회지(~2019) → 광물과 암석(2020~)

수록정보
수록범위 : 1권1호(1988)~34권2호(2021) |수록논문 수 : 921
광물과 암석
34권2호(2021년 06월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1옥살레이트 용액을 이용한 환원성 용해 시 산화음이온으로 치환된 자로사이트의 광물 상변화

저자 : 이명신 ( Myoungsin Lee ) , 이동호 ( Dongho Lee ) , 천혜린 ( Herin Chun ) , 김영규 ( Yeongkyoo Kim ) , 백영두 ( Youngdoo Baek )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 광물과 암석 34권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 95-106 (12 pages)

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자로사이트 내의 SO4는 다른 산화음이온으로 치환될 수 있는데 자로사이트가 침철석으로 전이되는 과정은 공침된 산화음이온의 거동에 중요한 역할을 하게 된다. 본 연구에서는 다양한 산화음이온과 함께 공침된 자로사이트가 환원성 용해에 의하여 상변화를 거칠 때 산화음이온 종에 따른 상변화의 양상과 이와 수반된 산화음이온의 거동을 광물학적 및 지구화학적으로 연구하였다. 다섯 가지의 산화음이온이 SO4를 5 몰% 치환한 자로사이트가 본 연구에 사용되었다. 본 연구에서는 암모늄 옥살레이트를 이용한 환원성 용해 시 일어나는 자로사이트의 광물상의 변화를 측정하였으며 자로사이트의 침철석으로의 전이 속도는 MoO4-자로사이트 ≥ SeO4-자로사이트 ≥ CrO4-자로사이트 > 순수한 자로사이트 > SeO3-자로사이트 > AsO4-자로사이트의 순서를 보여 치환된 산화음이온에 따라서 자로사이트의 상전이 속도가 다름을 보여주었다. 이에 따른 Fe의 용출은 시간과 산화음이온의 종류에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 광물의 변화에 따라 용출되어져서 나온 각 산화음이온의 농도는 전체적으로 Mo > Se(SeO3) > As > Se(SeO4) > Cr의 농도 순위를 보였으며 시간에 따라 약간의 증가를 보였다. 이러한 경향은 광물상의 변화보다는 산화음이온 종류의 특성에 의한 것으로 파악된다. 본 연구 결과는 산화음이온의 종류에 따라 자로사이트의 침철석으로의 변화는 영향이 있었으나 이러한 경향이 용출되는 산화음이온의 농도에 영향을 미치지 않음을 보여주었다.


The SO4 in the jarosite structure can be substituted by other oxyanions, and therefore, the transition of jarosite to goethite plays a very important role in controlling the behavior of oxyanions. In this study, the phase change according to the species of the oxyanion in jarosite and the related behavior of the oxyanion was studied by mineralogical and geochemical methods when jarosite, which is coprecipitated with various oxynions, undergoes a phase change by a reductive dissolution. Jarosite substituted by five oxyanions by 5 mol% was used in this study. The mineral phase change induced by reductive dissolution using ammonium oxalate was investigated, and the order of phase transition rate of jarosite to goethite was MoO4-jarosite ≥ SeO4-jarosite ≥ CrO4-jarosite > pure jarosite > SeO3-jarosite > AsO4-jarosite, showing that the transition rates vary depending on the substituted oxyanion. The resultant concentration of the leached Fe was slightly different depending on the type of oxyanion and time but did not show a noticeable difference. The concentration of each oxyanion leached according to the change of the mineral phase showed that the order of concentration of oxyanions was Mo > Se(SeO3) > As > Se(SeO4) > Cr in general, and showed a slight increase with time. This trend was related to the species of oxyanions rather than mineral phase change. The results of this study showed that the phase transition of jarosite to goethite was affected by the species of oxyanions, but this tendency did not affect the concentrations leached oxyanions.

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2검덕 연-아연 광상의 돌로마이트 산상과 화학조성

저자 : 유봉철 ( Bong Chul Yoo )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 광물과 암석 34권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 107-120 (14 pages)

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검덕 연-아연 광상은 한반도에서 가장 규모가 큰 연-아연 광상으로 지체구조상 고원생대의 마천령층군이 포함된 Jiao Liao Ji belt내 혜산-리원 광화대에 위치한다. 이 광상의 주변지질은 고원생대의 마천리층군 변성퇴적암류와 이를 관입한 중생대의 만탑산 관입암체 및 신생대의 현무암으로 구성된다. 이 광상은 고원생대의 마천리층 변성퇴적암류내에 층상광체 및 맥상광체로 산출되며 퇴적분기형 광상에 해당된다. 이 광상에서 산출되는 돌로마이트들은 산출 광물조합 및 정출순서를 기초로 1)모암인 돌로마이트(D0), 2)각섬암상의 변성작용에 의한 초기의 돌로마이트(투각섬석, 양기석, 투휘석, 섬아연석, 방연석 등)(D1), 3)각섬암상의 변성작용에 의한 말기의 돌로마이트(활석, 방해석, 석영, 섬아연석, 방연석 등)(D2), 4)석영맥과 함께 산출되는 돌로마이트(백색운모, 녹니석, 섬아연석, 방연석 등)(D3)으로 산출된다. 이들 돌로마이트의 화학조성은 각각 Ca1.00-1.20 Mg0.80-0.99Fe0.00-0.01Zn0.00-0.02(CO3)2(D0), Ca1.00-1.02Mg0.97-0.99Fe0.00-0.01Zn0.00-0.02(CO3)2(D1), Ca0.99-1.03Mg0.93-0.98Fe0.01-0.05 Mn0.00-0.01As0.00-0.01(CO3)2(D2) 및 Ca0.95-1.04Mg0.59-0.68Fe0.30-0.36Mn0.00-0.01(CO3)2(D3)로써 이론적인 돌로마이트의 화학조성보다 미량원소들의 함량이 높다. 이 미량원소들은 FeO, MnO, HfO2, ZnO, PbO, Sb2O5 및 As2O5 원소들이며 광화작용이 진행됨에 따라 FeO, MnO, ZnO, Sb2O5 및 As2O5 원소들의 함량이 증감 변화가 있으나 HfO2와 PbO 원소들의 함량은 증감 변화가 없다. 검덕광상의 Do, D1 및 D2는 Ferroan 돌로마이트에 해당되며 D3는 Ferroan 돌로마이트와 철백운석(ankerite)에 해당된다. 따라서 1)모암인 돌로마이트(D0)는 고원생대(2012∼1700Ma) 해양증발환경에서 실리카와 함께 퇴적된 후 계속적인 속성작용에 의해 돌로마이트화 작용에 의해 형성되었다. 2)초기의 돌로마이트(D1)는 고원생대의 리원암군 관입(1890∼1680 Ma)에 의한 변성작용(최소 각섬암상)에 의한 열수교대작용에 의해 형성되었다. 3)말기의 돌로마이트(D2)는 각섬암상의 변성작용에 의한 계속적인 온도와 압력의 감소에 의해 잔존 유체로부터 형성되었다. 또한 4)석영맥의 돌로마이트(D3)는 중생대의 만탑산 관입암체의 관입(213∼181 Ma)에 의해 형성되었다.


The Komdok Pb-Zn deposit, which is the largest Pb-Zn deposit in Korea, is located at the Hyesan-Riwon metallogenic zone in Jiao Liao Ji belt included Paleoproterozoic Macheolryeong group. The geology of this deposit consists of Paleoproterozoic metasedimentary rocks, Jurassic Mantapsan intrusive rocks and Cenozoic basalt. The Komdok deposit which is a SEDEX type deposit occurs as layer ore and vein ore in the Paleoproterozoic metasedimentary rocks. Based on mineral petrography and paragenesis, dolomites from this deposit are classified four types (1. dolomite (D0) as hostrock, 2. early dolomite (D1) associated with tremolite, actinolite, diopside, sphalerite and galena from amphibolite facies, 3. late dolomite (D2) associated with talc, calcite, quartz, sphalerite and galena from amphibolite facies, 4. dolomite (D3) associated with white mica, chlorite, sphalerite and galena from quartz vein). The structural formulars of dolomites are determined to be Ca1.00-1.20Mg0.80-0.99Fe0.00-0.01Zn0.00-0.02(CO3)2(D0), Ca1.00-1.02Mg0.97-0.99Fe0.00-0.01Zn0.00-0.02 (CO3)2(D1), Ca0.99-1.03Mg0.93-0.98Fe0.01-0.05Mn0.00-0.01As0.00-0.01(CO3)2(D2) and Ca0.95-1.04Mg0.59-0.68Fe0.30-0.36Mn0.00-0.01 (CO3)2(D3), respectively. It means that dolomites from Komdok deposit have higher content of trace elements (FeO, MnO, HfO2, ZnO, PbO, Sb2O5 and As2O5) compared to the theoretical composition of dolomite. These trace elements (FeO, MnO, ZnO, Sb2O5 and As2O5) show increase and decrease trend according to paragenetic sequence, but HfO2 and PbO elements no show increase and decrease trend according to paragenetic sequence. Dolomites correspond to Ferroan dolomite (D0, D1 and D2), and Ferroan dolomite and ankerite (D3), respectively. Therefore, 1) dolomite (D0) as hostrock was formed by subsequent diagenesis after sedimentation of Paleoproterozoic (2012∼1700 Ma) silica-bearing dolomite in the marine evaporative environment. 2) Early dolomite (D1) was formed by hydrothermal metasomatism origined metamorphism (amphibolite facies) associated with intrusion (1890∼1680 Ma) of Paleoproterozoic Riwon complex. 3) Late dolomte (D2) was formed from residual fluid by a decrease of temperature and pressure. and dolomite (D3) in quartz vein was formed by intrusion (213∼181 Ma) of Jurassic Mantapsan intrusive rocks.

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3Mg 규산염 및 (수)산화물에 대한 제일원리 내각준위 흡수 스펙트럼 계산 연구

저자 : 손상보 ( Sangbo Son ) , 권기덕 ( Kideok D. Kwon )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 광물과 암석 34권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 121-131 (11 pages)

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마그네슘(magnesium; Mg)은 탄산염 광물이 침전된 과거의 환경 조건을 유추하기 위한 지화학 지시자로 활용되어오고 있다. Mg를 신뢰도 높은 지화학 지시자로 활용하기 위해서는 Mg의 화학종을 근거로 한 Mg의 광물 함유 기작이 반드시 규명되어야만 하며, 관련 실험 연구들은 주로 고해상도(high resolution)의 방사광가 속기(synchrotron) X-선 흡수 분광(X-ray absorption spectroscopy; XAS) 기법을 통해 Mg의 화학종을 유추한다. 그러나, Mg가 미량 함유된 광물의 XAS 스펙트럼 해석의 높은 불확실성 때문에 화학종 유추가 어려운 경우가 많다. 양자역학 밀도범함수이론(density functional theory; DFT)은 결정구조에 대한 흡수 스펙트럼을 예측할 수 있기 때문에, XAS 스펙트럼 해석의 불확실성을 줄일 수 있다. 이번 논문에서는 DFT 기반의 제일원리 내각 준위 분광법(ab initio core-level spectroscopy method)을 통해 Mg 규산염 및 (수)산화광물에 대한 Mg K-edge 흡수 스펙트럼을 계산하여 Mg의 배위 결합 환경을 나타내는 구조 인자와의 상관관계를 분석하였다. 계산 결과, DFT 계산으로 얻은 Mg 규산염 및 (수)산화물의 이론 Mg K-edge 흡수 스펙트럼은 기존 XAS 실험으로 얻어진 스펙트럼의 주요 형태를 상당 부분 재현해낼 수 있었다. 계산으로 얻은 광물의 제일원리 Mg K-edge 흡수 스펙트럼의 흡수-끝(absorption edge)과 평균 Mg―O 결합거리 및 Mg 유효배위수를 비교 분석한 결과, 약한 양의 상관관계를 보여주었다. 이번 연구 결과는 DFT 계산이 다양한 광물 내 Mg의 화학종에 대한 표준 스펙트럼 세트를 제공할 수 있는 강력한 도구임을 보여주며, 추후 탄산염 광물에 함유된 정확한 Mg의 화학종을 동정하는데 DFT 계산이 큰 역할을 할 수 있음을 제시한다.


Magnesium (Mg) present in carbonate minerals as impurities has been used as a geochemical proxy to infer the environmental conditions where the minerals precipitated. The reliability of Mg geochemical proxies requires fundamental understanding of Mg incorporation into minerals based on accurate speciation of Mg2+ in the crystal structure, which is determined mainly by application of X-ray absorption spectroscopy (XAS). However, high uncertainties are involved in interpreting the XAS spectra of minerals containing trace amount of Mg2+. Because density function theory (DFT) can predict an XAS spectrum for a crystal structure, DFT calculations can reduce the uncertainties in the interpretation of the XAS spectrum. In this study, we calculated ab initio Mg K-edge absorption spectra of Mg silicates and (hydr)oxides based on DFT and analyzed the correlation between the calculated spectra and Mg structural parameters. Our ab initio Mg K-edge absorption spectra well reproduced the key features of the experimental spectra. The absorption-edge positions of the calculated spectra showed the weak positive correlation with the average Mg―O bond distance or Mg effective coordination number. The current study shows that DFT-based core-level spectroscopy method is a powerful tool in providing standard Mg K-edge spectra of diverse Mg minerals and determining the Mg chemical species within carbonate minerals.

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4온도와 포화도가 아라고나이트(CaCO3)의 결정형상과 스트론튬(Sr)의 분배계수에 미치는 영향: 결정성장속도에 따른 아라고나이트 내 스트론튬 병합 특성 고찰

저자 : 이선용 ( Seon Yong Lee ) , 장봉수 ( Bongsu Chang ) , 강수아 ( Sue A Kang ) , 서지은 ( Jieun Seo ) , 이영재 ( Young Jae Lee )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 광물과 암석 34권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 133-146 (14 pages)

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아라고나이트는 탄산칼슘(CaCO3)의 동질이상 중 하나이며, 해양 생태계를 포함한 다양한 환경에서 생물학적 및 이화학적 침전 과정을 통해 형성된다. 이러한 아라고나이트의 형성 및 성장뿐만 아니라 아라고 나이트 내 스트론튬(Sr)과 같은 미량원소의 치환 특성은 화학종의 농도와 온도와 같은 핵심 인자들에 의해 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 해양 생태계와 유사한 용액 온도와 아라고나이트에 대한 이 용액의 다양한 포화도 조건에서 아라고나이트 내 Sr 병합 특성이 규명되었다. 반응 용액의 주입속도(0.085-17 mL/min), 반응 용액의 이온 농도([Ca]=[CO3] 0.01-1M), 혼합 용액의 온도(5-40℃)의 다양한 실험 조건에서 컨스턴트-에디션(constant-addition) 방법을 통해 순수한 아라고나이트가 합성되었다. 또한, 모든 Sr 병합 실험 조건(0.02-0.5 M, 15-40℃)에서도 순수한 아라고나이트가 형성되었다. 합성된 아라고나이트의 결정도와 결정크기는 포화도 및 온도가 증가함에 따라 상대적으로 더 크게 증가하며 아라고나이트 결정이 더 많이 성장하였음을 지시하였다. 그러나 BET-비표면적을 이용하여 계산된 결정성장속도는 결정 형상 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타나 해석에 주의가 요구된다. 아라고나이트 내 Sr의 분배계수(KSr)는 반응이온의 농도가 0.02에서 0.5 M로 증가할 때 2.37에서 1.57로, 온도가 15에서 40℃로 증가할 때 1.90에서 1.54로 감소하였으며, 모든 조건에서 KSr 값이 1보다 높게 관찰되었다. 이러한 결과는 KSr가 결정성장속도와 역의 상관관계로서 아라고나이트 내 Sr 병합이 호정성 관계임을 나타낸다.


Aragonite is one of common polymorphs of calcium carbonate (CaCO3) and formed via biological or physical processes through precipitation in many different environments including marine ecosystems. It is noted that aragonite formation and growth as well as the substitution of trace elements such as strontium (Sr) in the aragonite structure would be dependant on several key parameters such as concentrations of chemical species and temperature. In this study, properties of the incorporation of Sr into aragonite were investigated over a wide range of various saturation conditions and temperatures similar to the marine ecosystem. All pure aragonite samples were inorganically synthesized through a constant-addition method with varying concentrations of the reactive species ([Ca]=[CO3] 0.01-1 M), injection rates of the reaction solution (0.085-17 mL/min), and solution temperatures (5-40℃). Pure aragonite was also formed even under the Sr incorporation conditions (0.02-0.5 M, 15-40℃). When temperature and saturation index (SI) with respect to aragonite increased, the crystallinity and the crystal size of aragonite increased indicating the growth of aragonite crystal. However, it was difficult to interpret the crystal growth rate because the crystal growth rate calculated using BET-specific surface area was significantly influenced by the crystal morphology. The distribution coefficient of Sr (KSr) into aragonite decreased from 2.37 to 1.57 with increasing concentrations of species (Ca2+ and CO3 2-) at a range of 0.02-0.5 M. Similarly, it was also found that KSr decreased 1.90 to 1.54 at a range of 15-40℃. All KSr values are greater than 1, and the inverse correlation between the KSr and the crystal growth rate indicate that Sr incorporation into aragonite is in a compatible relationship.

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5몽골 남부 족도르 동 광화 지역 석영맥의 유체포유물 연구

저자 : 오트곤-에르덴다바수렌 ( Otgon-erdene Davaasuren ) , 이범한 ( Bum Han Lee ) , 김남훈 ( Namhoon Kim ) , 고상모 ( Sang-mo Koh ) , 유봉철 ( Bong Chul Yoo ) , 서정훈 ( Jung Hun Seo )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 광물과 암석 34권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 147-156 (10 pages)

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몽골 남부 구르반사이한 호상 열도 지형 내 족도르 지역의 함동 석영맥에 대한 유체포유물 연구 결과를 보고한다. 족도르 지역에는 후기 백악기 퇴적층 내에 정치된 화강섬록 반암 내에 구조적으로 제어되는 동 광화작용이 나타난다. 이러한 화강섬록 반암 내에 동 광물 함유 석영맥은 프로필리틱 변질대의 석영-녹렴석-자철석 및 석영-자철석을 포함하는 열수 변질 양상을 보인다. 석영맥은 광물 조합에 따라 두 가지 유형으로 분류되며 주로 황동석과 함께 산출되고 드물게는 반동석, 자철석, 황철석과 함께 산출된다. 석영-자철석±황동석 및 석영-녹렴석-자철석 조합의 석영맥 내 유체포유물은 기포 크기 5-30 vol.%, 염농도 2-13 wt.% NaCl, 균질화 온도 107-270°C인 2상의 수성 포유물이다. 관찰된 석영맥의 광물 조합과 모암의 지구화학적 특성 및 변질 양상 등으로 판단했을 때, 유체포유물 자료는 연구 지역이 반암동 관련 광화작용의 프로필리틱 변질 영역에 해당함을 보여준다.


We report fluid inclusion study results of copper-bearing quartz veins in Zogdor area, which is located within the Gurvansayhan island arc terrane of Southern Mongolia. At the Zogdor area, structurecontrolled copper mineralization is hosted in granodiorite-porphyry, which emplaced in the late Cretaceous formation. Within this granodiorite porphyry, copper-bearing quartz veins are associated with the hydrothermal alteration that includes quartz-epidote-magnetite, and quartz-magnetite in the propylitic zones. The veins are classified into two types, according to their mineral composition, which occur mainly as chalcopyrite, rare amounts of bornite, magnetite, and pyrite. Fluid inclusions in the quartz veins from the quartz-magnetite±chalcopyrite and quartz-epidote-magnetite veins are two-phase aqueous inclusions having bubble sizes of 5-30 vol.%, evident salinities of 2.0-22.6 wt.% NaCl, and homogenization temperatures of 107-270°C. Based on mineral assemblages of the observed veins, along with the geochemical properties and alteration faces of the host rock, fluid inclusion data show that the study area corresponds to propylitic alteration zone in the porphyry Cu related mineralization.

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