일라이트-스멕타이트 혼합층광물의 단범위적층효과에 대한 고찰

강일모

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자료유형: 학술저널

저자정보: 강일모 (한국지질자원연구원)

저널정보: 대한자원환경지질학회 자원환경지질 자원환경지질 제45권 제2호

발행연도: 2012.1

수록면: 71 - 78 (8page)

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이 논문의 연구 히스토리 (9)

2012

일라이트-스멕타이트 혼합층광물의 단범위적층효과에 대한 고찰

강일모 자원환경지질 2012.01 학술저널

2004

NEWMODⓒ를 이용한 불규칙 일라이트-스멕타이트 혼합층괌물의 결정자 두께분포에 관한 연구

강일모 , 문희수 , 김윤중 외 2명 한국암석학회 학술발표회 논문집 2004.05 학술대회자료

NEWMOD$^{\copyright}$를 이용한 불규칙 일라이트-스멕타이트 혼합층광물의 결정자 두께분포에 관한 연구

강일모 , 문희수 , 김윤중 외 2명 한국광물학회.한국암석학회 공동학술발표회 논문집 2004.01 학술대회자료

2003

X-선 회절분석을 이용한 일라이트-스멕타이트 기본입자의 적층성에 관한 연구

강일모 , 문희수 한국암석학회 학술발표회 논문집 2003.05 학술대회자료

감포와 연일 지역 벤토나이트의 팽창성 및 X-선 부합성 산란영역 크기에 관한 연구

강일모 , 박석찬 , 문희수 외 1명 자원환경지질 2003.01 학술저널

X-선 회절분석을 이용한 일라이트-스멕타이트 기본입자의 적층성에 관한 연구

강일모 , 문희수 한국광물학회.한국암석학회 공동학술발표회 논문집 2003.01 학술대회자료

감포와 연일 지역 벤토나이트 내 일라이트-스멕타이트 혼합층광물의 팽창성 및 X-선 부합성산란영역크기에 관한 연구

강일모 , 문희수 , 유장한 대한자원환경지질학회 학술발표회 2003.01 학술대회자료

2002

일라이트-스멕타이트 혼합층광물의 팽창성과 MacEwan 결정자 및 기본입자두께에 관한 연구

강일모 , 문희수 , 김재곤 외 1명 한국광물학회지 2002.01 학술저널

2000

X-ray 회절 결과를 이용한 스멕타이트-일라이트화 작용에 관한 연구

강일모 , 문희수 한국암석학회 학술발표회 논문집 2000.05 학술대회자료

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일라이트-스멕타이트 혼합층광물(I-S)은 속성작용과 열수변질작용에 의해 생성되는 자생광물로 온도와 칼륨이온 농도가 증가할수록 일라이트가 증가하는 I-S 상으로 전이하기 때문에 에너지 및 광물자원탐사분야에서 지온계와 연대측정계로 널리 활용되고 있다. 일반적으로 I-S 층상구조를 이루고 있는 규산염층의 개수가 한정적이기 때문에 (보통 5 ~ 15개) 팽창도라 부르는 스멕타이트 함량(%S)이 이론치보다 낮게 나타나는 특징이 있다(이를 단범위적층효과라 함). 본 연구에서는 기본입자(I-S 결정자를 물리적으로 분리하였을 때 관찰되는 최소 단위체)가 면대면(face-to-face)으로 쌓여 I-S 층상구조를 이룬다는 기본입자모델을 적용하여 적층정도에 따른 팽창도 차이로부터 단범위적층효과를 정량화하고자 하였다(${\Delta}%S=%S_{Max}-%S_{XRD}$; $%S_{Max}$ = 기본입자가 무한적층을 하였을 때 팽창도, $%S_{XRD}$ = 기본입자가 제한적층을 하였을 때 팽창도로 통상 X-선 회절분석을 이용하여 측정함). 본 연구를 위하여 금성산화산암복합체(경북 의성)에서 산출되는 11개 I-S 시료로부터 1 ${\mu}m$ 이하 입도를 분리하여 $%S_{XRD}$와 평균부합성산란두께(average coherent scattering thickness)를 측정하였으며 이 두 값을 활용하여 평균기본입자두께($N_f$)와 $%S_{Max}$를 유도하였다. 연구결과, 팽창도가 20 $%S_{XRD}$ 지점에서 단범위적층효과가 최대로 발생하는 것을 관찰할 수 있었으며 이는 대략적으로 평균 3개의 규산염층으로 구성된 기본입자($N_f{\approx}3$)가 쌓여 I-S 층상구조를 이루고 있는 경우에 해당하였다. Kang et al.(2002)의 $%S_{XRD}$와 $N_f$ 다어그램을 이용하여 각 질서도(Reichweite)에 대한 $%S_{XRD}$ 범위를 유추해본 결과, 단범위적층효과로 인하여 $%S_{XRD}$값의 범위가 적층확률(junction probability)을 통하여 유도한 이론치보다 더 낮은 쪽으로 이동하는 현상을 관찰할 수 있었다. 또한, I-S 층상구조를 구성하는 기본입자의 두께가 I-S 질서도를 결정하는 주요 인자임을 재확인할 수 있었다.

Illite-smectite mixed layers (I-S) occurring authigenically in diagenetic and hydrothermal environments reacts toward more illite-rich phases as temperature and potassium ion concentration increase. For that reason, I-S is often used as geothermometry and/or geochronometry at the field of hydrocarbons or ore minerals exploration. Generally, I-S shows X-ray powder diffraction (XRD) patterns of ultra-thin lamellar structures, which consist of restricted numbers of sillicate layers (normally, 5 ~ 15 layers) stacked in parallel to a-b planes. This ultra-thinness is known to decrease I-S expandability (%S) rather than theoretically expected one (short-stacking effect). We attempt here to quantify the short stacking effect of I-S using the difference of two types of expandability: one type is a maximum expandability ($%S_{Max}$) of infinite stacks of fundamental particles (physically inseparable smallest units), and the other type is an expandability of finite particle stacks normally measured using X-ray powder diffraction (XRD) ($%S_{XRD}$). Eleven I-S samples from the Geumseongsan volcanic complex, Uiseong, Gyeongbuk, have been analyzed for measuring $%S_{XRD}$ and average coherent scattering thickness (CST) after size separation under 1 ${\mu}m$. Average fundamental particle thickness ($N_f$) and $%S_{Max}$ have been determined from $%S_{XRD}$ and CST using inter-parameter relationships of I-S layer structures. The discrepancy between $%S_{Max}$ and $%S_{XRD}$ (${\Delta}%S$) suggests that the maximum short-stacking effect happens approximately at 20 $%S_{XRD}$, of which point represents I-S layer structures consisting of ca. average 3-layered fundamental particles ($N_f{\approx}3$). As a result of inferring the $%S_{XRD}$ range of each Reichweite using the $%S_{XRD}$ vs. $N_f$ diagram of Kang et al. (2002), we can confirms that the fundamental particle thickness is a determinant factor for I-S Reichweite, and also that the short-stacking effect shifts the $%S_{XRD}$ range of each Reichweite toward smaller $%S_{XRD}$ values than those that can be theoretically prospected using junction probability.

#일라이트-스멕타이트 혼합층광물 #팽창도 #기본입자 #단범위적층효과 #질서도

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