Proceedings of the Annual Joint Conference, the Mineralogical Society of Korea and the Petrological Society of Korea,
May 23-24, 2013, Daejeon, Korea
(사)한국광물학회․한국암석학회
2013년 공동학술발표회 논문집
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나트로라이트 탈수현상의 압력의존성에 관한 연구 Effect of pressure on the dehydration behavior of natrolite
황길찬(Gil Chan Hwang)1 ․ 류젠시안(Zhenxian Liu)2 ․ 이용재(Yongjae Lee)1,*
1연세대학교 지구시스템과학과
2Geophysical Laboratory, Garnegie Institution of Washington, United States
본 연구는 천연산 나트로라이트(natrolite)의 고온에서 탈수현상의 압력 의존성에 관한 연구이다. 나트로라이트의 고온 하 탈수반응에 대한 연구는 Baur and Joswig (1996)에 의해 수행되었다. 여기에 본 연구는 압력이 고온에 따른 탈수현상에 미치는 영향을 파악하 고자 하였다. 나트로라이트는 Na-제올라이트로 구조식은 Na16Al16Si24O80·16H2O이고 결 정구조는 사방정계(Fdd2)에 속하며 격자상수는 a=18.27Å, b=18.59Å, c=6.56Å, V=2227.7Å3이다(Peacor, 1973). 광물색은 백색이고, 경도 5~6정도이다. 나트로라이트의 특징은 AlO4과 SiO4 사면체가 2:3의 비율을 가지고 ab 평면을 따라 나선형의 세공(pore) 에 Na+와 H2O가 차지하고 있는 형태이다. 나트로라이트는 선행 연구들에 의해 고온 약 280℃에서 탈수반응을 하는 것으로 연구되었다.
압력이 나트로라이트의 온도에 따른 탈수현상에 미치는 영향을 고온-고압실험이 가능한 HDAC(hydrothermal diamond anvil cell)과 라만분광법을 사용하여 분석하였다. 상온에서 나트로라이트의 라만분광선은 532.1, 441.6 cm-1에서 주요 분광선이 관찰되며 532.1 cm-1이 최대 분광선으로 관찰된다. 이것은 AlO4와 SiO4의 O-T-O 구조에 따른 회절선으 로 나트로라이트의 세공을 형성을 이루는 구조이다(Liu, 2010). 이외 119.6, 142.5, 161.2, 184.0, 204.7, 238.7, 269.5, 304.1, 330.4, 358.0, 490.6, 702.8, 725.7 cm-1 등이 관찰된다. 탈수반응이 일어난 후인 280 ℃에서 상온에서 관찰된 주요 분광선(441.6, 532.1 cm-1)은 470.4, 543.0 cm-1로 이동(shifting)하는 특징을 보여준다. 고압실험결과 0.6 GPa에서는 250~300℃ 구간에서 주요 분광선이 470.4, 543.0 cm-1로 이동하는 특징 을 보여주고, 1GPa, 2GPa에서는 주요 분광선의 추가적인 이동 없이 250~300℃ 구간을 지나면서 구조가 조금씩 붕괴되는 특징을 보여주는 것으로 확인된다.
참고문헌
Baur, W.H. and Joswig, W. (1996) The phases of natrolite occurring during dehydration and rehydration studied by single crystal X-ray diffraction methods between room temperature and 923 K. Neues. Jahrb. Miner., Monatsh, 171-187.
Liu D., Lei, W., Liu, Z. and Lee, Y. (2010) Spectroscopic study of the effects of pressure media on high-pressure phase transitions in natrolite. J. Phys.
Chem. C,114, 18819-18824.
Peacor, D.R. (1973) High-temperature, single-crystal X-ray study of Natrolite.
American Mineralogist, 58, 676-680.
