경북(慶北) 봉화군(奉化郡) 장군광산산(將軍鑛山産) 신종광물(新種鑛物) 장군석(將軍石)에 대(對)한 광물학적(鑛物學的) 연구(硏究)

김수진

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김수진 (서울대 자연과학대학 지질학과)

저널정보: 대한자원환경지질학회 광산지질 광산지질 제8권 제3호

발행연도: 1975.1

수록면: 117 - 124 (8page)

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경북(慶北) 봉화군(奉化郡) 소재(所在) 장군광산(將軍鑛山)의 표성산화(表成酸化)망간광석중(鑛石中)에서 필자(筆者)에 의(依)하여 발견명명(發見命名)된 신종건물(新種鍵物) 장군석(將軍石)은 국제(國際) 광물학회내연합(鑛物學會內聯合)에 있는 "신종광물(新種鑛物) 및 광물명위원회(鑛物名委員會)"의 공인(公認)을 받았는바 이에 대(對)한 광물학적(鑛物學的)인 연구결과(硏究結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. (1) 장군석(將軍石)은 표성산화(表成酸化)망간 광석중(鑛石中) cementation zone에서 산출(産出)되며, 엔소타이트, 토도로카이트, 방해석(方解石)을 수반(隨伴)한다. 대체로 공동(空洞)에서 수기상(樹技狀) 또는 방사상(放射狀)을 이루는 엽편상(葉片狀) 세립집합체(細粒集合體)(입자(粒子)의 크기 <0.05mm)로 또는 교질상대(膠質狀帶)로 산출(産出)한다. (2) 색(色)은 흑색(黑色)이며 광택(光澤)은 무염(無艶), 조흔(條痕)은 흑갈(黑褐)~암갈(暗褐色)이다. 벽개(劈開)는 한방향(方向)으로 완전(完全)하다. 경도(硬度)(H)=2-3이며 역쇄성(易碎性)이다. 비중(比重)(G)=3.59(실측시(實測植)), 3.58이론치(理論値)이다. (5) 화학분석치(化學分析値)로부터 계산(計算)된 장군석(將軍石)의 화학식(化學式)은 $Mn^{4+}{_{4.85}}(Mn^{2+}{_{0.90}}Fe^{3+}{_{0.30}})_{1.20}O_{8.09}(OH)_{5.91}$이며, 이상식(理想式)은 $Mn^{4+}{_{5-x}}(Mn^{2+},\;Fe^{3+}){_{1+x}}O_8(OH)_6$ ($x{\approx}0.2$)이다. (6) 장군석(將軍石)은 사방정사 속(屬)하며 X선(線) 분말회절분석(粉末廻折分析) 결과(結果), 단위포(單位胞)의 크기는 $a=9.324{\AA}$, $b=14.05{\AA}$, $c=7.956{\AA}$이며, 단위포(單位胞)의 체적(體積)은 $1042.25{\times}10^{-24}cm$이다. 보솔(輔率) a : b : c=0.663 : 1 : 0.566. 단위포함유수(單位胞含有數) (Z)=4. (7) 시차열분석곡선(示差熱分析曲線)은 $250{\sim}370^{\circ}C$와 $955^{\circ}C$에서 흡열(吸熱)피크를 보여준다. 전자(前者)는 장군석(將軍石)이 탈수(脫水) 및 산화(酸化)를 받아 $(Mn,\;Fe)_2O_3$이 생성(生成)된데 기인(基因)하며 후자(後者)는 hausmannite 형(型)의 구조(構造)를 갖는 $(Mn,\;Fe)_3O_4$의 생성(生成)에 기인(基因)하는 것이다. $(Mn,\;Fe)_2O_3$는 등보정사이고 $a=9.417{\AA}$이었고 $(Mn,\;Fe)_3O_4$는 정방정사이고 $a=5.76{\AA}$, $c=9.51{\AA}$이었다. (6) 장군석(將軍石)의 적외선흡수분광(赤外線吸收分光)스펙트럼은 $515cm^{-1}$와 $545cm^{-1}$에서 Mn-O stretching 진동(振動)을, $1025cm^{-1}$에서 O-H bending 진동(振動)을 그리고 $3225cm^{-1}$에서 O-H stretching 진동(振動)을 보여준다. (3) 장군석(將軍石)은 불투명광물(不透明鑛物)이며 현미경하(顯微鏡下)에서 반사도(反射度)는 13~15%이고 복반사율(複反射率)은 공기중(空氣中)에서 현저(顯著)하며 침액중(浸液中)에서 강(强)하다. 반사다색성(反射多色性)은 백색(白色)~담회색(淡灰色)이다. 십자(十字)니콜하(下)에서의 편광색(偏光色)은 공기중(空氣中)에서 청색(靑色)을 띈 황갈(黃褐)~회색(灰色)이고 침액중(浸液中)에서는 黃褐(황갈)~청갈(靑褐)~회색(灰色)이다. 내부반사(內部反射)는 없다. (4) 연마면(硏磨面)에 대(對)한 에칭반응(反應)은 HCl(conc.)와 $H_2SO_4+H_2O_2$ 회색(灰色), 퇴색(褪色), SnCl(sat.): 암색(暗色), $HNO_3$ (conc.) : 회색(灰色), $H_2O_2$ : 거품을 내며 퇴색(褪色). (9) 신종광물(新種鑛物) 장군석(將軍石)은 독특(獨特)한 화학조성(化學組成)과 단위포(單位胞)를 가지고 있어서 이의 발견(發見)은 산화(酸化)망간광물(鑛物)의 분류(分類)와 연구(硏究)에 새로운 방향(方向)과 지침(指針)이 되었다.

Wet chemical analysis (for $MnO_2$, MnO, and $H_2O$(+)) and electron microprobe analysis (for $Fe_2O_3$ and PbO) give $MnO_2$ 74.91, MnO 11.33, $Fe_2O_3$ (total Fe) 4.19, PbO 0.03, $H_2O$ (+) 9.46, sum 99.92%. 'Available oxygen determined by oxalate titration method is allotted to $MnO_2$ from total Mn, and the remaining Mn is calculated as MnO. Traces of Ba, Ca, Mg, K, Cu, Zn, and Al were found. Li and Na were not found. The existence of (OH) is verified from the infrared absorption spectra. The analysis corresponds to the formula $Mn^{4+}{_{4.85}}(Mn^{2+}{_{0.90}}Fe^{3+}{_{0.30}})_{1.20}O_{8.09}(OH)_{5.91}$, on the basis of O=14, 'or ideally $Mn^{4+}{_{5-x}}(Mn^{2+},Fe^{3+})_{1+x}O_{8}(OH)_{6}$ ($x{\approx}0.2$). X-ray single crystal study could not be made because of the distortion of single crystals. But the x-ray powder pattern is satisfactorily indexed by an orthorhombic cell with a 9.324, b 14.05, c $7.956{\AA}$., Z=4. The indexed powder diffraction lines are 9.34(s) (100), 7.09(s) (020), 4.62(m) (200, 121), 4.17(m) (130), 3.547(s) (112), 3.212(vw) (041), 3.101(s) (300), 2.597(w) (013), 2.469(m) (331), 2.214(vw)(420), 2.098(vw) (260), 2.014 (vw) (402), 1.863(w) (500), 1.664(w) (314), 1.554(vw) (600), 1.525(m) (601), 1.405(m) (0.10.0). DTA curve shows the endothermic peaks at $250-370^{\circ}C$ and $955^{\circ}C$. The former is due to the dehydration: and oxidation forming$(Mn,\;Fe)_2O_3$(cubic, a $9.417{\AA}$), and the latter is interpreted as the formation of a hausmannite-type oxide (tetragonal, a 5.76, c $9.51{\AA}$) from $(Mn,\;Fe)_2O_3$. Infrared absorption spectral curve shows Mn-O stretching vibrations at $515cm^{-1}$ and $545cm^{-1}$, O-H bending vibration at $1025cm^{-1}$ and O-H stretching vibration at $3225cm^{-1}$. Opaque. Reflectance 13-15%. Bireflectance distinct in air and strong in oil. Reflection pleochroism changes from whitish to light grey. Between crossed nicols, color changes from yellowish brown with bluish tint to grey in air and yellowish brown to grey through bluish brown in oil. No internal reflections. Etching reactions: HCl(conc.) and $H_2SO_4+H_2O_2$-grey tarnish; $SnCl_2$(sat.)-dark color; $HNO_3$(conc.)-grey color; $H_2O_2$-tarnish with effervescence. It is black in color. Luster dull. Cleavage one direction perfect. Streak brownish black to dark brown. H. (Mohs) 2-3, very fragile. Specific gravity 3.59(obs.), 3.57(calc.). It occurs as radiating groups of flakes, flower-like aggregates, colloform bands, dendritic or arborescent masses composed of fine grains in the cementation zone of the supergene manganese oxide deposits of the Janggun mine, Bonghwa-gun, southeastern Korea. Associated minerals are calcite, nsutite, todorokite, and some undetermined manganese dioxide minerals. The name is for the mine, the first locality. The mineral and name were approved before publication by the Commission on New Minerals and Mineral Names, I.M.A.

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김수진

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