단파장 적외선 분광분석법을 이용한 오염원 연구: 스페인 San Miguel 광산
| 휴대용 단파장 적외선 분광기인 PIMA를 이용하여 San Miguel massive sulphide 광산주변에 분포하는 산성토양을 대상으로 연구가 수행하였으며, 오염이 정도에 따라 58개 지점에서 야외 측정과 실내 분석이 실시되었다. 이 분석을 통하여 황화물을 함유한 광산 폐기물이 산화작용에 의해 이차 또는 삼차의 함수 철황산염광물 유형및 함량변화를 확인하였으며, 그 외에 단파장 적외선에 반응하는 광물종(작용기를 포함하는 광물; 점토류 등)은 주로 이차적으로 생성되었음을 유추할 수 있다.
이 방법을 사용하여 오염원을 중심으로 한 3개의 분대로 구분할 수 있으며, 오염원 인접지역(proximal zone)에서는 rozenite(FeSO4·4H2O)+hexahydrite(MgSO4·6H2O)로, 전이대(transitional zone)에서는 copiapite(Fe3+Fe3+4(SO4)6(OH)22·20H2O+coquimbite(Fe3+2 (SO4)3·9H2O)로, 오염원으로부터 상대적으로 원거리 지역 (distal zone)에서는 hydronium -jarosite((H3O) Fe3+3(SO4)2(OH)6)로 주로 구성되어 있다. 또한 최근 석회석에 의해 산성토양의 중화작용이 일어난 지역에서는 국부적으로 석고(gypsum)분대가 인지된다. 단파장 적외선 분광분석법은 광물학적으로 서로 구별되는 분대를 찾아내는 것 이외에도 정량화된 스펙트럼 자료를 이용하여 광물분포도(mineral map)를 작성함으로써 XRD나 야외조사 등 기존의 방법으로 얻어진 광물학적 자료와 비교할 수 있다. 이러한 분포도를 통하여 이 지역에서 황산염광물은 산화작용, 탈수소화작용(dehydration), 중화작용이 결합되어 일어난 용해 또는 침전작용은 황철석이 다량 함유된 광석의 산화작용에 의해 형성되었음을 인지할 수 있다. 본 연구는 단파장 적외선(SWIR) 분광분석법이 이차 염류 또는 황철석의 분해산물의 분포를 인지하는데 이용될 수 있으며, 환경오염의 근원지를 연구하고 모니터링하는데 유용한 방법으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하고 있다. Velasco, F., Alvaro, A., Suarez, S., Herrero, J., Yusta, I. (2005) Mapping Fe-bearing hydrated sulphate minerals with short wave infrared (SWIR) spectral analysis at San Miguel mine environment, Iberian Pyrite Belt (SW Spain). Jour. of Geochemical Exploration, v. 87, p. 45-72. |
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그림 1. San Miguel 광산의 개략도.
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그림 2. 산출하는 변질광물의 단파장적외선 분광 스펙트럼. 작은 삼각형은 흡수 파장의 위치를 나타낸다.
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그림 3. “Open pit\"지역에서의 XRD(왼쪽 그림)와 SWIR(오른쪽 그림)에 의한 각 광물조합별 분포도.
(A, D) melanterite, rozenite, hexahydrite, szomolnokite, and halotrichite (“Rozenite zone”),
(B, E) copiapite, and coquimbite (“Coquimbite zone”), (C, F) hydronium--jarosite,
schwertmannite, ferrihydrite, and goethite (“Jarosite zone”).
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그림 4. \"Charcaseca\"지역에서의 XRD(왼쪽 그림)와 SWIR(오른쪽 그림)에 의한 각 광물조합별 분포도.
(A, E) melanterite, rozenite, hexahydrite, szomolnokite, and halotrichite (\"Rozenite zone\"),
(B, F) copiapite, and coquimbite (\"Coquimbite zone\"), (C, G) hydronium--jarosite, schwertmannite, ferrihydrite, and goethite (\"Jarosite zone\"), and (D, H) gypsum and calcite (\"Gypsum zone\").