| 초록 |
이번 연구는 다양한 산업에서 활용되며, 6대 전략 광물 중 하나인 구리를 함유하고 있는 광산에서 산출되는 구리 광석광물의 구리 및 다중 황 동위원소를 분석하여 광상의 기원과 형성과정에 대해 이해하고, 광상의 탐사와 개발에 활용되는 기초 연구 결과를 제공하는 것에 목적이 있다. 해외에서는 MC-ICP-MS을 이용한 구리 동위원소 분석과 이를 활용한 연구가 폭넓은 분야에서 이뤄져 왔으나, 국내에서는 아직 본격적인 연구가 많이 이뤄지지 않았다. 이번 연구에서는 실제 가행 중인 해외의 광산에서 구리 광석광물 시료를 확보하여 구리 및 다중 황 동위원소분석 결과를 연계하여 금속과 황의 기원을 모두 추적할 수 있다. 구리 동위원소를 분석하기 위해 95% 이상의 구리를 회수할 수 있는 용해 및 분리 방법을 이용하여 광석광물에서 구리를 분리해 내었다. 구리 동위원소 분석의 정밀도를 측정하기 위해 구리 표준물질에 아연 표준물질을 여러 비율로 혼합하여 시험 분석하였으며, 구리 표준물질:아연 표준물질의 비가 1:1인 경우에 가장 높은 정확도를 보이는 것을 확인하였다. 구리 표준물질의 분석 결과 측정값의 평균은 0.44543±0.00001이며, 이 값은 표준물질(ERM-AE647)의 공인된 동위원소 값인 0.44560과 거의 비슷하다. 구리 광석광물의 구리 동위원소 분석 결과 1차 생성광물은 마그마의 구리 동위원소 값으로 여겨지는 0 ‰ 근처에 모여서 나타나는데 반해 2차 생성광물은 최대 10 ‰까지 값이 커지는 경향성을 보인다. 이는 지표 근처에서 산화 환원 반응에 의해 큰 규모의 구리 동위원소 분별작용이 일어난 것으로 생각된다. 황 동위원소 분석 결과 구리황화물을 포함한 주요 황화물은 0 ‰ 근처의 황 동위원소 값을 가지며, 대부분의 황이 마그마에서 기원한 것으로 여겨진다. 휘동석의 경우 다른 주요 황화물에 비해 약 2 ‰ 정도 낮은 황 동위원소 값을 갖는데, 이는 다른 황화물이 용해되고 휘동석이 생성되는 과정에서 작은 규모의 황 동위원소 분별작용이 일어났던 것으로 추정된다. 다중황 동위원소 분석 값은 0.02 ‰ 이내의 값을 보이며, 특정한 기원 또는 분별작용 과정을 지시할 만한 값은 아닌 것으로 생각된다. 국내에서 분석된 구리 동위원소의 정밀도를 확인하기 위해서 분석된 시료의 일부를 해외의 연구기관(China University of Geosciences)에 보내어 분석을 진행하였다. 약 0.45 ‰의 차이를 보인 하나의 시료를 제외하고 다른 시료들은 기기의 측정 오차범위인 0.2 ‰ 이내의 차이를 보였다. 따라서 국내에서 분석된 구리 동위원소 분석의 정밀도는 높은 수준인 것으로 생각된다. 구리 및 다중 황 동위원소 분석 결과 구리와 황 모두 마그마와 같은 지구 내부 저장소에서 기원하여 지표로 운반된 것으로 생각된다. 구리 동위원소의 경우 지표 근처에서 큰 규모의 동위원소 분별작용을 겪은데 비해 황 동위원소는 적은 규모의 분별작용을 겪은 것으로 생각된다. 구리 동위원소 분별작용이 크게 일어난 것으로 보아 2차 생성광물 역시 주요한 구리 광석광물일 가능성이 매우 높다고 여겨진다. 이번 연구 개발을 통해 국내에서 구리 동위원소 분석 기술과 해석 능력을 확보하였다. 따라서 동일 기기를 이용한 전이금속의 동위원소 분석 기술 개발과 관련 연구에 크게 활용될 수 있을 것이다. 또한 실제 가행 중인 광산의 시료를 대상으로 분석하여 광상의 성인과 형성과정에 대해 연구할 수 있었으며, 이를 통해 관련 분야 연구의 확대와 해외 자원 탐사 및 개발에 활용될 수 있는 기초 연구 결과를 제공하였다. 이와 더불어 관련 분야에 석사급 또는 박사급 전문가를 양성하여 전문가를 배출할 수 있을 것으로 기대 된다. ( 출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 3p ) |
