루비의 다양한 산지별(미얀마, 모잠비크, 태국) 분광학적 특성

Abstract

루비(Ruby)는 커런덤(Corundum) 격자(lattic)내에서 팔면체(octahedron) 내의 Al3+ 이온(ion) 자리에 Cr3+ 이온이 치환(substitution reaction)되었을 때 적색이 나타난다. 이러한 미량원소(minor element)들은 커런덤의 색상에 영향을 주는데, 광상(ore deposit)에 따라 다르게 존재하곤 한다. 루비는 전 세계적으로 대표적인 세 가지 광상에서 산출(production)되는데 대리암(marble), 변성암(metamorphic rock), 현무암(basalt)광상들이 여기에 속한다. 본 실험(experiment)은 이러한 세 가지 다른 광산들에서 산출되는 루비의 특성(characteristic)을 각각 비교함에 주안점을 두고, 자외선-가시광선 분광분석(Ultraviolet Visible spectroscopy (UV-Vis)), 적외선 분광분석(Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR)) 과 발광분석(Photolumi nescence (PL)) 그리고 X-ray 형광분광분석(Wavelength Disper sive X-ray Fluorescence spectroscopy (WD-XRF))을 통하여 세 가지 광상에서 산출되는 루비들의 특성에 대해 각각 비교하고 분석 하였다. 미얀마(Myanmar)의 대리암 광상(marble deposit)에서 세계 최 상질의 루비가 산출되는데, 열과압력(heat and pressure)에 의해 석회암(limestone rock)의 변성작용(metamorphism) 지역에서 산출되기 때문에 가장적은 철(Fe)을 함유하고 있다. 모잠비크(Mozambique) 루비는 많은 미량원소와 가장적은 실리카(silicon dioxide)를 함유하고 있다. 그리고 규소(silicon)가 적은 암석에 침입한 탈 규소화(desilication)된 페그마타이트(pegmatite)에서 교대광상(metasomatic deposit) 작용으로 형성된다. 변성교대작용(metasomatism)은 유동체(a fluid)로 존재하면서 화학성분(chemical component)을 주고받는 변성과정(meta -morphosis process)이다. 현무암 광상(basalt deposit)은 알칼리 마그마(alkali magma)가 커런덤을 표면으로 이동시키는 과정과 연관되어 있다. 많은 철(Fe)과 규소(Si)를 포함하고 있는 태국(Thailand) 루비는 현무암(Basalt) 광상에 기원한다. 자외선 가시광선 분광분석(UV-Vis)에서 미얀마(Myanmar) 루비는 모잠비크(Mozambique), 태국(Thailand) 루비와 다르게 나타났다. 모잠비크와 태국루비는 410 nm 와 560 nm 근처에 흡수(absorption)가 나타났고, 미얀마 루비는 440 nm 와 518 nm 주위에 흡수가 나타났다. 게다가 두 개의 흡수밴드(absorption band) 사이에서 작은 투과(penetration)가 관찰되었다. 이러한 연구(research) 결과로 미얀마 루비가 강한 적색을 나타나는 것을 확인 하였다. X-ray 형광분광분석(WD-XRF)에서 샘플분석은 미얀마(Myanmar)산을 제외하고 크롬이온(Cr ion)이 비슷한 양을 가지고 있었다. 태국(Thailand)산 루비들은 비교적 높은 철(Fe)을 함유하고 있다. 모잠비크(Mozambique)산 루비들은 중간에 분포되었다. 광상에 따라 철뿐만 아니라 규소의 함량이 다르게 나타나고, 규소의 함량은 탈규산화 작용에 관계가 있는 것은 중요한 지질학 메커니즘(geological mechanism)이다. 미얀마(Myanmar)산 루비들은 그물(net) 모양의 액체(liquid)와 침상(needle)의 미세한 먼지(dust)의 구름들의 내포물(inclusion)들과 같은 형태의 내포물이주로 관찰되었고, 모잠비크(Mozambique)산 루비는 라멜라(lamella) 쌍정면(twinning plane)과 선(line)형태의 내포물이 주로 관찰되었다. 특히 모잠비크산 루비에서만 관찰된 중요한 특징 중 하나는 독특한 곡선의 침상(curved needle) 내포물이다. 태국(Thailand)산 루비들은 많은 크리스탈(crystal)과 네거티브 크리스탈(negative crystal)이 내포물(inclusion)로 존재하는 것을 확인 할 수 있었다.