우리나라 석탄의 반사도 측정 및 X-선 회절 연구

Abstract

Reflectance and X-ray diffraction patterns of a total of eleven coal samples from seven major coal fields of Paleozoic to Mesozoic in age were studied to examine, their mineral constituents, degree of coalification and graphitization. The relationships between chemical composition and degree of coalification and graphitization were also discussed. Under microscope, these coal samples were identified to be mostly collinife of vitrinite group with subordinate fusinite and semifusinite of inertinite group. Compositional ratios of vitrinite and inertinite in volume range from 94 : 6 to 67 : 33 indicating predominance of vitrinite over inertinite by two times to 15 times. The bulk of coals comprises mainly macerals. Detrital minerals are, however, contained 15% to 45% of the total volume of coal samples. The reflectance of vitrinite in most samples, except for a Boeun coal, are measured to be 3.5-4 Rm% indicating that these coal samples are equivalent to anthracite in rank. This is also consistent with the data of X-ray diffraction patterns which better discriminate coal ranks than the reflectance does. It is apparent that the Najeon Coal beds are getting higher in degree of graphitization with depth in the underground. The reason for this can be attributed to a potential increase of metamorphic grade of the coal beds and/or to a possibility of thermal effect from the quartz porphyry intrusion, by which an introduction of igneous quartz to the coal beds can be postutaled to explain the gradual increase of ash contents of the coal.;본 연구에서는 남한에 분포하는 고생대와 중생대 지층에 발달하는 7개 탄전 9개 탄광에서 채취한 11개 석탄시료에 대하여 탄화도 (Coalification)와 흑연화작용(Graphitization)을 검토하기 위해 vitrinite 반사율 측정과 X-선 회절 분석을 실시하였다. 그리고 기존 화학분석 자료를 종합하여 석탄의 탄화도와 반사율과의 관계를 검토하여 우리나라 석탄의 특성을 연구하였다. 현미경 관찰에 의하면 석탄은 대부분 Vitrinite group의 collinite와 Inertinite-group의 fusinite와 semifusinite로 구성되어 있으며 Vitrinite와 Inertinite의 함량비는 94:6 내지 67:33으로서 Vitrinite가 우세하다. Maceral 이외의 규산염광물이 전체 석탄의 15%내지 45%를 차지하며 석영과 점토광물, 백운모, 견운모, 녹니석. 황철석 등으로 되어있다. 반사율 측정에 의하면 보은탄전의 석탄을 제외하면 모든 석한시료의 반사율이 3.5~4Rm%로 나타나므로서 이들이 anthracite임을 보여주고 있으며 X-선, 회절 분석의 결과도 이와 잘 일치하고 있다. 우리나라 석탄과 같은 high rank의 석탄인 경우는 시료에 따르는 반사도의 변동범위가 좁은 관계로 구별이 잘안되는 반면 X-선회절법에 의한 각 시료의 회절곡선은 각각 상이한 특징을 나타내므로 훨씬 구별이 잘되므로 X-선 분석방법이 coal rank 결정과 graphitization을 검토하는데 더욱 유용하다. 정선탄전 나전탄광의 탄층은 심부로 갈수록 graphitization이 우세하며 이는 심도가 깊어짐에 따라 변질도가 높아진 것과 또한 이지역에 관입한 석영반암체로 부터의 열변질에 기인하는 것으로 해석된다. 그리고 깊어짐에 따라 탄질이 저하되는 원인은 화성암체와 관련된 2차적인 석영의 도입 때문인 것으로 해석된다.