김포, 장기 및 포항분지의 기저역암에 협재되는 벤토나이트에 대하여 X-선회절분석, 주사전자현미경 관찰, 중광물 분석, 화학 분석, 양이온교환능, 산소 및 수소 동위원소 분석을 이용한 광물학적 특성을 고찰하였다. 중광물 분석 결과 세 지역에서 모두 화산암에서의 특징인 깨끗한 결정면을 가지고 있는 저어콘과 인회석, 각섬석 및 흑운모가 산출되었는데, 천북역암의 시료에서는 외형이 심하게 변질되고 깨져있는 흑운모가 관찰된다. 주사전자현미경으로 각 시료를 관찰한 결과 감포와 장기역암 시료에서는 불석광물이 자생하고 있는 모습과 화산재의 탈유리질화 작용으로 생간 몬모릴로나이트가 honey-comb 구조를 보이는 등 속성작용의 증거가 관찰된 반면, 천북역암에서는 점토입자편(clay flake)들이 조밀하고 불규칙하게 엉켜 있는 모습이 쇄설성 기원임을 지시한다. 구조식을 구해본 결과 스멕타이트 그룹중 이팔면체에 해당하는 몬모릴로나이트이며 층간의 양이온은 대부분이 2가의 $Ca^{2+}$ 와 $Mg^{2+}$ 임을 알 수 있었다. 천북역암의 몬모릴로나이트 구조식에서, 팔면체에 들어있는 Fe의 산화상태를 나타내는 $Fe^{2+}/Fe^{3+}$ 비가 다른 시료보다 훨씬 적은 것은 몬모릴로나이트의 생성온도를 이용하여 생성당시의 퇴적두께를 계산했을 때, 천북역암에서의 시료가 929~963 m로 이는 야외에서의 층후인 530~580 m를 초과하고 있다. 이상의 결과 천북역암의 벤토나이트는 다른곳에서 화산회의 속성작용에 의해 형성된 후 지표에 노출되어 이동, 재 퇴적되었을 가능성을 높이 시사한다. 정제시료에 대한 주 원소분석과 미량원소분석 결과와 구조식의 자료를 이용하여 판별분석을 실시한 바, 세 분지의 시료는 구분이 가능하였다. 이는 이들의 기원이 되는 화산회의 성분과 퇴적환경의 차이에서 비롯된 것으로서, $TiO_{2}/Al_{2}O_3$비와 호정원소(compatible elements)의 함량이 천북역암에서 가장 높고, 불호정원소(incompatible element)의 함량은 상대적으로 적은 것으로, 천북 역암의 것이 상대적으로 염기성인 화산회에서 유래되었음을 알 수 있고, Fe의 경우 천북역암의 것이 주 원소분석에서나 구조식내에서 모두 3가가 우세한 것으로 보아 이의 산화 환경에 의한 영향이 판별에 있어서 큰 역할을 했음을 지시해 준다.
Bentonite layers are intercalated within the basal conglomerates in the Tertiary sedimentary basins of Kampo, Janggi and Pohang, southeastern Korea. Eighteen samples of the bentonites went through X-ray diffraction, scanning electron microscopy, heavy mineral analyses, chemical analyses and oxygen, hydrogen stable isotope analyses to define the mineralogical characters of the bentonites. Heavy minerals such as zircons, apatites, amphiboles and biotites separated from bentonites show clean and euhedral surfaces, which are the characteristic features of volcanic origin. But biotites from the Chunbook Conglomerate are found as altered and heavily broken flakes which implies longer transportation of these bentonites. $TiO_{2}/Al_{2}O_{3} ratios of <2 $mu$m particle fractions (the Chunbook Conglomerate 0.031; Janggi 0.029; Kampo 0.025) suggest that those are originated from volcanic tuffs. That is, the higher the value is, the more mafic in chemical compositions of the original tuffs. Authigenic montmorillonite and zeolite minerals were observed by SEM, which indicates diagenesis origin of bentonites. But the samples from the Chunbook Conglomerate showed only chaotically packed clay flakes in the matrix of sands or conglomerates, which implies detrital influence, not authigenic origin. The structural formulae of montmorillonite from these basins reflects their environment of formation. Fe (Ⅵ) can show the redox condition of its past environment and much lower $Fe^{2+}(Ⅵ)/Fe^{3+}(Ⅵ)$ ratios in montmorillonite of the Chunbook Conglomerate imply the greater oxidizing influence. Calculated burial depths from oxygen stable isotope data of the samples from the Chunbook Conglomerate generally fall to the range of 929~963 m whereas the real burial depth of this area is only 530~580 m. This could be explained as the bentonites of the Chunbook conglomerate had not been formed in situ. Discriminant analyses with the data from chemical analyses and structural formulae of montmorillonites show that bentonites from three different basins could definitely be distinguished with each other. This result arises from the different chemical compositions of original volcanic ashes and the difference of sedimentary environments.
