기술정보
북한 무산 철광상과 중국 안산-번시 철광화대 지질학적 비교
Geological Comparison Between Musan Iron Deposit in North Korea and Iron Deposits in Anshan-Benxi Area in China
김남훈(Namhoon Kim)⋅고상모(Sang-Mo Koh)⋅이범한(Bum Han Lee)*
한국지질자원연구원 DMR융합연구단
(Convergence research center for development of mineral resources (DMR), Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea)
요약 : 북한 무산 철광상과 중국 안산-번시 철광화대는 시생대 호상철광층으로 북중국 지괴의 동쪽 블 록 중 용강 블록에 속한다. 무산 철 광상을 배태하는 변성퇴적암은 무산층군이고 안산-번시 철 광화대 를 배태하는 변성퇴적암은 안산층군으로 이들은 주로 철질 규암, 각섬암, 편암, 혼성암으로 구성되어 있다는 공통점을 갖고 있다. 주 광종은 주로 철질 규암에 배태되어 있는 자철석이다. 광체의 모양은 무산 철 광상의 경우 습곡에 의해 말발굽 모양을 갖지만 안산-번시 철 광화대의 경우 대부분 층상의 모양을 갖는다. 호상철광층의 생성 연대는 무산 철 광상은 약 2.66-2.52 Ga이고, 안산-번시 철 광화대 는 2.55-2.53 Ga로 보고되어 시기적으로 유사하며, 광상형은 모두 알고마 유형으로 알려져있다. 결론 적으로 무산 철 광상과 안산-번시 철 광화대는 지질 및 형성 시기, 그리고 광상 특성이 매우 유사하다 고 볼 수 있다.
주요어 : 호상철광층, 무산 철 광상, 안산-번시 철 광화대, 알고마 유형
ABSTRACT : Musan iron deposit in North Korea and iron deposits in Anshan-Benxi area in China are Archean banded iron formations and included in Longgang block in Eastern block of North China Craton. Host formations of Musan iron deposit and Anshan-Benxi iron mineralized belt are Musan group and Anshan group, respectively. These groups consist of magnetite-bearing quartzite, amphibolite, schist, and migmatite. Host rock of banded iron formation in Musan deposit and Anshan-Benzi mineralized belt is magnetite-bearing quartzite. Shape of ore bodies in Musan deposit is horse's hoof due to the fold while shape of orebodies in Anshan-Benxi mineralized belt is layer. The previous studies revealed the both of banded iron formations are contemporaneously deposited during the late Archean (Musan deposit and iron deposits in Anshan-Benxi area: 2.66-2.52 Ga and 2.55-2.53 Ga, respectively). Musan deposit and iron deposits in Anshan-Benxi mineralized belt belolng to Algoma type BIFs. In conclusion, the characteristics of geology, formation ages, and deposit types of Musan deposit and Anshan-Benxi minerlized belt are very similar.
Key words : Banded iron formation, Musan iron deposit, iron deposits in Anshan-Benxi area, Algoma type
*Corresponding author: +82-42-868-3946, E-mail: [email protected]
김남훈⋅고상모⋅이범한
서 론
북한 무산 철광상과 중국 안산-번시 철광화대는 신시생대 호상철광층(banded iron formation, BIF) 으로 각각 관모지괴와 북중국 지괴의 동쪽 블록 중 용강(Longgang) 블록에 속한다(Fig. 1). 북중국 지 괴의 동쪽 블록은 고원생대에 생성된 것으로 알려 진 쟈오-랴오-지(Jiao-Liao-Ji) 벨트에 의해 북쪽의 용강 블록과 남쪽의 낭림(Nangrim) 블록으로 나뉜 다(Zhao et al., 2005). 호상철광층은 형성 환경에 따라 수페리어(Superior), 알고마(Algoma), 라피탄 (Rapitan) 유형으로 나뉜다(Gross, 1983). 수페리어 유형은 대륙지과 가장자리의 해안가나 대륙붕에서 퇴적물이 쌓여서 형성된 것이고, 알고마 유형은 해 저 화산 분출물과 관련된 것이며, 라피탄 유형은 빙하 퇴적물과 관련이 있는 것으로 알려져 있다.
각 유형별 BIF의 주요 형성 시기는 알고마 유형이 시생대, 수페리어 유형이 고원생대이며 라피탄 유 형은 신원생대로 알려져 있다(e.g., Bekker et al.,
2010). 북한 무산 철광상과 중국 안산-번시 광화대 의 철 광상은 모두 알고마 유형에 속하는 것으로 보고되고 있다(e.g., Zhang et al., 2014; Kim &
Kim, 2008). 현재까지 보고된 자료에 의하면 중국 안산-번시 철 광화대와 무산 철 광상의 지체구조, 구성 암종, 그리고 형성 시기가 유사한 것으로 알 려져 있다(Han and Kim, 2014; Kim and Rang, 2015; Li et al., 2016; Wang et al., 2016; Zhu et al., 2015).
본 기술정보 논문에서는 북한 문헌에 소개된 북 한 무산 철광상의 지질과 현지조사를 통해 파악한 중국 안산-번시 철광화대의 지질을 비교해보고자 한다. 이러한 비교를 통해 중국 안산-번시 철광화 대가 북한 무산 철광상의 지질 및 광상 성인 연구 를 위한 테스트베드로 적절한지 살펴보고자 한다.
북한 무산 철광상
북한 무산 철광상은 함경북도 무산군 창렬로동 Fig. 1. Geological sketch map of the North China Craton. Location points of Musan iron deposit and iron deposits in Anshan-Benxi area are indicated by blue “Musan” and “Anshan” texts, respectively, with green stars (modified from Lu et al., 2013).
지구에 속하며 북한에서 가장 규모가 큰 철 광상으 로 1급 연합광산에 속한다. 북한 무산 철광상에 대 한 지질은 북한에서 발간된 단행본인 조선지리전 서: 지질과 지하자원(Kim et al., 1988), 조선의 광 상 3 (Kim et al., 1991), 조선광물지 3 (Seo et al., 1997), 조선지질총서 6 (Choi et al., 2011)과 학술 지인 지질학통보와 지질탐사의 무산광산 관련 부 분을 정리하였다. 본 기술 정보 논문에서는 독자들 에게 북한에서 사용하는 지질 용어를 소개하기 위 해 북한에서 발행된 참고문헌에서 인용된 내용은 원문의 용어를 그대로 사용하였다.
북한은 2000년대 이전까지는 지향사-륙대론에 기초하여 지체구조 해석을 하였으나, 그 이후로부 터 판구조론, 플룸 구조론 및 부가체 학설에 기초 하여 지체구조를 해석을 하고 있다(Choi et al., 2011; Kim and Rang, 2015). 새로운 지체구조 분 류에서 북한의 북동부 지역은 관모지괴를 중심으 로 북동쪽에 두만강조산대에 속하는 회령지체, 라
선지체, 청진지체와 경계하고 있으며 남서쪽으로는 마천령 열곡대와 경계를 이루고 있다. 무산 철광상 은 관모지괴의 북쪽 가장자리에 위치한다(Fig. 2).
무산 광상이 발달하는 무산층군은 지체구조적으 로 관모지괴에 발달하고 있으며 무산, 경성-부윤일 대에 분포하고 있다. 이들의 생성 시기에 대해서는 과거 구성 암상의 비교를 근거로 고원생대 지층으 로 해석하였으나, 최근 절대 연령 측정 결과를 바 탕으로 신시생대 암체로 해석하고 있다(Han and Kim, 2014). 무산 광상 일대는 주로 변성퇴적암류 와 후기 관입한 화강암들로 분포되어 있다(Fig 3).
변성퇴적암은 무산층군으로 하부로부터 혼성암층, 철질규암, 각섬암, 철질규암, 층상혼성암으로 구성 되며, 그 두께는 각각 2000 m, 150-200 m, 200 m, 200-250 m, 400-600 m이다. 혼성암층은 흑운모 각섬석 편암, 녹니석 편암, 각섬석 편암 등의 바탕 에 화강암 암편이 섞여있다. 광체는 주로 자철석과 석영으로 이루어진 철질규암이고 자철석과 각섬석 Fig. 2. Tectonic map of northeastern part of North Korea (Jeong et al., 2011). (A) Dumangang continental margin, (B) Gwanmo massif, (C) Gilju-Myeongcheon basin, (D) Hyesan-Riwon basin, ① Suseongcheon fault,
② Baedusan fault, ③ Bukcheon fault, ④ Jangpari fault, ⑤ Heocheongang fault (after Jeon et al., 2011).
김남훈⋅고상모⋅이범한
으로 이루어진 광체도 상대적으로 소규모로 산출 한다. 무산 광상 지역의 각섬암은 대체로 세립질이 나 화강암맥 주변에서 보통각섬석(hornblende) 변정 들이 1.5 cm 크기의 단주상 결정으로 나타나기도 한다. 각섬암의 주성분 광물은 보통각섬석 40-50%, 사장석 40-50%, 칼시움장석 10%이고 부수광물로 는 석영, 록렴석, 린회석, 흑운모, 록니석, 견운모, 방해석이 산출한다. 철질 규암은 층의 상하부 가장 자리는 세립질이며 중앙부로 갈수록 중립질 입자 의 함량이 증가한다. 철질 규암은 주로 석영과 자 철광으로 구성되며 소량의 각섬석, 록니석이 수반 된다. 광상의 남동쪽으로 단천암군의 흑운모 화강 암이 관입되었고 광상의 북서쪽과 북동쪽 직동부 근에는 흑운모 화강암 및 거정 반상 흑운모 화강암 이 관입되었다(Choi et al., 2011; Kim et al., 1988; Kim et al., 1991; Seo et al., 1997).
광상 내 산출하는 철광층과 변성퇴적암은 북동- 남서 방향의 습곡과 북동-남서, 남북 및 북서 방향 의 단층 구조를 보인다. 북동-남서 방향의 습곡에 의하여 두 광체 사이에 놓여있는 각섬암을 중심으 로 위와 아래쪽에 광체와 혼성암층이 차례로 놓이
면서 반복된다. 이러한 배사구조는 남서쪽으로 축 이 기울어지면서 광체가 말발굽모양을 이룬다(Kim et al., 1988).
광상에는 단층에 의해 구분되는 상반광체와 하 반광체로 구분되고 위치에 따라 6개의 광체로 나 누어진다(Fig. 3). 그중 1, 2호 광체는 상반광체에 속하며, 3호, 4호, 5호, 6호 광체는 하반광체에 속 한다(Choi and Park, 2003). 광체의 특징은 Table 1 에 정리하였다. 광체는 자철석과 석영이 90-95%를 차지하고, 이외 적철석, 갈철석, 황철석, 황동석, 각 섬석, 녹니석, 녹염석, 조이사이트, 양기석, 휘석, 인 회석, 방해석, 사장석들이 포함된다. 자철석은 주로 반자형, 타형으로 산출되고 일부 자형으로 산출되기 도 한다. 자철석 입자의 크기는 광체 중간에서 직경 0.2-0.5 mm이고, 광체 주변에서 직경 0.01-0.2 mm 범위이다(Kim et al., 1988).
광상의 성인에 대해서는 수페리어 형 광상이라 는 견해와 알고마 형 광상이라는 견해가 제기되었 으나, 현재는 알고마 형이라는 견해가 우세하고 그 근거는 다음과 같다. 첫째, 광체의 배태암인 혼성 암은 중성 및 염기성 분출퇴적암이다. 둘째, 무산 Fig. 3. Geological map of Musan iron deposit (Koh, 2017).
광상에서 자철석 광체의 잔류자화지수는 알고마 형의 잔류자화지수와 같다. 셋째, 무산 광상에는 각섬암과 함철 편암층들이 있고 이러한 각섬암과 각섬편암은 염기성분출암의 변화산물로 볼 수 있 다. 넷째, 광상 주변에는 철의 공급원으로 볼만한 함철질암석이 없다. 다섯째, 무산 광상의 함철혼성 암층은 분출퇴적층인 계룡산층(통?)과 층서적으로 대비되는데 계룡산통의 함철혼성암에는 장석 반정 을 둘러싼 탄질 물질인 견운모, 녹니석, 장석들이 엉킨 안산암질응회암 잔류물들이 남아있다.
현재까지 보고된 일부 무산층군 구성암종에 대 한 절대 연령 측정 결과는 모두 무산층군이 신시생 대에 형성되었음을 지시하며, 그 연구 결과를 정리 하면 다음과 같다. Zhai et al. (2007)에서 언급한 호상철광층과 교호하는 각섬암의 Sm-Nd 연대 (2.6-2.55 Ga), 사장각섬암과 정합적으로 산출하는 철질 규암의 저어콘(?)에 대한 LA-ICP-MS U-Pb 평균 연대(2658 Ma; Jeon et al., 2011), 부윤-쇠골 지 구에 산출하는 무산층군의 각섬편암을 교대한 화강암 의 형성시기(2516 ± 25 Ma, 저어콘 LA-ICP-MS U-Pb; Han and Kim, 2014) 등이 있다.
중국 안산-번시 철광화대
중국 요녕(Liaoning) 성의 안산-번시 일대는 중 국에서 가장 큰 철 광화대로 현재 다수의 철광산에 서 채광이 이루어지고 있다(Fig. 4). 이 지역은 신시 생대의 기반암으로 주로 구성이 되어 있으며 그 이 후에 고원생대-중원생대의 화강암류들이 관입하고 있고, 호상철광층은 신시생대 안산층군에 배태되어 있다(Fig. 4). 안산층군은 층준에 따라 크게 하부,
중부, 그리고 상부로 구분되며, 호상철광층은 중부 와 상부 층준에 주로 나타난다(Zhou, 1994). 중부 안산층군은 주로 번시-와이토우산(Waitoushan) 지 역에 분포되어 있으며, 주로 각섬암, 혼성암, 렙타 이트(leptite)와 백립암으로 구성되며 소량의 흑운 모 편암이 수반된다. 이들은 대체로 각섬암상의 변 성작용을 경험한 것으로 알려져 있다. 상부 안산층 군은 대부분이 안산 지역 인근에 노출되어 있고, 녹니석 편암과 흑운모 편암으로 주로 구성되며, 각 섬암과 혼성암이 소규모로 나타난다. 이들은 중부 안산층군과는 달리 대부분이 이질 혹은 실트질 암 석으로부터 유래되었으며 부분적으로 염기성에서 산성 화산암류로부터 유래되었다. 이 지역 화성암류 대부분은 신시생대의 TTG (tonalite-trondhjemite- granodiorite) 계열의 암석들과 몬조화강암(monzo- granite), 섬장암질 화강암(syenogranite)으로 구성 되며, 이들 암체에 속하는 바이지아펀(Baijiafen) 편마암과 천타이고(Chentaigou) 화강암의 관입 시 기는 각각 3804 Ma와 3306 Ma로 알려져 있다 (Song et al., 1996). 안산 지역은 상부 안산층군에 속하는 잉타오유안(Yingtaoyuan)층이 산출하고 있 으며, 이는 구성 암종에 따라 세 부분으로 구분된 다(Zhou, 1994). 최하부층은 편마암류 위주로 산출 하며 소량의 녹니석-석영 편암으로 구성되고, 중부 층은 자철석과 석영이 호층을 이루며 나타나는 호 상철광층이 주로 산출되며 녹니석-석영 편암이 수 반되는 반면 최상부층은 주로 녹니석-석영 편암이 며 소규모의 호상철광층으로 구성된다.
한국지질자원연구원 DMR융합연구단과 중국지 질조사소 선양센터는 2017년 9월에 중국 안산시에 서 남동쪽 및 동쪽으로 약 10 km 떨어진 곳에 위
Orebady Name Strike Dip Size (m) Average Grade
(Fe %) Strike Length Dip Length Thickness
Orebady 1 NNE NW65-85° 2,400 1,000 200 32.7
Orebady 2 NE NW40-80° 600 200 70 34.7
Orebady 3 NE NW60-70° 1,500 500 200 36.2
Orebady 4 NE-NS NW-W 1,300 400 80 33.3
Orebady 5 NE NW 700 340 70 34.3
Orebady 6 - - 600 200 30 35.7
Yayeonggol Orebady - - 830 400 100-200 33.9
Hangingwall of
Orebady 1 - - - - 30 -
Table 1. Strike, dip angle, and size of each ore body in Musan deposit (modified from Choi el al., 2011)
김남훈⋅고상모⋅이범한
치하는 다구산(Dagushan), 치다산(Qidashan), 안치 안(Anqian), 얀치안(Yanqian) 철 광산에서 공동조 사를 실시하였으며 위치는 Fig. 5와 같다. 북서 및 북북서 방향의 대상 분포를 보이는 안산 지역의 호 상철광층은 신시생대 안산층군의 녹니석-석영 편 암 및 흑운모 편암과 협재하며 산출하고 있으며, 일부 지역에서 신시생대의 화성암류들과는 단층으 로 접촉한다(Fig. 5). 안산-번시 지역의 호상철광층 은 절대 연령 측정 연구(Li et al., 2016; Wan et al., 2016; Zhu et al., 2015)를 통해 그 형성시기가 약 25억년(안산 지역: 잉타오유안 층 내 천타이고 우 호상철광층 2551 Ma, 동안산 호상철광층 2544 Ma, 치다산 호상철광층, 2533 Ma, 번시 지역: 난 펀 호상철광층 2555 Ma, 와이토우산 호상철광층 2533 Ma, 공창링 호상철광층 2528 Ma)으로 알려 져 있다.
다구산 광산
다구산 철 광산은 안산시로부터 남동쪽으로 약 8 km 떨어져 있으며 이번 조사 광상 중 가장 남쪽 에 위치한다(Fig. 5). 이 광산은 주로 녹니석 편암 과 녹니석-석영 편암이 주로 분포하고 있으며 호상 철광층은 북서-남동 방향으로 이 편암들의 주엽리 면과 나란한 방향으로 발달하고 있다. 호상철광층 은 철의 함량에 따라 두 종류의 광체로 구분된다 (Yao, 1993). 석영-자철석 호상철광층은 주광체로 나타나며 주향이 128-141°, 경사가 NE40-85°이다.
고품위 철광체는 총 철의 함량 50% 이상이며 두께 는 3-300 m, 연장 100-700 m로 발달한다. 주로 단 층의 하반에 나타나며 주향이 125-141°, 경사는 NE42-55°이다. 매장량은 3.22 Mt이며 평균 철의 품위는 50.83%이다. 광산 노천 채굴장의 지름은 약 1600 m, 최대 깊이는 약 330 m이다. 연간 생산 량은 약 6 Mt이고, 평균 품위는 Fe3O4 33.6%이다.
다구산 광산에는 안산층군을 구성하는 암석 중 Fig. 4. (a) Major tectonic units and BIF iron deposits in the North China Craton, TNCO: Trans-North China Orogen. (b) The distribution of banded iron formations in the Anshan-Benxi area. Blue dashed box indicates the area of geological map shown in Fig. 5 (modified from Zhu et al., 2015).
녹니석 편암, 호상철광층, 그리고 녹니석-석영 편 암이 산출한다(Fig. 6A and 6B). 녹니석 편암은 녹 니석이 우세한 층리와 석영이 우세한 층리가 수 mm 두께로 반복적으로 교호해서 나타난다. 층후 는 약 200-300 m의 두께로 산출하며 대체로 엽리 가 일정하게 발달하지만 곳에 따라 후기 변형에 의 한 소습곡도 관찰된다. 호상철광층은 자철석을 함 유하는 규암에 발달한다. 석영과 자철석이 우세하 게 나타나는 층리가 수 mm 폭으로 반복적으로 나 타난다. 녹니석-석영 편암은 주로 석영으로 이루어 진 층리가 우세하게 나타나며 매우 얇은(1-2 mm) 두께로 녹니석이 층리를 이루고 있다.
다구산 광산에 산출하는 화성암류로는 시생대의 화강섬록암과 백악기 치안산 화강암이 있고 안산 층군과는 대체로 단층 접촉하는 것으로 알려져 있 다. 화강섬록암은 중립질의 괴상 암체로 주로 석 영, 사장석, 알칼리 장석으로 구성되며 미량의 흑 운모가 수반된다. 알칼리 장석은 최대 2-3 cm 크 기의 담황색 반정으로 산출되기도 한다. 치안산 화 강암은 중 내지 조립질의 괴상 암체로 산출되며 주
로 붉은색을 띄는 알카리 장석과 각섬석으로 구성 된다. 곳에 따라 나타나는 알카리 장석 반정은 직 경이 10 cm 이하로 발달하기도 하며 주변부를 각 섬석 입자들이 둘러싸고 나타나기도 한다.
얀치안 광산
얀치안 광산은 이번 조사한 철 광화대 중에서 가장 동쪽에 위치하고 있고(Fig. 5), 주로 시생대의 녹니석-석영 편암, 호상철광층, 그리고 몬조화강암 으로 구성된다. 크게 세 개의 광체로 이루어져 있 고 그중 가장 큰 광체의 길이는 약 2,000 m, 폭 200-300 m, 평균 품위 Fe3O4 29.92%이다. 과거에 는 주로 노천 채광을 통해 광석을 채취해왔으나, 현재는 하부의 광석을 채광하기 위해 갱내 채광도 병행하고 있다. 얀치안 광산은 동남동-서북서 방향 으로 광체가 발달하고 있으며, 80° 이상 고각의 경 사를 갖는다. 호상철광층은 녹니석-석영 편암과 호 층으로 산출하고 있으며 자철석이 우세한 층과 석 영이 우세한 층이 수 mm-수 cm의 두께로 교호한 Fig. 5. Geological map of Anshan area. Location of each mine (Dagushan, Yanqian, Anqian, and Qidashan) is indicated by a dashed ellipse (modified from Cui et al., 2017).
김남훈⋅고상모⋅이범한
다(Fig. 7C and 7D). 호상철광층과 녹니석-석영 편 암이 퇴적한 이후에 관입한 석영 맥들은 이들과 함 께 변형 받았으며 이후에 생성된 단층에 의해 절단 되기도 한다.
얀치안 광산 남서부 사면에 노출되어 있는 몬조 화강편마암은 중립질이며 주로 각섬석의 배열로 인지되는 미약한 엽리가 발달해 있다. 주구성광물 은 석영, 사장석, 알칼리 장석, 그리고 각섬석이며, 소량의 흑운모가 산출한다.
치다산 광산
치다산 철 광산은 조사 지역 가장 북부에 위치 한 철 광산이며(Fig. 5), 노천 채광으로 철 광체를 채굴하고 있다. 광체는 북북서 방향으로 발달하고 있으며 동편에는 시생대의 화강암류가 관입하고 있고 서편에는 고원생대 란지산(Lanzishan)층에 의 해 피복되어 있다. 철 광산은 안산층군의 암석인
녹니석 편암, BIF, 그리고 각섬암, 시생대 관입암 체로 여겨지는 화강섬록암, 그리고 란지산층의 기 저 역암이 산출하고 있다. 광체의 길이는 4,600 m, 폭은 북쪽 40 m, 중간 260 m, 남쪽 110 m로 평균 150 m이다. 광체는 안치안 광산으로 연장되며 총 연장은 8,900 m에 이른다.
이 광산 역시 다른 광산들과 마찬가지로 녹니석 편암 및 녹니석-석영 편암의 사이에 호상철광층이 협재하며 산출하고 있고, 이들 내부에 각섬암이 수 십 cm 두께로 발달하고 있다(Fig. 6E and 6F). 이 광산의 철 광체는 다른 광산과 마찬가지로 자철석 을 함유하는 규암에 배태되어 있다. 수 mm-수 cm 두께의 자철석 층은 석영이 우세한 층과 교호하며 산출하고 있다. 각섬암은 각섬석과 사장석의 배열 로 인지되는 엽리면이 발달하고 있다. 대체로 균질 한 담흑색을 띄기도 하지만 각섬석의 우세한 우흑 부와 사장석이 우세한 우백부로 구분되는 층을 보 이기도 한다.
치다산 철 광산에도 고품위(총 Fe 함량 50% 이 상)의 철 광체가 산출한다(Figs. 6, 7). 고품위 광체 의 형성 메카니즘에 대한 명확한 규명은 되어 있지 않지만, 후기에 관입하는 시생대 말 혹은 중생대에 관입한 화강암류로부터 유래된 열수에 의해 철질 규암 내의 철 성분의 이동에 의해 형성된 것으로 추정하고 있다. 광산 관계자에 의하면 시추를 통해 하부에 마그마 관입이 있는 것을 확인하였다고 한 다. 이렇게 형성된 고품위 철광체는 세립질이며 대 체로 균질하며 주로 자철석과 석영으로 구성된다.
표면에서는 산화에 의해 대체로 적갈색을 나타내 며 신선한 부분은 어두운 흑색을 나타낸다. 가장 우세하게 나타나는 황철석과 더불어 황동석 등과 같은 황화 광물은 암석 전반에 산점상으로 관찰되 며 후기 열수 석영맥 인근에서는 이들 광물의 집합 체(aggregate)가 나타나기도 한다.
본 광산의 북동부에는 조립질 화강암이 산출한 다. 이들의 관입 시기는 후기 시생대로 추정되며 Fig. 6. Outcrop photos of (a) chlorite schist and (b)
BIF in Dagushan mine; (c) chlorite-quartz schist and (d) BIF in Yanqian mine; (e) BIF and (f) amphibolite in Qidashan mine; and (g) BIF and (h) chlorite-quartz schist in Anqian mine.
Fig. 7. Outcrop photos of high grade iron ore in Qidashan mine.
안산층군의 암석들과는 단층으로 접촉하고 있다. 이 조립질 화강암은 대체로 균질하나 곳에 따라 최 대 1 cm 직경의 K-장석의 반정을 함유하기도 한 다. 주구성광물은 석영, K-장석, 사장석이며 소량의 흑운모와 백운모가 관찰된다. K-장석은 담홍색을 띄는 반자형 입자로 나타나며 라파키비(rapakivi) 조직을 보이기도 한다.
아직 그 형성시기가 명확하지는 않지만, 시생대 와 고원생대 경계 시기에 형성된 퇴적층으로 알려 져 있는 요하(Liaohe)층군의 최하부층인 란지산층 은 본 광산의 북서부에서 관찰된다. 본 층의 역들 은 수 cm-십 수 cm의 크기로 대체로 둥근 형태를 띄며 나타난다. 역들의 종류는 안산층군의 것으로 추정되는 녹니석 편암, 녹니석-석영 편암과 철질 규암 등의 변성퇴적암류와 더불어 TTG 계열의 화 성암류들도 다수 관찰된다.
안치안 광산
안치안 광산은 이번에 조사한 광산 중에서 가장 큰 광산으로 채광 위치에 따라 제1광산, 제2광산,
그리고 제3광산으로 구분되며 가장 큰 광체는 가 장 북쪽에 있는 제3광산이다(Fig. 8). 각각의 연장 은 1,200 m, 1,500 m, 1,700 m이고 총 연장은 4,600 m에 이른다. 광체의 폭은 평균 100 m 이상 이고, 평균 품위는 Fe3O4 약 30%이다. 광산의 연 간 생산량은 약 1,500만 톤이고 매장량은 11억 8천 만 톤이다. 광체는 북북서-남남동 방향으로 대상 분 포하고 있고, 동쪽에는 녹니석 편암 혹은 녹니석-석 영 편암이 접하고 있으며, 서쪽에는 각섬암이 산출 하고 있다. 이들 안산층군 암석을 시생대에 관입한 TTG 계열의 화성암류가 둘러싸고 있다. 제1광산의 광체는 내부로부터 각섬암, 호상철광층, 편암, 그리 고 천매암의 순서로 된 시생대 안산층군이 최소 두 차례의 습곡작용을 받았으며, 그 주변을 시생대의 TTG 계열 화강암이 둘러싸고 있다(Fig. 9).
안치안 광산에 산출하는 각섬암은 세립질이며 주로 각섬석의 배열로 규정되는 엽리면을 나타내 고 있다. 각섬석이 가장 우세하게 나타나며 사장석 은 각섬석보다 더 작은 입자 크기로 나타나며 소량 산출한다. 주요 광체가 배태되어 있는 호상철광층 은 철질 규암으로(Fig. 6G), 수 mm 두께의 자철석 이 농집된 층리와 석영이 농집된 층리가 반복적으 로 교호하고 있다. 이들 철질 규암의 내부에는 최 소 세 차례의 석영 맥이 발달하고 있다. 이들 중 가장 젊은 시기의 것으로 추정되는 석영 맥 내에는 소량의 황화광물(주로 황철석)이 수반되기도 한다.
녹니석-석영 편암은 주로 녹니석과 석영으로 미량 Fig. 8. Aerial photo of Anqian mine area.
Fig. 9. Schematic diagram of geological distribution in Anqian first mine.
김남훈⋅고상모⋅이범한
의 흑운모, 백운모 등으로 구성된다(Fig. 6H). 주로 녹니석의 정향배열로 인지되는 엽리면은 주향 NS, 경사 80°E 방향으로 발달하고 있다. 광역 변성작 용의 이후로 인지되는 후기 변형작용으로 인해 내 부에 비대칭 습곡(asymmetric fold)이 나타나기도 한다.
결 론
Table 2에 무산 철 광상과 안산-번시 철 광화대 에 대한 지질 및 광상 특성에 대한 비교를 정리하 였다. 무산 철 광상과 안산-번시 철 광화대는 광체 를 배태하는 변성퇴적암류는 주로 각섬암, 편암, 혼성암으로 구성되어 있다는 공통점을 갖고 있으 며, 호상철광층의 모암은 공통적으로 자철석을 포 함하는 규암이다. 광체의 모양은 안산-번시 철 광 화대의 경우 대부분 층상의 모양인데 반해 무산 철 광상의 경우 습곡에 의해 말발굽 모양을 갖지만 이 러한 형태는 광체 및 변성퇴적암의 퇴적 이후에 발 생한 구조 운동의 결과로 추정된다. 호상철광층의 생성 연대는 무산 철 광상의 경우 각섬암의 연대로 보고된 2.55-2.6 Ga로 볼 수 있고, 안산-번시 철 광화대의 BIF는 2.53-2.55 Ga로 보고되어 시기적 으로 유사하다고 볼 수 있다. 광상 유형은 모두 알 고마 형이다. 이러한 지질, 형성 시기 및 광상 성인 적 특성을 종합적으로 보았을 때 무산 철 광상과 안산-번시 철 광화대 내에 발달하는 BIF들은 매우 유사한 광상으로 판단되며 무산 철 광상을 이해하 기 위한 테스트베드로 안산-번시 철 광화대를 연구 하는 것은 적절한 것으로 판단된다.
사 사
본 연구는 2017년 정부(과학기술정보통신부)의 재원 으로 국가과학기술연구회 융합연구단사업(No. CRC-15- 06-KIGAM)의 지원을 받아 수행되었습니다.
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Musan Deposit Iron deposits in Anshan-Benxi area
Host formation
Musan group: biotite gneiss, two mica gneiss, amphibole-biotite gneiss, amphibolite, silimanite-biotite schist, two mica schist, biotite-epidote schist, magnetite quartzite,
mica schist, and migmatite
Middle Anshan group: amphibolite, chlorite-hornblende schist, biotite leptynite and migmatite Upper Anshan group: chlorite-quartz schist, sericite-chlorite schist, sericite-quartz phyllite,
amphibolite, and migmatite Host rocks of
orebady
Mostly magnetite quartzite
and partly magnetite amphibolite Mostly magnetite quartzite
Shape of orebady Horse’s hoof Layer
Depositional Age 2.66-2.52 Ga 2.55-2.53 Ga
Deposit Type Algoma type Algoma type
Table 2. Comparison between Musan deposit and iron deposits in Anshan-Benxi area
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Received September 17, 2018, Revised September 27, 2018, Accepted September 29, 2018, Associate Editor:
Dong BoK Shin
