Genesis of the Ogcheon Gold-silver Deposit in Republic of Korea:Ore Minerals, Fluid Inclusion and Stable Isotope Studies
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(2) 154. 유봉철. 토류 분쟁과 더불어 중국은 희토류와 더불어 10종 희 유금속(텅스텐, 안티몬, 몰리브덴, 주석, 인듐, 게르마늄, 갈륨, 탄탈, 지르코륨)에 대한 전략적 비축안을 마련하 였다. 이런 일련의 중국 행보는 이미 자원 안보, 자원 민족주의라는 단어가 낯설지 않은 시대에 접어들었다 고 할 수 있다. 따라서 많은 선진국들은 이들 금속자 원의 안정적인 확보를 위하여 고위급 회담 등을 통하. 을 것으로 예상하고 있다(KORES, 2012). 금은 세계 금융위기 이후 안전자산에 대한 선호로 금수요가 증가 하여 2011년 금 가격은 2010년 대비 16% 증가하였으 며 그로 인해 세계 금 광산 생산은 증가하였다 (KORES, 2012). 국내 금 광산의 경우, 금 생산은 은 산광산을 제외한 다른 광산들(개수광산, 유일광산, 삼 조광산, 만명광산, 유금동광산, 용장광산)은 영세하여. 여 협의기구를 설치하고 있는 실정이며 자국내 유망광 구에 대한 재개발(미국 마운트패스 광산 재개발) 및 공 급 채널 다양화에 많은 노력을 경주하고 있다. 그로 인해 2013년 1월 중국은 9개 광물자원에 부과했던 수 출세를 폐지하였다. 첨단산업의 발전과 더불어 국내 산 업계는 경제규모가 팽창되어 감과 동시에 날로 증가되 고 있는 원료자원의 수급에 많은 관심을 기울이고 있. 단지 탐광단계에서 생산을 하고 있을 뿐이다(KORES, 2012). 또한 다른 광종으로 국내에서는 가행 및 가행을 준비 중인 광산(연천 철광산, 가덕 연-아연광산, 장군 연-아연 광산 등)이 있을 뿐 대부분 원료자원을 해외에 서 수입에 의존하고 있어 생산한 제품 경쟁력이 다른 선진국에 비해 매우 낮은 실정이다. 따라서, 적극적인 해외자원 개발 수입정책이 요구됨은 물론이고, 국내부. 다. 이는 경제성장을 위해서 자원의 안정적 수급이 필 수적이란 것을 의미한다. 따라서 국내 자원확보는 가 격경쟁에서 우위를 차지할 수 있는 정책임은 물론 국 가성장동력으로써의 중요성을 아무리 강조하더라도 지 나치지 않는다. 금은 세계적인 경제악화로 유럽시장에선 금 투자수 요가 강세를 보였으며 향후 유럽의 국가부채위기, 미 국 신용등급 하락 및 인플레 압력 등 세계 경제에 여. 존자원에 대한 탐사연구가 어느때보다도 절실하게 요 구되고 있다. 연구지역은 충청북도 옥천군 청성면 양저리에 위치하 고, 동경 127o 43' 19''~127o 43' 36'' 북위 36o 17' 44''. 전히 불안정한 전망들이 많아 미래의 투자 수요가 높. ~36o 17' 48''에 위치한다(Fig. 1). 이 광상에 대한 지 금까지의 연구보고는 KMPC(1990)의 조사자료만 있을 뿐 광상에 대한 성인 연구는 아직 보고되어 있지 않다. 따라서 이 연구에서는 옥천광상의 주변지질, 광상의 산 출광물에 대한 종류 및 공생관계, 유체포유물 및 안정. Fig. 1. General geological map of the Ogcheon deposit, showing the orientation of the principal quartz veins(modified from Lee et al., 2001)..
(3) 옥천 금-은광상의 생성환경: 광석광물, 유체포유물 및 안정동위원소 연구. 155. 동위원소 연구 등을 실시하여 광상의 생성환경을 고찰 하고 주변에 분포하는 광상들과 비교해 보고자 한다.. 부 함 석탄 셰일이 협재된다. 트라이아스기 청산화강암은 상기 암류들을 관입하여 광상의 동쪽에서 분포된다. 이 암석은 담홍색의 K-장. 2. 주변지질. 석이 뚜렷한 반정조직을 보이는 반상 흑운모 화강암이 우세하게 관찰된다. 또한 이 암석은 변성퇴적암류와의 경계부에서 장경 5 cm 정도의 거정 장석의 발달이 뚜 렷하여 무색광물과 유색광물(흑운모)이 선상 배열되어 관찰되며 이는 트러스트의 영향에 의한 것이다. 이 암 석의 구성광물은 석영, K-장석, 사장석, 흑운모 및 불 투명광물 등이다. 쥐라기 보은화강섬록암은 광상의 북 쪽에 분포하며 중립질이다. 이 암석의 구성광물은 석 영, K-장석, 사장석, 흑운모 및 불투명광물 등이다. 쥐 라기 복운모화강암은 광상의 동쪽에 청산화강암을 관 입 분포한다. 이 암석은 세립내지 중립질이며 구성광 물은 석영, K-장석, 사장석, 흑운모, 백운모 및 불투명 광물 등이다. 백악기 속리산화강암은 광상의 남동쪽에. 연구지역의 지질은 시대 미상의 변성퇴적암류, 대리 암, 각섬석암 및 고생대 대리암 및 함 석탄 사암과 이 를 관입한 중생대 트라이아스기 청산화강암, 쥐라기 보 은화강섬록암 및 복운모화강암, 백악기 속리산화강암 및 백악기의 석영반암으로 구성된다(Fig. 1; Lee et al., 2001). 시대미상의 변성퇴적암류는 광상일대에 넓게 분포되 며 북북서방향으로 발달된다. 이 변성퇴적암류는 Kim et al.(1978)에 의하면 창리층으로 명명하였으며 옥천누 층군의 최하부층으로 지칭하였다. 또한 Lim et al.(2007) 에 의하면 C층 및 비봉층으로 명명하였으며 석탄기내 지 페름기 시기에 해당된다고 보고하였다. Kim et al.(1978)에 의하면 이 암류는 남동동방향으로 습곡되 어 영동도폭으로 연장되며 주로 흑색천매암, 흑색점판 암 및 소규모의 석회암이 협재된다고 보고하였다. Lim et al.(2007)에 의하면 C층은 문주리층, 창리층, 국사봉 층, 운교리층, 화전리층 및 구룡산층의 각 일부가 해당 된다고 보고하였다. 이 C층은 주로 회색~암회색의 석 회암, 흑색의 실트암, 점판암 및 셰일로 구성되며 일부 암회색~흑색의 세립 사암이 협재된다(Lim et al., 2007). 비봉층은 창리층, 국사봉층, 운교리층, 화전리층 및 구룡산층의 각 일부가 해당되며 주로 암회색~흑색 의 세립 사암 및 실트암, 흑색의 점판암과 셰일로 구 성되며 일부 무연탄 또는 탄질 셰일이 협재된다(Lim et al., 2007). 광상일대에 분포하는 변성퇴적암류는 주 로 변성이질암으로 구성되며 흑색천매암내지 흑색점판 암으로 산출되며 육상안 석영과 운모류가 엽리를 따라 잘 배열되어 있는 판상구조를 갖는다. 이 암류의 방향 성은 N20~45oW, 30~60oSW의 주향과 경사를 갖고 구성광물은 석영, 장석류, 흑운모 및 녹니석 등이다. 대 리암은 광상의 남동쪽에서 동서방향으로 분포한다. 각 섬석암은 광상의 서쪽에서 북북서방향으로 분포하며 화 성기원의 조직이 일부 관찰된다. Kwon and Lee (1992)는 각섬석암에 대한 지화학적 자료를 토대로 판 내 융기대 환경에서 형성된 것으로 보고하였다. 고생 대 대리암은 광상의 북쪽에서 북북서방향으로 트러스 트와 접하여 분포한다. 고생대 함 석탄 사암은 광상의 동쪽에서 북북서방향으로 분포하며 일부 남서쪽에서 소 규모 분포한다. 이 암석은 주로 사암으로 구성되며 일. 분포하며 등립질 흑운모화강암, 반상화강암 및 화강반 암으로 구성된다. 이 암석의 구성광물은 석영, 정장석, 사장석, 흑운모 및 불투명광물 등이다. 백악기 석영반 암은 광상의 동쪽에서 폭 1~20여 m 의 규모로 청산 화강암과 시대미상의 변성퇴적암류를 관입 분포한다. 이 암석의 구성광물은 석영, 장석류 및 흑운모 등이다.. 3. 광상 및 광석광물 옥천광상은 과거 소규모 연맥굴진 자료만 있을 뿐 광상 연혁에 대한 자료는 전혀 없다. 이 광상은 시대 미상의 변성퇴적암류(창리층)내에 발달된 NE 및 NW 방향의 열극대를 따라 충진한 열수성 석영맥 광상이다 (Fig. 1). 과거 이 광상은 본갱과 1갱을 개설하여 소규 모 탐광 굴진하였다(Figs. 1 and 2). 광상의 본갱은 N55~60oE, 80~85oSE의 주향과 경사를 갖는 석영맥 을 따라 약 50 m 정도 연맥굴진 되었다(Figs. 2 and 3A). 이 석영맥은 2개조 분지맥 또는 단일맥으로 발달 하며 맥폭은 0.1~0.3 m로 팽축이 심하며 연장성 최소 50 m 정도이다(Fig. 3B). 본갱 입구에서 관찰되는 2개 조의 석영맥은 전반적으로 괴상으로 부분적으로 각력 화 및 정동구조가 관찰되고 일부 황철석이 산점상으로 산출된다(Fig. 3E, G). 또한 이 석영맥은 자형의 황철 석과 황동석이 일부 지역에서 산출되며 정동내에 자형 의 투명석영이 산출되기도 한다(Figs. 2 and 3E, G). 방해석맥은 갱도 중간지점에서 일부 산출된다. 또한 지 역에서는 방해석맥이 관찰되며 규화작용과 황철석화작 용이 관찰되거나 각력화에 의해 석영맥내 모암 일부분이.
(4) 156. 유봉철. (Fig. 1). 이 갱은 N50oW, 40oNE의 주향과 경사를 갖 는 석영맥을 따라 약 5 m 정도 연맥굴진 되었으며 막장에서 석영맥이 소멸된다(Fig 3C-D). 이 석영맥은 괴상으로 산출되며 주로 황철석이 자형으로 산출되며 일부 자류철석, 섬아연석 및 황동석이 산점상으로 산 출된다(Fig. 3F, H). 이차산화물인 침철석은 황철석 및 자류철석 주변부에 다량 산출된다(Fig. 3F, H). 이 석 영맥의 맥폭은 0.05~0.1 m 정도이며 품위는 Tr Au, 25 g/t Ag 및 1.89% Pb이다(KMPC, 1990). 석영맥의 야외 산상 및 광석의 산출상태, 공생관계 및 조직 등을 기초로 한 이 광상의 광물 정출순서는 단일시기로 구성된다. 옥천광상의 석영맥은 주로 괴상 으로 산출되며 일부 정동내에 자형석영이 관찰된다. 모 암변질은 규화, 황철석화, 견운모화, 녹니석화 및 점토 화작용 등이 관찰된다. 이 석영맥에서는 괴상 또는 자 형의 황철석, 자류철석, 섬아연석, 황동석 및 방연석을 관찰할 수 있다(Fig. 3E-H). 황철석은 산출빈도가 높고 산출양이 많으며 석영맥과 모암변질의 산출로서 산출 된다. 모암변질작용과 관련되어 산출되는 황철석은 자 형 또는 반자형으로 세립에서 조립까지 산점상으로 견 운모 및 석영(규화작용)과 함께 산출된다. 석영맥에서 의 황철석은 석영맥의 주변부와 중심부에서 세립에서 조립까지 자형에서 타형으로 단독 또는 괴상으로 자류 철석, 섬아연석 및 황동석과 함께 산출된다(Fig. 3EH). 현미경하에서 황철석은 석영내 단독으로 산출되는 것, 유비철석, 자류철석, 섬아연석 및 황동석과 함께 산 출되는 것, 황동석 및 방연석에 의해 충진되어 산출되는 것 등이 있다(Fig. 4A-F). 유비철석은 산출빈도와 산출량 이 낮으며 일부 지역에서 산출된다. 유비철석은 육안 상 석영맥에서 관찰되지 않는다. 현미경하에서 유비철 석은 황철석과 함께 산출되는 것, 자류철석 및 황동석 과 함께 산출되는 것 등이 있다(Fig. 4A, D). 자류철석 은 1갱에서만 산출되며 산출빈도와 산출량이 높지 않다.. Fig. 2. Plan section of the Ogcheon deposit(main adit), showing the orientation and location of the principal quartz veins and sampling locations. 잔존하거나 견운모화되어 산출되기도 한다(Fig. 3G). 이 석영맥에서 4개의 시료에 대한 품위는 ND~29.4 g/t Au, Tr~74 g/t Ag와 Tr~0.13% Pb이다(KMPC, 1990). 1갱은 본갱의 남서쪽 약 300 m 떨어진 곳에 위치한다. 이 광물은 석영맥의 주변부와 중심부에서 세립에서 조 립까지 자형에서 타형으로 황철석 및 황동석과 함께 산출된다. 현미경하에서 자류철석은 유비철석, 황철석 및 황동석과 함께 산출되는 것 등이 있다(Fig. 4D-F). 섬아연석은 일부 육안상 석영맥에서 단독으로 산출되 나 산출빈도와 산출량은 낮다. 현미경하에서 섬아연석 은 황철석과 함께 산출되는 것 등이 있다(Fig. 4C). 황동석은 황철석 다음으로 산출빈도는 높으나 산출량 은 높지 않다. 이 광물은 주로 황철석과 더불어 자형 또는 타형으로 산출되며 일부 석영맥내에선 단결정으 로 산출된다(Fig. 3F-G). 현미경하에서 황동석은 황철.
(5) 옥천 금-은광상의 생성환경: 광석광물, 유체포유물 및 안정동위원소 연구. 157. Fig. 3. Photographs of quartz vein slabs and adits from the Ogcheon deposit. (A) Close-up of Main adit and host rocks(phyllite or slate). (B) Close-up of white quartz vein from the Main adit. (C) Close-up of 1 adit and host rocks(phyllite or slate). (D) Close-up of white quartz vein from the 1 adit. (E) and (G) Quartz vein with pyrite, chalcopyrite and rock fragments in the Main adit. (F) and (H) Quartz vein with pyrite, pyrrhotite, sphalerite and chalcopyrite in the 1 adit. Abbreviations: Cp=chalcopyrite, Go=goethite, Qtz=quartz, Po=pyrrhotite, Py=pyrite, Se=sericite, Sp=sphalerite.. 석, 유비철석 및 자류철석과 함께 산출되는 것 등이 있다(Fig. 4A, C-F). 방연석은 일부 석영맥에서 관찰되 며 산출빈도는 적으나 산출량은 높은 편이다. 현미경 하에서 방연석은 황철석과 함께 산출되는 것 등이 있 다(Fig. 4A).. 4. 유체포유물 연구 옥천광상에서 산출되는 백색 및 투명석영을 대상으 로 연마박편을 제작하여 유체포유물 연구를 실시하였 다. 유체포유물 연구는 광화작용과 관련된 유체의 구.
(6) 158. 유봉철. Fig. 4. Photomicrographs of ore minerals from Ogcheon deposit. (A) Pyrite coexisting with arsenopyrite and chalcopyrite and galena fill along microfractures of pyrite. (B) Pyrite partially replaced by goethite, (C) Sphalertie coexisting with pyrite and chalcopyrite. (D) Arsenopyrite coexisting with pyrrhotite and chalcopyrite and chalcopyrite partially replaces pyrrhotite. (E) and (F) Pyrrhotite coexisting with pyrite and chalcopyrite and chalcopyrite partially replaces pyrrhotite. Abbreviations: Asp=arsenopyrite, Cp=chalcopyrite, Gn=galena, Go=goethite, Po=pyrrhotite, Py=pyrite, Qtz=quartz, Sp=sphalerite.. 성성분, 진화상태 및 유체로부터 광물침전시 온도 및 압력과 같은 환경요소들을 규명하는데 유용하게 이용 된다. 유체포유물의 산출상태, 가열 및 냉각실험은 Nikon 현미경에 부착된 Linkam THMSG 600을 이용 하여 측정하였다. 또한 좀더 정확한 측정을 위해 컴퓨 터에 CCTV를 연결하여 이용하였다. 유체포유물 측정 이전에, Linkam THMSG 600은 U.S.G.S에서 제작한 표준시료(H2O, H2O+CO2)를 이용하여 보정을 실시하. 였다. 측정오차는 냉각실험시 ±0.1oC, 가열실험시 ±0.5oC이다. 실온(25oC)에서 관찰되는 상의 종류, 성분 및 가열 실험시 균일화되는 상의 변화에 의거하여 옥천광상의 석영에서 산출되는 유체포유물은 액상포유물로 산출된 다. 이 포유물들은 기상과 액상의 2상으로 구성되며 Bodnar(1983)가 제시한 방법에 의해 VH2O의 몰체적을 계산하면 <0.35로서 액상포유물로 산출된다. 이 포유.
(7) 옥천 금-은광상의 생성환경: 광석광물, 유체포유물 및 안정동위원소 연구. 159. Fig. 5. Photomicrographs of representative fluid inclusion types in quartz from the Ogcheon deposit. (A), (B), (C) and (D) liquid-rich type inclusions in white and transparent quartz.. 수용성 용액 중에 해리된 염이 주로 Na+이외에 K+로 존재함을 의미한다. 액상포유물의 Tm-ice는 -4.1~-0.0oC 로서 Bodnar and Vityk(1994)가 제시한 방정식을 이 용하여 염농도로 환산하면 0.2~6.6 wt.% eq. NaCl이 다(Fig. 6). 이 포유물은 가열시 모두 액상으로 균일화 되며 균일화온도는 184~362oC이다(Fig. 6). 유체포유 물의 염농도와 균일화온도의 관계는 그림 6에서 보는 것과 같이 균일화온도가 감소됨에 따라 염농도도 함께 낮아짐을 알 수 있다. Fig. 6. Salinity versus homogenization temperature diagram for fluid inclusions in quartz from the Ogcheon deposit.. 5. 안정동위원소 연구. 물들은 대부분 석영의 결정면 내에 면상 군집형, 선상 군집형 또는 봉합된 열극을 따라 면상, 선상 군집형포 유물로 산출된다. 유체포유물의 형태는 negative form, 타원형, 인장형 및 불규칙 형태이며 크기는 수 내지 40 µm 정도이며 25 µm미만의 포유물들이 대부분을 차지한다(Fig. 5). 옥천광상의 석영에서 산출되는 액상포유물은 냉각 시 VH2O의 최초용융온도는 -26.3~-17.6oC이다. 이것은. 안정동위원소 분석에 이용된 시료는 현미경하에서 관찰되는 광물공생관계를 고려하여 다음과 같이 선택 하였다. 황안정동위원소 분석을 위한 시료는 황철석 및 방연석을 대상으로 하였다. 산소 및 수소안정동위원소 분석을 위한 시료는 황안정동위원소 분석에 이용된 시 료에서 석영을 대상으로 하였다. 안정동위원소 분석은 중국지질대학(무한)에서 실시하였다. 황동위원소분석은 황화광물과 CuO를 함께 1,000oC까지 올린 후 발생한 SO2성분을 포집하여 분석하였다. 산소동위 원소분석은.
(8) 160. 유봉철. Table 1. Sulfur, oxygen and hydrogen isotopic data of minerals from the Ogcheon deposit Sample number Mineral δ34S(‰) δ18O(‰) δ34SH2S(‰)1) δ18OH2O(‰)2) OG-1 Pyrite 8.4 7.4 OG-3 Pyrite 8.1 7.1 OG-8 Galena 0.4 2.7 OG-1 White quartz 11.9 6.6 OG-1-1 White quartz 11.8 6.5 OG-2 White quartz 10.0 4.7 OG-3 White quartz 12.1 6.8 OG-7 White quartz 6.0 0.7 OG-8 White quartz 6.7 1.4 OG-9 White quartz 6.6 1.3 OG-17 White quartz 4.9 -0.4 1) 34 δ SH2S(‰) is calculated from the equation by Ohmoto and Rye (1979). 2) 18 δ OH2O(‰) is calculated from the equation given by Matsushisa et al. (1979). 3) Th(oC) is homogenization temperature of fluid inclusions.. F2가스와 분석시료를 530oC에서 24시간 반응시킨 후 발생한 O2를 CO2화하여 포집 분석하였다. 수소동위원 소분석은 LPG+O2불꽃으로 방출한 H2O를 Zn과 500oC에서 반응시켜 수소가스로 환원하여 분석하였다. 분석시 표준시료는 CDT (황) 및 SMOW (산소, 수소)를 사용하였으며 오차범위는 ±0.2‰ (황, 산소) 및 ±2‰ (수소)이다. 옥천광상에서 산출되는 광석광물의 δ34S값은 0.4~ 8.4‰에 해당되며 각 광석광물의 δ34S값은 황철석 : 8.1~8.4‰, 방연석 : 0.4‰이다(Table 1). 이 광상에서 산출되는 모암변질광물의 공생군은 광화유체의 pH가 약산성임을 지시해주고 있으며 본 광상에서 황산염광 물의 부재는 광화작용이 환원환경하에서 진행되었음을 시사한다. 이러한 환경에서는 유체 내에 용존된 황이 H2S상태로 가장 우세하게 존재한다. 즉 광화유체 내 H2S의 δ34S값은 전 황의 δ34S값으로 간주될 수 있다. 그러므로 유체포유물 균일화온도로부터 구한 온도를 이 용하여 광석광물과 평형상태에 있는 광화유체 내의 H2S값은 Ohmoto and Rye(1979)가 제시한 평형식에 대입하여 구하면 Table 1과 같다. 표 1에서 보는 것 과 같이 옥천광상에 대한 광화유체 내 δ34SH2S값은 2.7~7.4‰로서 황의 기원은 주로 화성기원이지만 그 중 일부는 모암 내의 황에서 유래된 것으로 해석된다. 옥천광상에서 산출되는 석영의 δ18O값은 4.9~12.1‰ 이다(Table 1). 석영 침전시 평형상태에 있었던 물의 δ18OH2O(‰)값은 Matsushisa et al.(1979)의 분별식 1000 ln a Quartz-H2O = 3.34 (106/T2) - 3.31를 이용하 여 계산하였으며, 그 결과는 Table 1과 같다. 여기에서 보는 바와 같이 석영의 δ18OH2O값은 -0.4~6.8‰이다.. δD(‰). -82 -82 -92 -84 -74 -80 -79 -89. Th(oC)3) 350 350 250 350 350 350 350 350 350 350 350. 이 광상의 광상생성시 물의 δD값은 -89~-74‰이다 (Table 1).. 6. 고. 찰. 옥천광상은 시대미상의 변성퇴적암류내에 발달된 NE 및 NW 방향의 열극대를 따라 충진한 열수성 석영맥 광상이다. 이 광상의 석영맥은 주로 괴상구조이나 일 부분 각력상구조 및 정동구조가 관찰된다. 광상의 석 영맥에서는 괴상 또는 자형의 황철석, 자류철석, 섬아 연석, 황동석 및 방연석이 육안으로 관찰할 수 있으며 이들 황화광물은 석영맥의 위치에 따라 산출빈도와 산 출량이 다르게 산출된다. 이 광상에서 관찰되는 모암 변질은 규화, 황철석화, 견운모화, 녹니석화 및 점토화 작용 등이 관찰된다. 이 광상에서 유체포유물에서 측정한 균일화온도는 184~362oC이며 염농도(wt.% eq. NaCl)는 0.0~6.6이 다. 그림 6에서 살펴본 바와 같이 균일화온도가 감소 됨에 따라 염농도도 함께 떨어짐을 알 수 있다. 이는 열수용액이 열개를 따라 급격히 상승함에 따라 모암과 의 반응과 기원이 다른 천수의 유입에 의한 혼합에 의 해 냉각 및 희석작용이 있었음을 지시한다. 광물의 용 해도는 온도, aH2S, pH, fO2 및 aCl- 등에 크게 좌우 된다(Barrett and Anderson, 1988; Gammons and Williams-Jones, 1995). 따라서 옥천광상은 조기 열수 용액(362oC, 6.6 wt.%)으로부터 모암과의 반응 및 천 수 혼합에 의한 냉각과 희석작용에 의해 온도 및 aCl의 감소에 의해 황화광물들이 침전되기 시작하였으며, 광화작용이 진행됨에 따라 계속적으로 침전되는 황화.
(9) Table 2. Characteristics of the Ogcheon and some deposits in study area Deposits. Ogcheon. Geopung Au-Ag-Cu-Pb Cretaceous (?). Mineralized vein type Vein mineralogy Silicate, carbonate minerals Ore minerals. Phyllite or slate Sericitization, silicification, pyritization, chloritization, argillization Fissure-filling quartz veins. 850 Granite Sericitization, silicification, pyritization, chloritization, argillization Fissure-filling quartz veins. Qtz-cc Po-asp-py-sp-cp-gn. Fluid inclusion Fluid system Type. Age Vein direction Pressure of formation (bar) Petrology of host units Hydrothermal alteration. Thtotal (oC) Wt.% NaCl eqv. Stable isotope data (‰) Sulfur (calculated δ34SH2S) Oxygen (calculated δ18OH2O) Hydrogen (calculated δDH2O) Carbon (calculated δ13CH2CO3) Source of ore-forming fluids Ore deposition mechanism Associated granitoids Reference. Manmyeong Au-Ag Cretaceous (?) N10oE/70-80oSE. Namseong. Granite Sericitization, silicification, pyritization, chloritization. Au-Ag Cretaceous (78 Ma) N20-30oW/70-85oSW 1,000 (early stage), 100 (late stage) Granite Sericitization, silicification, pyritization, chloritization. Fissure-filling quartz veins. Fissure-filling quartz veins. Qtz Ru-po-asp-py-ma-sp-st-cp-gn-agm. Qtz-cc Po-asp-py-ma-sp-cp-gn-el. Qtz-fl-cc Py-sp (1.8-6.0 mole% FeS)-cp -gn-el (2.8-88.0 at.% Au)-arg-pyr-si. H2O-NaCl Type Ia. H2O-NaCl Type Ia. 184-362 (qtz) 0.0-6.6. 163-356 (qtz) 0.2-7.2. H2O-NaCl±CO2 Type Ia>Type IIb> Type IIa>Type III 172-353 (qtz) 0.0-10.2. H2O-NaCl±CO2 Type Ia>Type Ib> Type IIb>Type IIa 104-380 (qtz) 0.0-7.0. 0.4-8.4 (2.7-7.4) Qtz: 4.9-12.1 (-0.4 to 6.8) Qtz: -92 to -74. 4.3-9.2 (4.0-8.2) Qtz: 6.2-9.3 (0.9-4.0) Qtz: -88 to -69. 5.9-6.3 (4.4-4.8) Qtz: 2.2-6.1 (-3.1 to 0.8) Qtz: -86 to -60. 5.2-8.0 (3.7-7.2) Qtz: 3.1-6.9 (-2.2 to 1.6) Qtz: -83 to -64. Magmatic or meteoric water Mixing Sogrisan granite or quartz porphyry (?) This study. Magmatic or meteoric water Mixing Sogrisan granite or quartz porphyry (?) Yoo and You (2011). Meteoric water Mixing, partly unmixing Sogrisan granite or quartz porphyry (?) Yoo et al. (2008). Meteoric water Mixing, partly unmixing Sogrisan granite or quartz porphyry (?) Yoo and White (2013). 161. Type Ia, LH2O-rich-VH2O inclusion; Type Ib, LH2O-rich-VH2O-solid inclusion; Type IIa, LH2O-LCO2 (or VCO2) inclusion; Type IIb, LH2O-LCO2-VCO2 inclusion; Type III, LCO2 (or VCO2) inclusion Agm, Ag mineral; Arg, argentite; Asp, arsenopyrite; Cc, calcite; Cp, chalcopyrite; El, electrum; Fl, fluorite; Gn, galena; Ma, marcasite; Po, pyrrhotite; Py, pyrite; Pyr, pyrargyrite; Qtz, quartz; Ru, rutile; Si, native silver; Sp, sphalerite; St, stannite.. 옥천 금-은광상의 생성환경: 광석광물, 유체포유물 및 안정동위원소 연구. Au-Ag-Cu Cretaceous (?).
(10) 162. 유봉철. 광물들은 계속적인 온도 및 aCl-의 감소 및 황화광물 의 침전으로 인한 aH2S 및 황분압의 감소에 의하여 형성되었다. 일반적으로 유체포유물 자료로부터 압력을 유추하는 방법에는 4가지가 있다(Shepherd et al., 1985). 이들 4가지 방법은 1)비등현상이 관찰되는 포유 물로부터 압력 유추하는 방법, 2)서로 다른 구성성분을 갖는 포유물로부터 압력 유추하는 방법, 3)유체포유물 자료와 독립적인 지질온도계를 이용하여 압력 유추하 는 방법 및 4)딸광물의 해리온도로부터 압력 유추하는 방법이다. 옥천광상에서 산출되는 유체포유물은 비등현 상, 구성성분이 다른 유체포유물 및 딸광물을 함유한. 및 기원이 다른 순환천수의 유입에 의한 혼입에 의해 냉각 및 희석작용이 있었음을 지시해 준다. 이 광상에서 북동 및 남동방향에는 NE 또는 NW방 향의 열극대를 따라 거풍광상, 만명광상 및 남성광상 이 위치한다(Fig. 1). 거풍, 만명 및 남성광상의 주광화 시기 광화유체의 균일화온도는 163~356oC(거풍),. 유체포유물 등이 관찰되지 않고 단순히 액상포유물만 관찰된다. 따라서 유체포유물의 자료 중 최고 균일화 온도를 갖는 포유물 자료(362oC, 6.6 wt.% NaCl, 0.75 g/cm3)로부터 구한 최소 압력은 약 180 bar이며 심도는 약 2,500 m 에 해당된다. 옥천광상에서 산출되는 광석광물의 δ34S값은 0.4~. ~4.0‰(거풍), -3.1~0.8‰(만명), -2.2~1.6‰(남성) δD: -88~-69‰(거풍), -86~-60‰(만명), -83~-64‰(남성) 을 갖는다(Table 2). 옥천광상, 거풍광상 및 만명광상에 서 산출되는 모암변질광물 및 산출광물은 유사하나 옥 천광상과 거풍광상의 황동위원소 및 산소동위원소 값 들은 만명광상의 값들보다 다소 높다. 남성광상의 산 출광물은 옥천광상, 거풍광상 및 만명광상의 산출광물 과 비교할 때 자류철석 및 유비철석의 산출이 없으나. 8.4‰이며 광화유체 내 δ34SH2S값은 2.7~7.4‰로서 황 의 기원은 화성기원보다 다소 높은 값을 갖고 좁은 범위 를 갖는데 이는 화성기원과 일부 변성퇴적암인 모암내의 황에서 유래된 것으로 해석된다(Table 1). 또한 이 광상 을 형성한 광화유체 중 물의 기원을 알아보기 위해서 분석된 석영의 산소 및 수소 안정동위원소값은 각각 δ18OH2O: 4.9~12.1‰, δD: -92~-74‰이다(Table 1). 이들 동위원소 값은 불혼합, 비등, 산화-환원, pH, 천 수의 혼입, 모암과의 반응정도 등 여러 현상에 의해 변화될 수 있다. 광화유체의 pH 및 산화-환원 상태는 이 광상에서 산출되는 광석광물 및 모암변질광물로부 터 유추 할 수 있다. 이 광상에서 산출되는 모암변질 광물의 공생군은 광화유체의 pH가 약산성임을 지시해 주고 있으며 이 광상에서 황산염광물의 부재는 광화작 용이 환원환경하에서 진행되었음을 시사한다. 이는 산 소 및 수소 안정동위원소값의 변화에 큰 영향을 주지 않는 것으로 생각된다. 또한 이 광상의 유체포유물 자 료에 의하면 불혼합 및 비등 현상은 관찰되지 않는다. 따라서 산소 및 수소 안정동위원소값의 변화는 천수의 혼입 및 모암과의 반응정도에 의해 일어난 것이다. 그 러므로 δ34SH2S값, δ18OH2O값 및 δD값의 자료를 종합 하여 볼때(Table 1) 광화유체는 마그마 또는 천수 기 원의 유체가 주종을 이룬 것으로 보이며 광화작용이 진행됨에 따라 다른 천수의 혼입이 작용한 것으로 보 인다. 이상을 종합하면 옥천광상은 마그마 또는 천수 기원의 열수용액으로부터 광화작용이 진행됨에 따라 광 화유체는 열극대를 따라 모암과의 반응에 의한 냉각. 172~353oC(만명), 104~380oC(남성)이고 염농도는 0.2~7.2 wt.% NaCl(거풍), 0.0~10.2 wt.% NaCl(만 명), 0.0~7.0 wt.% NaCl(남성)를 갖는다(Table 2). 또한 이들 광상의 안정동위원소 값(δ34SH2S: 4.0~8.2‰(거 풍), 4.4~4.8‰(만명), 3.7~7.2‰(남성), δ18OH2O: 0.9. 은 광물의 산출이 많아진다. 남성광상의 황동위원소 값 은 옥천광상, 거풍광상 및 만명광상의 값과 유사하나 산소동위원소 값은 옥천광상 및 거풍광상의 값보다 다 소 낮다. 따라서 이들 광상들이 백악기의 화성활동(속 리산화강암 또는 석영반암)에 형성되어 졌다면, 옥천광 상과 거풍광상은 광화작용과 관련된 관입암체(속리산 화강암 또는 석영반암)에 가까운 환경에서 형성되었으 며 남성광상으로 감에 따라 원지성 환경에서 형성되었 다고 생각된다. 이것은 이들 광상들의 광화작용이 백 악기의 관입압체(속리산화강암 또는 석영반암)와의 거 리에 따른 서로 다른 광화환경에 의해 형성된 것이다.. 7. 결. 언. 1) 옥천광상은 시대미상의 변성퇴적암류(창리층) 내 에 발달된 NE 및 NW 계열의 열극대에 충진한 석영 맥으로 구성된 열수성 맥상광상이다. 2) 옥천광상의 모암변질은 규화, 황철석화, 견운모화, 녹니석화 및 점토화작용 등이 관찰되며 석영맥은 주로 괴상구조로 관찰되며 일부 각력상구조 및 정동구조 등 이 관찰된다. 이 광상에서 산출되는 광물은 석영, 방해 석, 황철석, 유비철석, 자류철석, 섬아연석, 황동석 및 방연석 등이다. 3) 이 광상의 백색석영과 투명석영에서 산출되는 유 체포유물의 균일화온도와 염농도는 각각 184~362oC,.
(11) 옥천 금-은광상의 생성환경: 광석광물, 유체포유물 및 안정동위원소 연구. 0.0~6.6 wt.% eq. NaC로써 균일화온도가 감소됨에 따라 염농도도 함께 감소된다. 이는 열수용액이 열개 를 따라 급격히 상승함에 따라 모암과의 반응과 기원 이 다른 천수의 유입에 의한 혼합에 의해 냉각 및 희 석작용이 있었음을 지시하며 이런 현상에 의한 광화유 체의 물리-화학적 변화에 의해 모암변질광물 및 황화 광물이 침전되었다. 4) 옥천광상에서 산출되는 황화광물의 δ34SH2S값은. 2.7~7.4‰ 이며 석영의 δ18OH2O: -0.4~6.8‰와 δD: -92~-74‰로써 광화유체는 마그마 또는 천수 기원의 유체가 주종을 이룬 것으로 보이며 광화작용이 진행됨 에 따라 다른 천수의 혼입이 작용한 것으로 보인다.. 사. 사. 이 연구는 한국지질자원연구원 주요사업인 “해외 희 유금속자원 탐사 및 부존잠재성 평가(13-530292)” 과 제의 일부로 수행되었으며 이에 사의를 표한다. 바쁘 신 와중에도 이 논문의 미비점을 지적, 수정하여 주신 심사위원님들께 깊이 감사드립니다.. 참고문헌 Barret, T.J. and Anderson, G.M. (1988) The solubility of sphalerite and galena in 1-5 m NaCl solutions to 300oC. Geochim. Cosmochim.Acta., v.52, p.813-820. Bodnar, R.J. (1983) A method of calculating fluid inclusion volumes based on vapor bubble diameters and P-V-TX properties of inclusion fluids. Econ. Geol., v.78, p.535-542. Bodnar, R.J. and Vityk, M.O. (1994) Interpretation of microthermometric data for H2O-NaCl fluid inclusions: in De Vivo, B. and Frezzotti, M.L. eds., Fluid inclusions in minerals: Method and applications: Short Course International Mineralogical Assoc., p.117-130. Gammons, C.H. and Williams-Jones, A.E. (1995) The solubility of Au-Ag alloy + AgCl in HCl/NaCl solutions at 300oC: New data on the stability of Au(I) chloride complexes in hydrothermal fluids. Geochim. Cosmo-. 163. chim. Acta., v.59, p.3453-3468. Kim, D.H., Chang, T.W., Kim, W.Y. and Hwang, J.H. (1978) Explanatory text of the geological map of Ogcheon sheet. Korea Research Institute of Geoscience and Mineral Resources. 21p. Korea Mining Promotion Corporation (1990) Deposits of the Korea, p. 172-173. KORES, (2012) http://www.kores.net/mcinfo/informineral_l. do, Kwon, S.T. and Lee, D.H. (1992) Petrology and geochemistry of the Ogcheon metabasites in Poun, Korea. Jour. Petrol. Soc. Korea, v.1, p.104-123. Lee, J.H. Kwon, S.H. Park, Y.D. Kwon, S.T. and Park, S.H. (2001) Pretectonic and posttectonic emplacements of the granitoids in the south central Okchon belt, South Korea: Implications for the timing of strike-slip shearing and thrusting. Tectonics, v.20, p.850-867. Lim, S.B., Chun, H.Y., Kim, Y.B., Lee, S.R. and Kee, W.S. (2007) Geological ages and stratigraphy of the metasedimentary strata in Hoenam~Miwon area, NW Okcheon belt. Journal of the Geological Society of Korea, v. 43, p. 125-150. Matsuhisa, Y. Goldsmith, R. and Clayton, R.N. (1979) Oxygen isotope fractionation in the system quartzalbite-anorthite-water. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 43, p. 1131-1140. Ohmoto, H. and Rye, R.O. (1979) Isotopes of sulfur and carbon. H.L. Barnes. Geochemistry of hydrothermal ore deposits. 2nd ed, Wiley-Interscience. New York. p.509-567. Shepherd, T.J. Rankin, A.H. and Alderton, D.H.M. (1985) A practical guide to fluid inclusion studies. Blackie, 239p. Yoo, B.C., Lee, J.K., Lee, G.J. and Lee, H.K. (2008) Fluid inclusion and stable isotope studies of Namseong and Manmyeong Au-Ag deposits. Conference of the geological science & technology of Korea, p.199. Yoo, B.C and White, N.C. (2013) Mineralogy, fluid inclusion and stable isotope constraints on the genesis of the Namseong Au-Ag deposit, Republic of Korea. Geochemical Journal (in print). Yoo, B.C. and You, B.W. (2011) Geopung copper deposit in Ogcheon, Chungcheongbuk-do: Mineralogy, fluid inclusion and stable isotope studies. Econ. Environ. Geol., v.44, p.193-201. 2013년 3월 2일 원고접수, 2013년 4월 6일 게재승인.
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수치
관련 문서
A; Pyrrhotite coexisting with sphalerite, B; Sphalerite coexisting with rutile, C; Arsenopyrite and sphalerite coexisting with pyrrhotite, D; Galena with tetrahedrite partly
The results of fluid inclusion data indicate that the ore deposit was formed at a distinctively high temperature from fluids with moderate to low salinity (< 12 wt. The
