상동 광산은 세계적인 규모의 W-Mo 스카른 광상으로 태백산 분지 남익부에 위치한 캄브리아기-오르도비스기 조선누층군 하부의 묘봉층과 풍촌층의 석회암을 교대하여 형성된 층상 규제형 광체이다. 주 광석광물은 회중석이며 부수적으로 휘수연석, 휘창연석 및 금이 산출된다. 스카른대는 규회석-석류석-휘석 스카른대와 함께 초기 휘석-석류석 스카른대가 광체 외곽부의 전진스카른을 구성한다. 광체 중심부에 가까워짐에 따라, 후기 각섬석-흑운모 스카른대가 휘석-석류석 스카른대를 교대하고, 석영-운모대가 이를 재교대하여 후퇴스카른을 형성하며, 최후기에 발달하는 ...
상동 광산은 세계적인 규모의 W-Mo 스카른 광상으로 태백산 분지 남익부에 위치한 캄브리아기-오르도비스기 조선누층군 하부의 묘봉층과 풍촌층의 석회암을 교대하여 형성된 층상 규제형 광체이다. 주 광석광물은 회중석이며 부수적으로 휘수연석, 휘창연석 및 금이 산출된다. 스카른대는 규회석-석류석-휘석 스카른대와 함께 초기 휘석-석류석 스카른대가 광체 외곽부의 전진스카른을 구성한다. 광체 중심부에 가까워짐에 따라, 후기 각섬석-흑운모 스카른대가 휘석-석류석 스카른대를 교대하고, 석영-운모대가 이를 재교대하여 후퇴스카른을 형성하며, 최후기에 발달하는 석영맥은 초기 회중석-철망간중석맥 단계와 후기 휘수연석맥 단계로 세분되어 기존 스카른대를 절단한다. 상동 광상의 광화작용은 이러한 스카른대의 시공간적 분포와 연관되어 발생한다. 회중석은 광체 외곽부인 휘석-석류석 스카른대에서는 적게 함유된 반면, 광체 중심부에 가까울수록 그 함량이 증가하여 석영-운모대 및 석영맥에서는 다량의 회중석이 산출된다. 본 연구에서는 상동 스카른대에 대한 암석/광물학적 연구 및 동위원소 특성을 이용하여, 스카른 진화 과정 및 광화환경을 추정하고 대규모 W-Mo 광화작용 특성을 규명하고자 한다. 상동 광상의 관계화성암인 백악기 상동 화강암은 선캄브리아기 기반암을 관입하여 지표 하부 약 1km에 정치하고 있으며, 높은 진화도를 보이는 칼크-알칼리 계열의 환원성 S형 화강암의 특성을 보인다. 스카른 내에서 산출되는 다량의 형석, 스카른 시료의 음의 Eu 이상치 및 백운모, 철망간중석의 산출은 광화유체의 높은 불소 활동도를 지시하며, 이는 광화작용 후기에 그라이센화 작용을 유도하였다. 상동 광상의 스카른 진화단계는 구성 광물 및 조성 변화에 따라 전진스카른 I, 전진스카른 II, 후퇴스카른 I 및 후퇴스카른 II 와 후기 석영맥 단계로 구분된다. 전진스카른은 전진스카른 I 에서 무수 스카른광물인 규회석, 석류석(Ad10-99) 및 단사휘석(Hd1-85)이 산출되며, 전진스카른 II 단계에서 전진스카른 I 의 스카른광물이 후기 석류석(Alm11-23Sps14-35)과 단사휘석(Hd65-98)으로 교대된다. 후퇴스카른 I 은 전진스카른의 스카른 광물이 함수 스카른광물인 각섬석, 흑운모, 녹렴석 및 베수비아나이트로 교대되며 일부 자류철석 및 자철석과 함께 황철석, 황동석 등의 황화광물이 소량 수반된다. 후퇴스카른 II 는 다량의 석영과 함께 흑운모, 녹니석, 백운모로 구성된 함수 스카른광물과 함께 황철석, 황동석, 유비철석, 섬아연석, 방연석 및 백철석 등의 황화광물로 구성되며 후퇴스카른 I 을 교대하여 형성된다. 최후기 석영맥 단계는 철망간중석이 수반되는 초기 함회중석 석영맥이나 휘수연석이 단독 산출되는 석영맥으로 구성되어 기존 스카른을 절단하는 양상을 보인다. 회중석은 산화-환원 환경에 기인한 몰리브덴 함량 변화에 기인한 누대구조를 보이며, 산화 환경인 전진스카른 I 단계에서 가장 높은 몰리브덴 함량을 보이는 반면에 석영맥 단계의 회중석은 누대구조가 나타나지 않고 가장 낮은 몰리브덴 함량을 보인다. 전진스카른의 석류석 및 휘석의 조성 변화는 초기 산화환경에서 후기 환원환경으로의 변화를 지시한다. 스카른광물 조합, 산소-탄소 동위원소, 유비철석 지온계로부터 추정한 스카른 진화 양상은 XCO2 = 0.1의 개방계, 400 ℃ - 600 ℃ 의 온도 조건에서 전진스카른 I 이 형성되기 시작하여 온도가 점차 감소함에 따라 300 ℃ - 400 ℃ 의 온도 범위에서 후퇴스카른 II 단계가 유도되었다. W-Mo 생산성 상동 화강암에 의해 형성된 광화 유체 내 높은 불소 함량은 금속성분의 농집 및 광석광물의 침전을 촉진하여 환원성 환경에서 스카른화 작용과 함께 후기 그라이센화 작용을 유도하였다. 광화 유체는 태백산 광화대에 발달한 북동-남서 주향의 단층대를 따라 반복적으로 유입되어 전진스카른을 거쳐 후퇴스카른 및 후기 석영맥 단계가 중첩된 광화작용을 유도하였다. 광상이 배태된 묘봉 슬레이트는 덮개암으로써 광화유체가 빠져나가는 것을 막고 협재된 석회석 층준을 따라 오랜 기간 수암 반응을 유도하여 넓은 지역에 걸쳐 대규모 스카른화 작용을 유도하였다.
상동 광산은 세계적인 규모의 W-Mo 스카른 광상으로 태백산 분지 남익부에 위치한 캄브리아기-오르도비스기 조선누층군 하부의 묘봉층과 풍촌층의 석회암을 교대하여 형성된 층상 규제형 광체이다. 주 광석광물은 회중석이며 부수적으로 휘수연석, 휘창연석 및 금이 산출된다. 스카른대는 규회석-석류석-휘석 스카른대와 함께 초기 휘석-석류석 스카른대가 광체 외곽부의 전진스카른을 구성한다. 광체 중심부에 가까워짐에 따라, 후기 각섬석-흑운모 스카른대가 휘석-석류석 스카른대를 교대하고, 석영-운모대가 이를 재교대하여 후퇴스카른을 형성하며, 최후기에 발달하는 석영맥은 초기 회중석-철망간중석맥 단계와 후기 휘수연석맥 단계로 세분되어 기존 스카른대를 절단한다. 상동 광상의 광화작용은 이러한 스카른대의 시공간적 분포와 연관되어 발생한다. 회중석은 광체 외곽부인 휘석-석류석 스카른대에서는 적게 함유된 반면, 광체 중심부에 가까울수록 그 함량이 증가하여 석영-운모대 및 석영맥에서는 다량의 회중석이 산출된다. 본 연구에서는 상동 스카른대에 대한 암석/광물학적 연구 및 동위원소 특성을 이용하여, 스카른 진화 과정 및 광화환경을 추정하고 대규모 W-Mo 광화작용 특성을 규명하고자 한다. 상동 광상의 관계화성암인 백악기 상동 화강암은 선캄브리아기 기반암을 관입하여 지표 하부 약 1km에 정치하고 있으며, 높은 진화도를 보이는 칼크-알칼리 계열의 환원성 S형 화강암의 특성을 보인다. 스카른 내에서 산출되는 다량의 형석, 스카른 시료의 음의 Eu 이상치 및 백운모, 철망간중석의 산출은 광화유체의 높은 불소 활동도를 지시하며, 이는 광화작용 후기에 그라이센화 작용을 유도하였다. 상동 광상의 스카른 진화단계는 구성 광물 및 조성 변화에 따라 전진스카른 I, 전진스카른 II, 후퇴스카른 I 및 후퇴스카른 II 와 후기 석영맥 단계로 구분된다. 전진스카른은 전진스카른 I 에서 무수 스카른광물인 규회석, 석류석(Ad10-99) 및 단사휘석(Hd1-85)이 산출되며, 전진스카른 II 단계에서 전진스카른 I 의 스카른광물이 후기 석류석(Alm11-23Sps14-35)과 단사휘석(Hd65-98)으로 교대된다. 후퇴스카른 I 은 전진스카른의 스카른 광물이 함수 스카른광물인 각섬석, 흑운모, 녹렴석 및 베수비아나이트로 교대되며 일부 자류철석 및 자철석과 함께 황철석, 황동석 등의 황화광물이 소량 수반된다. 후퇴스카른 II 는 다량의 석영과 함께 흑운모, 녹니석, 백운모로 구성된 함수 스카른광물과 함께 황철석, 황동석, 유비철석, 섬아연석, 방연석 및 백철석 등의 황화광물로 구성되며 후퇴스카른 I 을 교대하여 형성된다. 최후기 석영맥 단계는 철망간중석이 수반되는 초기 함회중석 석영맥이나 휘수연석이 단독 산출되는 석영맥으로 구성되어 기존 스카른을 절단하는 양상을 보인다. 회중석은 산화-환원 환경에 기인한 몰리브덴 함량 변화에 기인한 누대구조를 보이며, 산화 환경인 전진스카른 I 단계에서 가장 높은 몰리브덴 함량을 보이는 반면에 석영맥 단계의 회중석은 누대구조가 나타나지 않고 가장 낮은 몰리브덴 함량을 보인다. 전진스카른의 석류석 및 휘석의 조성 변화는 초기 산화환경에서 후기 환원환경으로의 변화를 지시한다. 스카른광물 조합, 산소-탄소 동위원소, 유비철석 지온계로부터 추정한 스카른 진화 양상은 XCO2 = 0.1의 개방계, 400 ℃ - 600 ℃ 의 온도 조건에서 전진스카른 I 이 형성되기 시작하여 온도가 점차 감소함에 따라 300 ℃ - 400 ℃ 의 온도 범위에서 후퇴스카른 II 단계가 유도되었다. W-Mo 생산성 상동 화강암에 의해 형성된 광화 유체 내 높은 불소 함량은 금속성분의 농집 및 광석광물의 침전을 촉진하여 환원성 환경에서 스카른화 작용과 함께 후기 그라이센화 작용을 유도하였다. 광화 유체는 태백산 광화대에 발달한 북동-남서 주향의 단층대를 따라 반복적으로 유입되어 전진스카른을 거쳐 후퇴스카른 및 후기 석영맥 단계가 중첩된 광화작용을 유도하였다. 광상이 배태된 묘봉 슬레이트는 덮개암으로써 광화유체가 빠져나가는 것을 막고 협재된 석회석 층준을 따라 오랜 기간 수암 반응을 유도하여 넓은 지역에 걸쳐 대규모 스카른화 작용을 유도하였다.
Sangdong deposit is a world class W- Mo skarn deposits located in Southern part of Taebaeksan basin. It consists of strata-bound orebodies hosted by interbedded limestone of the Myobong formation and massive limestone of the Pungchon formation from Cambrian-Ordovician Joseon Supergroup. The earl...
Sangdong deposit is a world class W- Mo skarn deposits located in Southern part of Taebaeksan basin. It consists of strata-bound orebodies hosted by interbedded limestone of the Myobong formation and massive limestone of the Pungchon formation from Cambrian-Ordovician Joseon Supergroup. The early prograde skarn consist of early wollastonite-garnet-clinopyroxene zones, located in the outermost of orebody, and pyroxene-garnet zones, formed by replacement of wollastonite-garnet-clinopyroxene zones. The late retrograde skarns occurred by replacement of prograde skarns. Amphibole-biotite zones occurred by replacement of pyroxene-garnet zones, and these are replaced by quartz-mica zones. Finally, vein stage occurred as quartz vein crosscutting these skarns. The scheelite mineralization is associated with spatial and temporal distribution of skarn zones. The contents of scheelite is most poor in outermost wollastonite-garnet-pyroxene zones, whereas it is most enriched in central quartz-mica zones and vein stage. In this study, we estimate the skarn evolution and physicochemical conditions through petrological, mineralogical and isotopic chemistry evidence of Sangdong deposit, and represent the characteristic of the giant W-Mo mineralization. The Cretaceous Sangdong granite, associated with the W-Mo mineralization, intruded the Precambrian basement and located under ca. 1km from the surface. It shows the characteristic of highly evolved, calc-alkaline and reduced S-type granite. The occurrence of fluorite, negative Eu anomaly of skarns and the occurrence of muscovite and wolframite in retrograde II stage and vein stage indicate the ore-forming fluid has high fluorine activity and results in the greisenization effect of Sangdong deposit. The stage of skarn evolution consists of prograde I, prograde II, retrograde I, retrograde II skarn stages and vein stage. Prograde I stage consists of anhydrous skarn minerals such as wollastonite, early garnet (Ad10-99) and clinopyroxene (Hd1-85), and they are replaced to late garnet (Ad5-9Alm11-23Sps14-35) and pyroxene (Hd65-98) in prograde II stage. Retrograde skarn stages are formed by replacement of prograde skarn stages, and that is subdivided to retrograde I stage and retrograde II stage. Retrograde I stage consists of the hydrous minerals such as amphibole, biotite, epidote and vesuvianite with pyrrhotite, magnetite, pyrite, chalcopyrite and arsenopyrite as a sulphide minerals. These are replaced by biotite, chlorite and muscovite from retrograde II stage with sulfide minerals such as pyrite, chalcopyrite, arseonpyrite, sphalerite, galena, marcasite and large amount of quartz. At the last vein stage, early W-vein stage bearing scheelite-wolframite quartz vein and late Mo-vein stage bearing molybdenite quartz vein are occurred and crosscut previous prograde and retrograde skarns. Scheelite, major tungsten bearing mineral, has growth zoning pattern based on the contents of molybdenum affected by oxidation environment. The molybdenum contents are most variable in prograde I stage, whereas scheelite from vein stage has most poor molybdenum content without growth zoning. It suggest the redox environment of Sangdong deposit has been changed from oxidized to reduced condition. The composition variation of clinopyroxene and garnet from prograde skarns also indicates the mineralization environment was changed from early oxidized condition to late reduced condition. The evolution trend estimated from the skarn mineral assemblage, carbon-oxygen isotope covariation, and arsenopyrite geothermometer suggest that skarn mineralization was occurred from at the temperature of 400 ℃-600 ℃ (prograde I skarn) to 300 ℃-400 ℃ (retrograde II skarn) under open system with XCO2 = 0.1. There are some factors that contributed to the giant W-Mo mineralization of Sangdong deposit. The ore-forming fluid occurred from Sangdong granite flowed into interbedded limestone from Myobong formation along northeast-southwest striking fault system of Taebaeksan basin, repeatedly, and induced overlapped skarn zones from early prograde stage to final vein stage. The Myobong slate blocked the escape of ore-forming fluids to the surface, and induced the fluid flows along the intercalated limestone layers. The high fluorine activity of ore-forming fluid enhanced the ability of hydrothermal fluid to transport and concentrate ore minerals with skarn mineralization and greisenization.
Sangdong deposit is a world class W- Mo skarn deposits located in Southern part of Taebaeksan basin. It consists of strata-bound orebodies hosted by interbedded limestone of the Myobong formation and massive limestone of the Pungchon formation from Cambrian-Ordovician Joseon Supergroup. The early prograde skarn consist of early wollastonite-garnet-clinopyroxene zones, located in the outermost of orebody, and pyroxene-garnet zones, formed by replacement of wollastonite-garnet-clinopyroxene zones. The late retrograde skarns occurred by replacement of prograde skarns. Amphibole-biotite zones occurred by replacement of pyroxene-garnet zones, and these are replaced by quartz-mica zones. Finally, vein stage occurred as quartz vein crosscutting these skarns. The scheelite mineralization is associated with spatial and temporal distribution of skarn zones. The contents of scheelite is most poor in outermost wollastonite-garnet-pyroxene zones, whereas it is most enriched in central quartz-mica zones and vein stage. In this study, we estimate the skarn evolution and physicochemical conditions through petrological, mineralogical and isotopic chemistry evidence of Sangdong deposit, and represent the characteristic of the giant W-Mo mineralization. The Cretaceous Sangdong granite, associated with the W-Mo mineralization, intruded the Precambrian basement and located under ca. 1km from the surface. It shows the characteristic of highly evolved, calc-alkaline and reduced S-type granite. The occurrence of fluorite, negative Eu anomaly of skarns and the occurrence of muscovite and wolframite in retrograde II stage and vein stage indicate the ore-forming fluid has high fluorine activity and results in the greisenization effect of Sangdong deposit. The stage of skarn evolution consists of prograde I, prograde II, retrograde I, retrograde II skarn stages and vein stage. Prograde I stage consists of anhydrous skarn minerals such as wollastonite, early garnet (Ad10-99) and clinopyroxene (Hd1-85), and they are replaced to late garnet (Ad5-9Alm11-23Sps14-35) and pyroxene (Hd65-98) in prograde II stage. Retrograde skarn stages are formed by replacement of prograde skarn stages, and that is subdivided to retrograde I stage and retrograde II stage. Retrograde I stage consists of the hydrous minerals such as amphibole, biotite, epidote and vesuvianite with pyrrhotite, magnetite, pyrite, chalcopyrite and arsenopyrite as a sulphide minerals. These are replaced by biotite, chlorite and muscovite from retrograde II stage with sulfide minerals such as pyrite, chalcopyrite, arseonpyrite, sphalerite, galena, marcasite and large amount of quartz. At the last vein stage, early W-vein stage bearing scheelite-wolframite quartz vein and late Mo-vein stage bearing molybdenite quartz vein are occurred and crosscut previous prograde and retrograde skarns. Scheelite, major tungsten bearing mineral, has growth zoning pattern based on the contents of molybdenum affected by oxidation environment. The molybdenum contents are most variable in prograde I stage, whereas scheelite from vein stage has most poor molybdenum content without growth zoning. It suggest the redox environment of Sangdong deposit has been changed from oxidized to reduced condition. The composition variation of clinopyroxene and garnet from prograde skarns also indicates the mineralization environment was changed from early oxidized condition to late reduced condition. The evolution trend estimated from the skarn mineral assemblage, carbon-oxygen isotope covariation, and arsenopyrite geothermometer suggest that skarn mineralization was occurred from at the temperature of 400 ℃-600 ℃ (prograde I skarn) to 300 ℃-400 ℃ (retrograde II skarn) under open system with XCO2 = 0.1. There are some factors that contributed to the giant W-Mo mineralization of Sangdong deposit. The ore-forming fluid occurred from Sangdong granite flowed into interbedded limestone from Myobong formation along northeast-southwest striking fault system of Taebaeksan basin, repeatedly, and induced overlapped skarn zones from early prograde stage to final vein stage. The Myobong slate blocked the escape of ore-forming fluids to the surface, and induced the fluid flows along the intercalated limestone layers. The high fluorine activity of ore-forming fluid enhanced the ability of hydrothermal fluid to transport and concentrate ore minerals with skarn mineralization and greisenization.
학위논문 정보
저자
강정극
학위수여기관
Korea University
학위구분
국내석사
학과
地質科學專攻, Department of Earth and Environmental Sciences
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