[논문]진원 연-아연 광상의 광석광물과 생성환경

조영기; 이인경; 최상훈

진원 연-아연 광상의 광석광물과 생성환경
Ore Minerals and Geochemical Environments at the Jinwon Pb-Zn Deposit 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.19 no.4 = no.50, 2006년, pp.337 - 346

조영기 (충북대학교 지구환경과학과, 기초과학연구소) , 이인경 (충북대학교 지구환경과학과, 기초과학연구소) , 최상훈 (충북대학교 지구환경과학과, 기초과학연구소)

초록
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진원 연-아연 광상은 영남육괴의 북동부에 위치하며, 주변 지질은 선캠브리아기의 호산리층, 분천화강편마암, 흑운모화강편마암, 홍제사화강암, 우백질화강암과 이들을 관입한 백악기의 산성화산암류 및 시대미상의 암맥류로 구성되어 있다. 광상은 영남육괴의 고기 화강암류인 홍제사화강암 내의 열극을 충진하여 발달한 함 연-아연 열수 석영 맥상 광체들로 구성되어 있으며, 광화작용은 구조운동에 수반되어 총 2회에 걸쳐 진행되었다. 주 광화시기인 광화 I기는 광물들의 산출조직과 공생관계 등에 의하여 2개의 substage (Ia, Ib)로 구분되며, 석영맥 내에 주 광종인 섬아연석($13.1{\sim}19.0$ mole% FeS)과 방연석에 수반하여 환철석, 유비철석($28.4{\sim}30.3$ Atomic % As), 자류철석, 자철석, 황동석, 휘은석 등의 활화광물과 활염광물인 miargyrite가 광석광물로서 산출된다. 광화 II기는 광석광물을 수반하지 않은 석영맥의 발달 시기이다. 광석광물의 공생관계와 화학조성 특성 연구결과 등을 종합하여 확인된 광화작용 시의 지화학적 환경은 유활분압 $10^{-7}{\sim}10^{-16}atm$, 산소분압 $10^{-32.8}{\sim}10^{-38.5}atm$ 이산화탄소 분압 $<10^{-0.6}atm$이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Jinwon Pb-Zn deposit is located within the Precambrian Youngnam Massif. Ore mineralization at the Jinwon deposit occurred in quartz veins that filled fractures in the Hongjesa granite. Mineral paragenesis can be divided into two stages(stage I and II). Stage I, at which the precipitation of major ore minerals occurred, is further divided into two substages with paragenetic time based on minor fractures and discernible mineral assemblages: substage la is characterized by pyrite, arsenopyrite ($28.4{\sim}30.3$ atomic % As), pyrrhotite, magnetite, chalcopyrite, sphalerite ($13.1{\sim}16.0$ mole % FeS) assemblages; substage $I_a$ is represented by main precipitation of Zn, Pb minerals and is characterized by sphalerite ($15.1{\sim}19.0$ mole % FeS), galena, miargyrite, argentile assemblages. Stage II is economically barren quartz veins. Thermodynamics study is used to estimate changes in chemical conditions of the hydrothermal fluids during stage I mineralization, the main ore deposition period at the Jinwon hydrothermal system. The range of estimated sulfur fugacity ($fs_2$) was from $10^{-7}\;to\;10^{-16}$ atm and oxygen fugacity ($fo_2$) was in the range of $10^{-32.8}{\sim}10^{-38.5} atm$. Carbon dioxide fugacity ($fco_2$) was $<10^{-0.6} atm$.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한 진원 연- 아연 광상은 현재 재개발을 준비 중에 있는 광상으로 대 한광업 진흥공사 보고서 등 조사지역에 대한 기존의 연구보고가 있으나 이들 보고서는 광상 주변 지질과 광상에 대한 개략적인설명만 있을 뿐 광상학적 연구는 아직까지 수행되지 않았다. 이에 본 연구에서는 진원 연-아연 광상에서 산출되는 광석광물과 그들의 산출특성 및 지화학적 조성 특성과 함께 공생관계등을 규명하고, 이를 통해 진원 열수계 연-아연광화작용과 관련된 광상생성의 지화학적인 환경을 규명하고자 하였다.

제안 방법

특징을 보여 준다(그림 2). 맥상 광화작용은 구조운동에 수반되어 2회의 광화시기에 걸쳐 진행되었다(그림 2). 광화 I기는 주 광화시기로서 광물들의 산출조직과 공생관계 등에 의하여 2개의 substage (la, lb)로 구분되며, 석영맥 내에 주 광종인 섬아연석과 방연석에 수반하여 천금속 황화광물, 철-산화광물 및 황 염 광물 등이 광석광물로서 산출된다.
본 연구에서는 진원 함 연-아연 열수 계에서 광석광물의 생성환경 규명을 위하여 Fe-As-S (Kretschmar and Scott, 1976), Fe-Zn-S (Barton and Toulmin, 1966; Scott and Bames, 1971), Ag-S (Barton and Toulmin, 1964), Fe-O-S (Helgeson, 1969) 계를 활용하였으며, 이를 위하여 광상 내 맥상 광석광물 중 섬아연석과 유비 철석에 대한 화학조성을 확인하였다.
8 m로 심한 팽 축을 보이며, 약 200 m까지 연장이 확인된다. 본갱은 S20°E 방향으로 125 m 크로스 굴진하여 연맥방향인 N70°~80°E 방향으로 100 m 굴진하였다. 석영맥의 주향 및 경사는 N7O0 〜80°E, 70°〜80°NW이고, 맥폭은 0.
상기 확인된 온도와 황분압조건과 더불어 산소 분압조건 등의 지화학적 환경조건들의 변화와 광화작용과의 상관관계를 자세히 살펴보기 위하여 진원 연-아연 광상의 광화 제 I기 전기와 후기 광화작용과 관련된 주 온도조건인 300 ℃ 및 250℃에서의 상평형을 이용한 산소분압 및 황분압 조건의 변화를 해석하였다(그림 7〜 8). 진원 연-아연 광상의 광화 제 I기 전기 광 화 작용의 주 온도 조건인 300℃의 경우 Fe- O-S (Helgeson, 1969), Fe-Zn-S (Scott and Barnes, 1971) 계를 이용하여 해석 할 수 있다.
섬아연석 및 유비철석의 성분분석은 서울대학교 기 초과학공동기 기 원의 EPMA (Jeol Super- probe)에 의해서 수행되었고 정량분석의 조건은 가속전압 20 kv, 시료전류 2.50 X 10°A (PCD mode) 하에서 실시되었다. 정량분석의표준시료는 합성 ZnS의 단성분 섬아연석과 합성 FeS2 황철석을 이용하였으며, Cu는 황동석에서, Mn과 Cd는 각각 MnS, CdS의 합성광물을 이용하여 정량분석을 실시한 후 본 광산들의 섬아연석을 분석하였다.
영남육괴 고기화강암류인 홍제사화강암 내에 배태된 함 연-아연 열수 석영맥상 광체들로구성된 진원 연-아연 광상은 구조운동에 수반되어 2회(I, II)에 걸쳐 광화작용이 진행되었다. 주 광화시기인 광화 I기는 광물들의 산출조직과 공생관계 등에 의해여 2개의 substage (la, lb) 로 구분되며, 석영맥 내에 주 광종인 섬아연석 (13.
50 X 10°A (PCD mode) 하에서 실시되었다. 정량분석의표준시료는 합성 ZnS의 단성분 섬아연석과 합성 FeS2 황철석을 이용하였으며, Cu는 황동석에서, Mn과 Cd는 각각 MnS, CdS의 합성광물을 이용하여 정량분석을 실시한 후 본 광산들의 섬아연석을 분석하였다. 분석에서 확인된 Zn, Fe, Cd, Mn, Cu, S의 겉보기 값은 ZAF 보정법을 통하여 보정하였다.

대상 데이터

광화 제 I기 맥상 광체는 채광 대상인 연-아연 광체이다. 괴상 석영맥 내에 함 연, 아연 광물인 섬아인석과 방연석이 황철석, 유비철석, 자류철석, 황동석, 휘은석 등의 황화광물, 철- 산화광물인 자철석 및 Ag-황염 광물인 miargyr ite 등과 수반되어 산줄한다.
구분된다. 조사지역은 영남육괴의 북동부에 해당하는 태백산 일대로서 광상 주변의 지질은 하부로부터 선캠브리아기의 편암류(호산리 층) 및 화강편마암류(분천화강편마암, 흑운모화강편마암) 와 이들을 관입한 고기 화강암류 (홍제사화강암, 우백질화강암), 그리고 이전 암석들을 모두 관입하는 중생대 이후의 화성암류 (산성화산암 및 암맥류)로 구성된다. 특히 화강편마암류 및 고기화강암류가 조사지역의 대부분을 차지하며 분포하고 있다(그림 1).

데이터처리

분석에서 확인된 Zn, Fe, Cd, Mn, Cu, S의 겉보기 값은 ZAF 보정법을 통하여 보정하였다. 분석 시 사용된 검출기는 Oxford eXilK 이용하였으며 , 100초 동안의 live time을 주어 점분석을 실시하였다. 진원 연-아연 광상에서 산출되는 섬아연석과 유비 철석의 화학조성범위는 표 1〜2와 같다.

이론/모형

정량분석의표준시료는 합성 ZnS의 단성분 섬아연석과 합성 FeS2 황철석을 이용하였으며, Cu는 황동석에서, Mn과 Cd는 각각 MnS, CdS의 합성광물을 이용하여 정량분석을 실시한 후 본 광산들의 섬아연석을 분석하였다. 분석에서 확인된 Zn, Fe, Cd, Mn, Cu, S의 겉보기 값은 ZAF 보정법을 통하여 보정하였다. 분석 시 사용된 검출기는 Oxford eXilK 이용하였으며 , 100초 동안의 live time을 주어 점분석을 실시하였다.
이들 유비철석의 As 함량과 공생관계를 이용하여 Kretschmar and Scott (1976)이 제시한 Fe-As-S계 T-Xas diagram에 도시하여 생성온도 조건을 규명하였다(그림 5). 초기
성능/효과
- 광석광물의 공생관계와 화학조성 특성 연구 결과 등을 종합하여 확인된 광화작용 시의 지화 학적 환경은 유황분압 10-7~10-16atm, 산소분압 10-32.8~10-38.5 atm, 이산화탄소 분압 <10.0.6 atm 이었다. 이러한 광화유체의 진화양상과 광상 내 산출하는 광물공생관계 및 화학조성에 의한 열역학적 고찰결과 광화유체 내 Zn과 Pb가 주로 chloride complex상으로 이동되었으며, 이들의 침전은 주로 차갑고 저염농도를 갖는 상대적으로 덜 진화된 천수의 혼입에 의한 온도감소와 fS2, fo2 등의 지화학적 환경요소들의 변화에 의하여 지배되었음을 알 수 있다.
- 8 atm 이다. 따라서, 진원 연-아연 광상의 광화 제 I기 전기 열 수계의 경우 초기 광석광물의 침전은 약 300℃를 전후하여 약 10-10.9 atm 및 10-33.3 atm 이하의 황 및 산소의 분압조건에서 시작되었으며, 그 후 초기 열수계에 유입된 열수에 비하여 상대적으로 높은 물/암석 비의 조건에서 진화된 천수 기원 열수의 혼입이 시작 되면서 온도 감소와 함께 황 및 산소의 분압조건 증가에 의하여 광석광물의 침전이 진행되었다. 그 후 온도 감소와 희석 작용에 의하여 진행된 진원 연-아연광 상의 광화 제 1기 열수계의 진화는 250℃를 전후하여 .
- 본 광상에서 산출되는 유비철석은 입자 내에서 화학조성 상의 누대구조는 보이지 않으며 28.4〜30.3 atomic % As의 함량을 보여 준다. 6 atm 이었다. 이러한 광화유체의 진화양상과 광상 내 산출하는 광물공생관계 및 화학조성에 의한 열역학적 고찰결과 광화유체 내 Zn과 Pb가 주로 chloride complex상으로 이동되었으며, 이들의 침전은 주로 차갑고 저염농도를 갖는 상대적으로 덜 진화된 천수의 혼입에 의한 온도감소와 fS2, fo2 등의 지화학적 환경요소들의 변화에 의하여 지배되었음을 알 수 있다.

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표제어: PCR

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