[논문]전북 장수군 대유 페그마타이트광산의 전기석에 포획된 유체포유물

이주연; 엄영보; 남복현; 황병훈; 양경희

[국내논문] 전북 장수군 대유 페그마타이트광산의 전기석에 포획된 유체포유물
Fluid Inclusions Trapped in Tourmaline from the Daeyou Pegmatite Deposit, Jangsu-Gun, Jeollabukdo 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.20 no.1 = no.51, 2007년, pp.7 - 19

이주연 (부산대학교 자연과학대학 지질환경과학) , 엄영보 (부산대학교 자연과학대학 지질환경과학) , 남복현 (부산대학교 자연과학대학 지질환경과학) , 황병훈 (부산대학교 자연과학대학 지질환경과학) , 양경희 (부산대학교 자연과학대학 지질환경과학)

초록
AI-Helper

전북 장수군 대유광산에 부존하는 페그마타이트내 전기석에는 네 종류의 유체포유물이 풍부하게 포획되어 있다. 유체포유물의 크기는 $5{\sim}100\;{\mu}m$이고, 상온에서 관찰되는 상(phase)의 거동에 따라 I, II, III, IV형으로 분류된다. I형은 액체가 풍부하고 기포의 크기가 50 vol% 이하인 것으로 공융온도(eutectic point)는 $-54{\sim}-29^{\circ}C$, NaCl상당 염 농도(이하염도)는 $0{\sim}12\;wt%$, 균질화온도는 $181{\sim}230^{\circ}C$이다. II형은 기포의 크기가 $80{\sim}90\;vol%$ 이상을 차지하는 포유물로서 역시 낮은 공융온도($-54{\sim}-22^{\circ}C$)를 보이며, 염도는 $3{\sim}8\;wt%$, 균질화온도는 $177{\sim}304^{\circ}C$ 범위이다. III형은 액체가 풍부하고 암염(halite)을 딸결정으로 포함하는 포유물로서 균질화온도는 $230{\sim}328^{\circ}C$, 염도는 $31{\sim}40\;wt%$이다. III형은 규산염용융포유물과 연관되어 산출되며 가열실험 중에 90% 이상의 포유물이 기포가 사라진 후에 암염이 용해되는 거동을 보인다. IV형은 $CO_{2}$를 함유하면서 칼리암염(sylvite)이나 암염을 딸결정으로 포함하는 포유물물로서 전기석에 가장 풍부하게 포획되어 있다. $CO_{2}$시스템의 밀도는 $0.80{\sim}0.75\;g/cm^{3}$, 균질화 온도는 $190{\sim}317^{\circ}C$, 염도는 $2{\sim}35\;wt%$이다. 멜트(melt)에서 가장 먼저 용리된 유체로부터 형성된 유체포유물은 규산염용융포유물과 공간적으로 연관되어 산출되는 III형이며 I형에 비해 전기석의 중앙부에서 산출되는 II형이 I형보다 먼저 포획된 것으로 추측된다. 용융체에서 용리되진 유체의 염도는 용리압력과 밀접한 관련성이 있으며, 염도의 요동(fluctuation)은 페그마타이트가 형성되는 동안 압력의 요동이 있었음을 의미한다. IV형은 가장 후기에 포획된 유체포유물이며, 광산 주변에 분포하는 석회암체 등의 변성퇴적암류로부터 $CO_{2}$ 성분과 다양한 성분의 유체가 공급되어 생성된 것으로 여겨진다. 정동이 발달하고 있지 않으며, 백운모를 함유하고 있는 대유페그마타이트는 변성작용에 의한 부분용융에 의해 형성된 멜트에서 결정화되었으며, 상당히 높은 압력의 환경에서 대유페그마타이트의 결정화작용 과정에서 용리한 유체의 성분이 전기석에 포획되어 있다. 이때 용리된 유체는 다양한 성분을 지니고 있었으며, 매우 낮은 공융온도와 다양한 딸결정은 포유물 내에 NaCl, KCl 이외에 적어도 $CaCl_{2},\;MgCl_{2}$와 같은 성분을 포함하고 있음을 지시한다. 유체의 용리는 적어도 $2.7{\sim}5.3$ kbar 이상의 압력과 $230{\sim}328^{\circ}C$ 이상의 온도에서 시작되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Four types of fluid inclusions are trapped within tourmaline from Daeyou pegmatite, Jangsu-Gun, Jeonllabukdo. They range $5{\sim}100\;{\mu}m$ in size and are grouped into I, II, III, and IV based on the phase behavior at the room temperature: (1) Type I inclusions are liquid-rich and NaCl equivalent salinity ranged $0{\sim}12\;wt%$, and the homogenization temperatures (Th) ranged $181{\sim}230^{\circ}C$ with eutectic temperatures (Te) $-54{\sim}-22^{\circ}C$. (2) Type II inclusions are vapor-rich and salinity ranged $3{\sim}8\;wt%$ NaCl, and Th ranged $177{\sim}304^{\circ}C$ also showing Te $-54{\sim}-29^{\circ}C$. (3) Type III inclusions contain a halite daughter mineral with $31{\sim}40\;wt%$ NaCl, Th $230{\sim}328^{\circ}C$. More than 90% of Type III homogenize by halite dissolution and are spatially associated with silicate melt inclusions. (4) Type IV inclusions are $CO_{2}$-bearing containing various daughter minerals such as sylvite and/or halite. The density of $CO_{2}$ system within the Type IV is $0.80{\sim}0.75\;g/cm^{3}$, Th $190{\sim}317^{\circ}C$, and salinity $2{\sim}35\;wt%$ NaCl. Type III fluid inclusions, considered as the earliest fluid, formed from the fluid exsolved from the crystallizing pegmatite. It is suggested that Type II fluid in the central part of tourmaline were exsolved earlier than Type I fluids in the margin indicating salinity fluctuation during the growth of tourmaline. It implies the fluctuation of the pressure since the salinity of fluid exsolved from the crystallizing melt is governed by the pressure. The last fluid was Type IV, which may be derived from the nearby limestone and metasedimentary rocks. It is suggested that Daeyou pegmatite containing muscovite without miarolitic cavities was formed by the partial melting resulted from the regional metamorphism. Subsequently, the exsolving fluids from the crystallizing melt were trapped in tourmaline at high pressure condition. The exsolved fluids contain various components such as $CaCl_{2}\;and\;MgCl_{2}$ as well as NaCl and KCl. The exsolution began at least at $2.7{\sim}5.3\;kbar\;and\;230{\sim}328^{\circ}C$ with the pressure fluctuation.

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