충남 금산 진산금광산의 광맥 발달특성과 단층점토에 농집된 고품위 금함량에 대한 구조지질학적 해석 Characteristics of Lode Development and Structural Interpretation for the High Au Contents within the Fault Gouge Zones in Jinsan Au Mine, Chungcheongnam-do원문보기
충청남도 금산에 위치한 진산금광산은 옥천층군에 속하는 창리층 내에 발달한 열극대를 충진한 수개 조의 석영맥으로 구성된 열수맥상광상이다. 본 연구에서는 신갱, 본갱, 양하판, 특호맥 등 4개의 주요 갱도를 대상으로 지질광상 및 지질구조조사, 시추코어 분석, 그리고 주요 광맥의 발달상태와 품위를 파악하여 향후 효율적인 탐사 및 개발 방향을 제시하고자 하였다. 석영맥들은 주로 $N10^{\circ}-25^{\circ}W$, $N5^{\circ}-20^{\circ}E$ 방향으로 우세하게 발달하며, 맥폭은 대부분 0.1~0.5 m로 1 m가 넘는 경우도 있다. 이들은 괴상을 이루기도 하나 누대구조, 빗구조, 각력상구조가 잘 발달한다. 광석광물로는 황철석, 황동석이 주를 이루며 자류철석, 섬아연석, 방연석, 백철석, 에렉트럼 및 소량의 휘동석이 수반된다. 회색내지 유백색의 석영맥에는 형석이 수반되기도 하며, 후기 방해석맥에 의해 절단되기도 한다. 총 22개 광석시료에 대한 품위분석 결과 갱내 시료의 경우 대부분 1 g/t 미만의 저품위를 보이나 시추코어의 점토질 시료는 최대 141 g/t에 이르는 고품위를 나타낸다. 즉 신선한 석영맥보다는 단층점토 부분에 금함량이 높게 나타나는 것이다. 이는 1차적인 광화작용 이후에 이들이 단층의 재활성과 관련된 열수작용에 의해 금이 재이동되어 침전되었을 가능성을 나타낸다. 이로 보아 진산광상은 구조적으로 복잡하고 불규칙한 광체 발달양상을 지시하며, 이에 따라 보다 정밀하고 체계적인 탐사가 이루어져야 함을 시사한다.
충청남도 금산에 위치한 진산금광산은 옥천층군에 속하는 창리층 내에 발달한 열극대를 충진한 수개 조의 석영맥으로 구성된 열수맥상광상이다. 본 연구에서는 신갱, 본갱, 양하판, 특호맥 등 4개의 주요 갱도를 대상으로 지질광상 및 지질구조조사, 시추코어 분석, 그리고 주요 광맥의 발달상태와 품위를 파악하여 향후 효율적인 탐사 및 개발 방향을 제시하고자 하였다. 석영맥들은 주로 $N10^{\circ}-25^{\circ}W$, $N5^{\circ}-20^{\circ}E$ 방향으로 우세하게 발달하며, 맥폭은 대부분 0.1~0.5 m로 1 m가 넘는 경우도 있다. 이들은 괴상을 이루기도 하나 누대구조, 빗구조, 각력상구조가 잘 발달한다. 광석광물로는 황철석, 황동석이 주를 이루며 자류철석, 섬아연석, 방연석, 백철석, 에렉트럼 및 소량의 휘동석이 수반된다. 회색내지 유백색의 석영맥에는 형석이 수반되기도 하며, 후기 방해석맥에 의해 절단되기도 한다. 총 22개 광석시료에 대한 품위분석 결과 갱내 시료의 경우 대부분 1 g/t 미만의 저품위를 보이나 시추코어의 점토질 시료는 최대 141 g/t에 이르는 고품위를 나타낸다. 즉 신선한 석영맥보다는 단층점토 부분에 금함량이 높게 나타나는 것이다. 이는 1차적인 광화작용 이후에 이들이 단층의 재활성과 관련된 열수작용에 의해 금이 재이동되어 침전되었을 가능성을 나타낸다. 이로 보아 진산광상은 구조적으로 복잡하고 불규칙한 광체 발달양상을 지시하며, 이에 따라 보다 정밀하고 체계적인 탐사가 이루어져야 함을 시사한다.
Jinsan gold deposit is a hydrothermal vein type deposit consisting of several fissure filling quartz veins developed within the Changri Formation of the Ogcheon Supergroup in Geumsan, Chungnam. This study is to provide an efficient exploration and development strategies based on the characteristics ...
Jinsan gold deposit is a hydrothermal vein type deposit consisting of several fissure filling quartz veins developed within the Changri Formation of the Ogcheon Supergroup in Geumsan, Chungnam. This study is to provide an efficient exploration and development strategies based on the characteristics of the geology, geological structure, core logging, and ore vein occurrence and grade for the four pits (New pit, Main pit, Yanghapan pit and Teugho pit). Quartz veins are mostly developed with the strike of $N10^{\circ}-25^{\circ}W$ and $N5^{\circ}-20^{\circ}E$, and the thickness is in the range of 0.1~0.5 m, sometimes extending to over 1m. Although the quartz veins commonly form massive shape, they sometimes show zonal structure, comb structure as well as brecciated texture. Major ore minerals are pyrite and chalcopyrite, and pyrrhotite, sphalerite, galena, marcasite, electrum and chalcocite are also accompanied as minor phases. Gray and milky white quartz veins, which are occasionally crosscut by calcite vein, also include fluorite. Ore evaluations for the 22 samples revealed that the samples from the pits generally have very low Au contents, lower than 1 g/t, but some clay samples of drilled core show very high Au concentrations, up to 141 g/t, indicating that Au content is much higher within fault gouges rather than within fresh quartz veins. This may represent that gold might have been reworked and reprecipitated by hydrothermal fluids in association with reactivation of the faults, and thus suggest that ore occurrence in this deposit is very complex and irregular and therefore more precise and systematic exploration is required.
Jinsan gold deposit is a hydrothermal vein type deposit consisting of several fissure filling quartz veins developed within the Changri Formation of the Ogcheon Supergroup in Geumsan, Chungnam. This study is to provide an efficient exploration and development strategies based on the characteristics of the geology, geological structure, core logging, and ore vein occurrence and grade for the four pits (New pit, Main pit, Yanghapan pit and Teugho pit). Quartz veins are mostly developed with the strike of $N10^{\circ}-25^{\circ}W$ and $N5^{\circ}-20^{\circ}E$, and the thickness is in the range of 0.1~0.5 m, sometimes extending to over 1m. Although the quartz veins commonly form massive shape, they sometimes show zonal structure, comb structure as well as brecciated texture. Major ore minerals are pyrite and chalcopyrite, and pyrrhotite, sphalerite, galena, marcasite, electrum and chalcocite are also accompanied as minor phases. Gray and milky white quartz veins, which are occasionally crosscut by calcite vein, also include fluorite. Ore evaluations for the 22 samples revealed that the samples from the pits generally have very low Au contents, lower than 1 g/t, but some clay samples of drilled core show very high Au concentrations, up to 141 g/t, indicating that Au content is much higher within fault gouges rather than within fresh quartz veins. This may represent that gold might have been reworked and reprecipitated by hydrothermal fluids in association with reactivation of the faults, and thus suggest that ore occurrence in this deposit is very complex and irregular and therefore more precise and systematic exploration is required.
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문제 정의
본 연구에서 수행한 시추는 기존 조사보고서(KMPC, 1985)에서 고품위(Au, 317 g/t) 함금석영맥이 배태되어 있는 것으로 보고된 특호맥(함금석영맥)의 지하연장 및 광석품위 확인을 목적으로 하였다. 따라서 특호맥을 대상으로 3개 시추공에서 시추작업을 진행하여 착맥 구간 및 단층점토를 대상으로 품위평가를 실시하였다.
, 1988)가 수행된 바 있으며, 고품위(Au, 317 g/t) 함금 석영맥이 배태되어 있는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구에서는 이 광산의 개발 가능성을 평가하기 위하여 조사지역 일대의 지표와 입갱이 가능한 갱내에 대한 지질광상 및 지질구조조사, 시추코어 분석 및 함금석영맥 품위분석 등을 실시하였다. 이러한 조사를 통해 주요 광맥의 발달상태, 발달특성 및 금의 품위를 파악하여 유망 광체를 예측함으로써 향후 효율적인 탐사 및 개발방향을 제시하고자 하였다.
이 논문은 한국연구재단 일반연구자 지원사업 “단층손상대 및 단층-단열 네트워크 분석을 통한 4차원적 단층진화 연구(과제번호: 2013r1a1a2010910)”의 일부로 수행되었다.
본 연구에서는 이 광산의 개발 가능성을 평가하기 위하여 조사지역 일대의 지표와 입갱이 가능한 갱내에 대한 지질광상 및 지질구조조사, 시추코어 분석 및 함금석영맥 품위분석 등을 실시하였다. 이러한 조사를 통해 주요 광맥의 발달상태, 발달특성 및 금의 품위를 파악하여 유망 광체를 예측함으로써 향후 효율적인 탐사 및 개발방향을 제시하고자 하였다.
따라서 특호맥을 대상으로 3개 시추공에서 시추작업을 진행하여 착맥 구간 및 단층점토를 대상으로 품위평가를 실시하였다. 이와 더불어 단층대의 지하연장 가능성, 석영맥의 특성 비교 및 품위평가를 위해 갱 내의 지질구조 특성을 조사하였다.
제안 방법
본 연구에서 수행한 시추는 기존 조사보고서(KMPC, 1985)에서 고품위(Au, 317 g/t) 함금석영맥이 배태되어 있는 것으로 보고된 특호맥(함금석영맥)의 지하연장 및 광석품위 확인을 목적으로 하였다. 따라서 특호맥을 대상으로 3개 시추공에서 시추작업을 진행하여 착맥 구간 및 단층점토를 대상으로 품위평가를 실시하였다. 이와 더불어 단층대의 지하연장 가능성, 석영맥의 특성 비교 및 품위평가를 위해 갱 내의 지질구조 특성을 조사하였다.
1 and 5). 시추 방향 및 각도는 가장 남쪽에 위치하는 첫 번째 시추공(Jinsan-S)에서는 150m 수직 시추하였고(Fig. 5a), 두번째 시추공은 첫 번째 시추공으로부터 북서방향으로 약 10m 떨어진 지점(Jinsan-C)에서 70o/N85oE 방향으로 150.5m 경사 시추하였다. 마지막으로 가장 북쪽에 위치한 시추공(Jinsan-N)에서는 80o/S84oE 방향으로 180.
각각의 시추코어에서 창리층을 구성하는 주요한 암상의 변화뿐만 아니라 일부 구간에 걸쳐 석영세맥과 광화유체 내지 열수에 의한 각력화 작용, 녹니석화 작용 및 이와 관련된 열수변질의 증거들이 관찰된다. 시추코어로부터 확인되는 암상 및 암색의 변화를 기재하고, 특히 단층파쇄대 및 석영맥이 잘 발달하는 심도를 중심으로 주상도를 작성하였다(Fig. 5).
이번 조사지역에서 발달하는 함금석영맥의 지하연장과 두께 및 품위변화 특성을 관찰하기 위해 총 3개 공에서 시추탐광을 실시하였다(Fig. 1 and 5). 시추 방향 및 각도는 가장 남쪽에 위치하는 첫 번째 시추공(Jinsan-S)에서는 150m 수직 시추하였고(Fig.
대상 데이터
광석의 품위를 산정하기 위해 신갱 1개, 본갱 3개, 양하판 10개, 특호맥 1개와 기존 조사보고서(KMPC, 1985)에서 고품위(Au, 317 g/t) 함금석영맥이 배태되어 있는 것으로 보고된 특호맥 하부 3개 시추공의 착맥 구간 및 단층비지 시료 6개, 그리고 비중선별된 정광 시료 1개 등 총 22개 시료에 대한 품위분석을 실시하였다. 분석은 건식시금법(fire assay)으로 수행되었으며, 분석을 위한 시료분쇄 및 분말화 작업 모두 한국지질자원연구원에서 진행하였다.
본 광산 일대의 지질은 옥천층군에 속하는 마전리층, 창리층, 문주리층, 오대산층과 이를 부정합으로 덮고 있는 서대산응회암, 그리고 후기에 이들을 관입한 화강암과 석영반암으로 구성된다(Fig. 1a). 마전리층은 연구지역 북서편에 주로 분포하며 석회규산염암과 석회암으로 구성되어 있으며, 소량의 흑색이질암과 교호하기도 한다.
본 조사에서 실시한 3개 시추공에서 확인되는 암상은 지표상에서 본 조사지역(Fig. 1b) 일원에 분포하는 창리층에 해당되며, 주로 흑색 내지 회색과 녹색의 점판암으로 이루어져 있다. 각각의 시추코어에서 창리층을 구성하는 주요한 암상의 변화뿐만 아니라 일부 구간에 걸쳐 석영세맥과 광화유체 내지 열수에 의한 각력화 작용, 녹니석화 작용 및 이와 관련된 열수변질의 증거들이 관찰된다.
연구지역의 광상은 창리층 내에 발달되는 열극을 충진하여 형성된 전형적인 맥상광상으로 본 역에 수개조의 함금석영맥들이 발달한다. 맥의 주향은 주로 N10º-25ºW, N5º -20ºE 방향으로 우세하게 발달하며, 맥폭은 대부분 0.
연구지역인 진산금광상은 행정구역상 충청남도 금산군 진산면 석막리, 지리좌표상으로는 동경 127º 21' 11'' , 북위 36º 06' 00'' 부근에 위치한 열수맥상광상이다.
이론/모형
광석의 품위를 산정하기 위해 신갱 1개, 본갱 3개, 양하판 10개, 특호맥 1개와 기존 조사보고서(KMPC, 1985)에서 고품위(Au, 317 g/t) 함금석영맥이 배태되어 있는 것으로 보고된 특호맥 하부 3개 시추공의 착맥 구간 및 단층비지 시료 6개, 그리고 비중선별된 정광 시료 1개 등 총 22개 시료에 대한 품위분석을 실시하였다. 분석은 건식시금법(fire assay)으로 수행되었으며, 분석을 위한 시료분쇄 및 분말화 작업 모두 한국지질자원연구원에서 진행하였다. 각각의 시료에 대한 분석결과를 정리하면 Table 1과 같다.
성능/효과
상기 3개의 코어들에서 관찰되는 특징들을 요약하면 다음과 같다.1) 암상은 주로 암회색 내지 녹회색, 또는 밝은 회색을 띠는 점판암(slate)으로 구성되며, 2) 시추공에 따라 다소 차이는 있지만 약 심도 100m에서 120m 사이의 구간을 전후로 여러 매의 소규모 단층비지대가 잘 발달해 있음이 관찰된다. 단층비지대는 단층운동에 수반된 마찰에 의한 마모로 인해 점토화된 것을 의미하여, 색깔은 주로 암흑색 내지 짙은 암회색을 띈다.
단층비지대는 단층운동에 수반된 마찰에 의한 마모로 인해 점토화된 것을 의미하여, 색깔은 주로 암흑색 내지 짙은 암회색을 띈다. 3) 단층비지대를 중심으로 수 m이상의 두꺼운 파쇄대 또는 점토광물과 같은 열수변질대가 빈번히 관찰된다. 4) 진산-C시추코어에서는 다른 시추공과 달리 두꺼운 석영맥이 관찰되지 않으나 부분적으로 얇은 세맥이 심도 30m부근부터 150m까지 폭 넓게 관찰된다.
3) 단층비지대를 중심으로 수 m이상의 두꺼운 파쇄대 또는 점토광물과 같은 열수변질대가 빈번히 관찰된다. 4) 진산-C시추코어에서는 다른 시추공과 달리 두꺼운 석영맥이 관찰되지 않으나 부분적으로 얇은 세맥이 심도 30m부근부터 150m까지 폭 넓게 관찰된다. 5) 시추코어들에서는 다중의 구조운동을 시사하는 운동학적 지시자들이 관찰되며, 특히 최소 2회 이상의 석영세맥 형성시기가 존재한 것으로 판단된다.
4) 진산-C시추코어에서는 다른 시추공과 달리 두꺼운 석영맥이 관찰되지 않으나 부분적으로 얇은 세맥이 심도 30m부근부터 150m까지 폭 넓게 관찰된다. 5) 시추코어들에서는 다중의 구조운동을 시사하는 운동학적 지시자들이 관찰되며, 특히 최소 2회 이상의 석영세맥 형성시기가 존재한 것으로 판단된다. 6) 단층대와 석영세맥들이 군집을 이루며 발달하는 구간을 따라 모암의 열수변질 흔적들이 빈번히 관찰되는 것으로 미루어 볼 때, 취성변형작용의 결과로 형성된 단층 및 절리와 같은 단열구조들이 유체유동의 주요한 통로역할을 했음을 지시할 뿐만 아니라 이후의 단층재활 시 이들이 상대적인 약대로 작용하였음을 지시한다(Henley and Adams, 1992; Cox, 1995; Pollard and Aydin, 1988).
이는 기존에 이 광산과 관련하여 구전되는 괴상의 자연금 산출보고와도 연관이 있을 것으로 판단된다. 넷째, 현재 갱도에 노출된 석영맥에서 황화광물이나 금의 함량을 거의 확인할 수 없었던 것은 이전의 채굴과정에서 현재 고도에서의 함금석영맥에 대한 채굴은 이미 대부분 이루어졌다는 것을 의미하며, 부분적으로 부광대를 형성하는 곳을 중심으로 소규모의 채굴이 이루어졌던 것으로 평가된다. 다섯째, 심부의 시추자료에서 금의 품위가 높게 나오고 있기 때문에 하부맥을 대상으로 추가적인 정밀시추와 탐광이 필요할 것으로 판단된다.
첫째, 석영맥의 두께가 두껍고 연장성이 매우 양호하다는 것은 유체유동의 통로역할을 하는 단층대를 따라 광맥이 발달하였음을 시사한다. 둘째, 금함량의 분석결과가 보여주는 바와 같이 금의 품위는 모든 석영맥에 고르게 분포하는 것이 아니라 부분적으로 농집된 양상을 보이며, 이는 KMPC(1985)의 시추조사 결과와도 유사하다. 셋째, 시추코어 분석결과에서 신선한 석영맥보다는 열수변질부나 단층점토 부분에 금함량이 높게 나타나고 있는 것은 단층의 재활성과 관련된 열수작용이나 이후의 유체이동에 의해 금이 재동되어 농집되었을 가능성을 시사하고 있다.
둘째, 금함량의 분석결과가 보여주는 바와 같이 금의 품위는 모든 석영맥에 고르게 분포하는 것이 아니라 부분적으로 농집된 양상을 보이며, 이는 KMPC(1985)의 시추조사 결과와도 유사하다. 셋째, 시추코어 분석결과에서 신선한 석영맥보다는 열수변질부나 단층점토 부분에 금함량이 높게 나타나고 있는 것은 단층의 재활성과 관련된 열수작용이나 이후의 유체이동에 의해 금이 재동되어 농집되었을 가능성을 시사하고 있다. 이는 기존에 이 광산과 관련하여 구전되는 괴상의 자연금 산출보고와도 연관이 있을 것으로 판단된다.
이번 연구에서 특호맥 하부 연장의 시추시료에 대한 금함량 분석결과 황화광물의 산출이 미미한 경우라도 석영맥 주변의 점토층을 따라 금의 함량이 높게 나타나고 있어서 단층의 재활성에 의한 광맥의 교란이나 이차적인 열수작용이 있었음을 시사하고 있다. 즉, 이들의 높은 품위는 1차적인 광화작용 이후 재활된 단층 활동에 수반된 열수나 이후의 단층대를 따른 지하수 유입에 의해 단층점토를 중심으로 재동된 금이 농집된 것으로 판단된다.
이상의 지질조사와 금함량 분석결과를 종합하면 몇가지 특징과 향후 개발방향을 제시할 수 있다. 첫째, 석영맥의 두께가 두껍고 연장성이 매우 양호하다는 것은 유체유동의 통로역할을 하는 단층대를 따라 광맥이 발달하였음을 시사한다. 둘째, 금함량의 분석결과가 보여주는 바와 같이 금의 품위는 모든 석영맥에 고르게 분포하는 것이 아니라 부분적으로 농집된 양상을 보이며, 이는 KMPC(1985)의 시추조사 결과와도 유사하다.
후속연구
이는 Jinsan-S 시추코어의 석영맥에서 관찰된 양상과 일치한다. 갱내에서 관찰되는 좌수 주향이동 성분을 가지는 단층과 역이동 감각을 가지는 단층들의 시공간적인 발달관계 및 야외노두 상에서의 연장에 대한 조사를 바탕으로 시추탐광으로부터 추정된 부광대의 공간분포와 이들 단층운동들과의 연관성에 대한 추가적인 조사가 필요할 것으로 판단된다.
넷째, 현재 갱도에 노출된 석영맥에서 황화광물이나 금의 함량을 거의 확인할 수 없었던 것은 이전의 채굴과정에서 현재 고도에서의 함금석영맥에 대한 채굴은 이미 대부분 이루어졌다는 것을 의미하며, 부분적으로 부광대를 형성하는 곳을 중심으로 소규모의 채굴이 이루어졌던 것으로 평가된다. 다섯째, 심부의 시추자료에서 금의 품위가 높게 나오고 있기 때문에 하부맥을 대상으로 추가적인 정밀시추와 탐광이 필요할 것으로 판단된다. 특히, 석영맥보다는 단층 점토에서 금이 많이 농집되어 있기 때문에 2차적인 단층운동에 의해 재활된 단층대에 대한 더욱 집중적인 조사가 요구된다.
이는 1차적인 광화작용 이후에 단층의 재활성과 수반된 열수작용이나 유체이동에 의해 금이 재동되었을 가능성을 지시한다. 이는 구조적으로 복잡하고 불규칙한 광체의 발달을 지시하며, 이는 단층의 재활성과 유체유동특성을 고려한 보다 정밀하고 체계적인 탐사가 필요함을 시사한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
진산금광상의 위치는?
연구지역인 진산금광상은 행정구역상 충청남도 금산군 진산면 석막리, 지리좌표상으로는 동경 127º 21' 11'' , 북위 36º 06' 00'' 부근에 위치한 열수맥상광상이다. 이 광상에 대해서는 시추조사(KMPC, 1985)와 유체포유물 및 안정동위원소 연구(Youn et al.
금속자원의 확보를 위해 진행중인 노력은?
특히 첨단산업의 발전과 국제광물자원의 급격한 가격변동으로 원료자원의 안정적 수급이 요구되는 상황에서 해외자원 못지 않게 국내자원의 확보 노력도 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 관점에서 최근 국내의 기존 광화대 및 광상에 대한 탐사 및 재평가가 진행되어 오고 있다. 특히 금은 산업적가치뿐만 아니라 꾸준한 안정자산으로 인식되면서 그 수요가 지속적으로 증가하고 있는 중요한 자원이다.
진산금광산은 어떤 광산인가?
충청남도 금산에 위치한 진산금광산은 옥천층군에 속하는 창리층 내에 발달한 열극대를 충진한 수개 조의 석영맥으로 구성된 열수맥상광상이다. 본 연구에서는 신갱, 본갱, 양하판, 특호맥 등 4개의 주요 갱도를 대상으로 지질광상 및 지질구조조사, 시추코어 분석, 그리고 주요 광맥의 발달상태와 품위를 파악하여 향후 효율적인 탐사 및 개발 방향을 제시하고자 하였다.
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