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문제 정의
- 본 연구에서는 밀양납석광상 주변의 안산암질암내에 나타나는 변질대별 광물조성, 지화학적 결과의 특징을 이용하여, 본 광상이 열수작용에 의해 형성되었음을 규명하고, 이상의 결과로부터 가능한 생성환경을 유추하여 보았다.
- 본 연구에서는 밀양납석광상 주변의 지표조사와 시추를 통하여 채취한 시료들의 광물조성과 화학조성을 분석한 결과를 토대로 수평⋅수직적인 열수변질 양상을 조사하여 광상 형성의 환경을 연구하였다
제안 방법
- X-선회절분석은 경상대학교 지구환경과학과에서 보유하고 있는 고분해능 X-선 회절분석기(X-Ray Diffractometer, Siemens/Brucker D5005)를 이용하였다. 분석에는 흑연 단색화된 파장(CuKα = 1.
- 채취된 시료들의 광물조성을 확인하기 위하여 현미경관찰을 위한 박편제작 및 X-선 회절분석을 실시하였다. 그리고 현미경에서 식별이 어려운 광물 및 광석광물과 수반광물들의 화학조성을 알아보기 위하여 전자현미분석기(Electron Probe Micro-Analyzer)를 이용하였다. 이들 분석결과를 근거로 변질대를구분하였고, 구분된 변질대의 지화학적 특성을 해석하기 위하여 21개의 시료에 대하여 X-선 형광분석을 통한 주성분분석을 실시하였다.
- 납석광체 탐광을 위하여 굴진된 96-6, 96-8,97-2 등 3개의 시추코어로부터 확인된 수직적인 열수변질 양상을 연구하였다. 각 시추공의 위치는 Fig.
- 밀양납석광상 주변의 변질 양상을 강이질변질대,필릭변질대, 프로필라이트변질대 등 3가지로 구분하여 광체 주변부의 수평적 변질양상을 나타내었다(Fig. 2). 밀양납석광상의 수평적 열수변질대에 관한 분포는 극소수의 연구자들에 의하여 연구 되었지만 분포 양상은 서로 다르게 나타난다(Lee etal.
- 분석에는 흑연 단색화된 파장(CuKα = 1.5406Å)을 사용하였으며, 40 kV/40 mA, 3-50° 2-theta 구간에서 주사간격 0.01, 주사시간 1초, 스텝-스캔 방식의 조건으로 분석을 실시하여 회절값을 기록하였다.
- 그리고 현미경에서 식별이 어려운 광물 및 광석광물과 수반광물들의 화학조성을 알아보기 위하여 전자현미분석기(Electron Probe Micro-Analyzer)를 이용하였다. 이들 분석결과를 근거로 변질대를구분하였고, 구분된 변질대의 지화학적 특성을 해석하기 위하여 21개의 시료에 대하여 X-선 형광분석을 통한 주성분분석을 실시하였다.
- 주성분분석은 경상대학교 공동실험실습관의 파장분산형 X-선 형광분석기(Wavelength DispersiveX-Ray Fluorescence Spectrometer, Brucker S8 TIGER)를 이용하여 시료를 구성하는 화학성분들의 정량분석을 실시하였다. 분석은 용제와 시료를10 : 1로 혼합하여 고온에서 용융시켜 KATANAX사의 K2 Prime을 이용하여 glass bead를 만들어 실시하였으며, 표준시료는 Bruker AXS에서 구입한 GEO-QUANT M을 사용하였다.
- 채취된 시료들의 광물조성을 확인하기 위하여 현미경관찰을 위한 박편제작 및 X-선 회절분석을 실시하였다. 그리고 현미경에서 식별이 어려운 광물 및 광석광물과 수반광물들의 화학조성을 알아보기 위하여 전자현미분석기(Electron Probe Micro-Analyzer)를 이용하였다.
- 현미경 관찰 및 X-선 회절분석 결과를 근거로 열수변질작용에 의해 형성된 변질대를 구분하였다. 밀양납석광상 주변의 열수변질대는 엽납석-딕카이트로 구성된 강이질변질대, 견운모로 구성된 필릭변질대, 녹니석으로 구성된 프로필라이트변질대로 구분된다(Fig.
대상 데이터
- 밀양납석광상 주변의 열수변질 양상을 조사하기 위하여 연구지역 내의 지표시료와 시추시료를 채취하였다(Fig. 2). 지표시료는 지표지질조사를 통하여 채취한 29개와 다이아스포어 단괴 3개 등 총 32개를 이용하였고, 시추 시료는 한국광물자원공사에서 1997년과 1998년에서 실시한 3개의 시추공 96-6, 96-8, 97-2에서 각각 37개, 22개, 55개의부시료를 획득하여 활용하였다.
- 본 연구 대상인 밀양납석광상은 경상열수변질대의 중앙부에 위치하며, 지질은 주사산 안산암류에 속하는 안산암질 응회암과 밀양안산암으로 구성되어있다. 유천 도폭(1988)에서 광상 주변부는 주로 안산암질 응회암으로 구성되고, 외곽을 비현정질 안산암이 둘러싼 형태로 나타나는 것으로 알려졌으나(Hong and Choi, 1988), 밀양납석광상 주변에 대한 자세한 지질 조사 결과, 밀양납석광상을 중심으로 안산암질 응회암과 밀양안산암이 동서로 나뉘어 나타나는 것으로 보고되었다(Lee et al.
- 주성분분석은 경상대학교 공동실험실습관의 파장분산형 X-선 형광분석기(Wavelength DispersiveX-Ray Fluorescence Spectrometer, Brucker S8 TIGER)를 이용하여 시료를 구성하는 화학성분들의 정량분석을 실시하였다. 분석은 용제와 시료를10 : 1로 혼합하여 고온에서 용융시켜 KATANAX사의 K2 Prime을 이용하여 glass bead를 만들어 실시하였으며, 표준시료는 Bruker AXS에서 구입한 GEO-QUANT M을 사용하였다.
- 01, 주사시간 1초, 스텝-스캔 방식의 조건으로 분석을 실시하여 회절값을 기록하였다. 전자현미분석은 경상대학교 공동실험실습관에서 운영 중인 에너지분산형 분광분석기(Energy Dispersive Spectrometer)가 부착된 전자현미분석기(JEOL JXA8100)를 이용하였다. 이때 분석조건은 15 Kv/1.
- 2). 지표시료는 지표지질조사를 통하여 채취한 29개와 다이아스포어 단괴 3개 등 총 32개를 이용하였고, 시추 시료는 한국광물자원공사에서 1997년과 1998년에서 실시한 3개의 시추공 96-6, 96-8, 97-2에서 각각 37개, 22개, 55개의부시료를 획득하여 활용하였다. 각 시추공의 시추심도는 96-6의 경우 해발 고도 259 m에서 110 m까지, 96-8은 해발 고도 287 m에서 110 m까지,97-2는 해발 고도 228 m에서 150 m 깊이까지 시추되었다.
성능/효과
- (1) 밀양납석광상의 변질대는 광물조합을 통하여강이질변질대, 필릭변질대, 프로필라이트변질대로 구분되며, 납석광체에 해당하는 강이질변질대의 주 구성광물은 엽납석이며 대부분 엽납석-딕카이트또는 엽납석-딕카이트-석영의 광물조합으로 산출된다. 필릭변질대는 주로 견운모-석영-딕카이트를 수반하며, 프로필라이트변질대는 녹니석-석영을 주로 수반한다.
- (2) 연구지역의 지표상에서 강이질변질대는 북부광체 및 남부광체 지역과 연구지역 남동쪽에서 나타나며, 필릭변질대는 강이질변질대 주변으로 넓은 지역에 걸쳐 발달한다. 프로필라이트변질대는 북부광체와 남부광체 사이에 해당하는 지역에서 나타난다
- (3) 연구지역 심부의 변질양상은 상부에 프로필라이트변질대와 필릭변질대가 렌즈상으로 호층을 이루고 있으며, 그 하부에 강이질변질대가 나타남을 알 수 있다. 또한 각 변질대가 서로 호층을 이루며 반복적으로 나타나는 것을 통하여 연구지역의 납석광체는 수차례에 걸친 열수변질작용의 결과일 것으로 추정된다
- (4) 납석광체인 강이질변질대의 수평적⋅수직적변질양상을 통하여 연구지역 내 납석광체는 현재 채광이 이루어지고 있는 지표광체로부터 남쪽-남동쪽 심부에 이르기까지 대규모 광체가 발달할 가능성이 큰 것으로 사료된다
- (5) 변질암의 주성분분석 결과, 각 변질대 별SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O, MgO 및 작열감량의 함량은 변질대별로 유동성을 보여주며, 이러한 결과는 각 변질대의 광물조성을 반영한다. 특히 작열감량과 Al2O3 함량의 거동은 납석광상이 열수변질작용에 의하여 형성되었음을 강하게 지시한다.
- (6) 연구지역 내 납석광체의 광물조합과 2M형엽납석의 산출 등으로 추정할 수 있는 밀양납석광상의 형성 온도는 대략 300-350℃ 내외일 것으로 추정된다
- 75 wt%의 평균함량을 가진다. SiO2는 Al2O3와 대체적으로 부의 상관관계를 가지지만 각 변질대별 변화양상을 뚜렷하게 반영하지는 못하는 것으로 나타났다(Fig. 7).
- 즉 강이질변질대에서는 강한 가수분해반응에 의하여 엽납석-딕카이트 광물조합을 갖게 되며 이러한 가수분해반응은 풍화, 속성 및 변성작용에 비교적 안정한 원소인 Al3+를 용탈시키게 된다. 그 결과로 인하여본 광상에서는 Al2O3의 함량 변화가 관찰되었으며,이는 변질작용 시 Al2O3가 유동적이었음을 나타낸다. 이러한 현상은 필릭변질대와 강이질변질대에서의 작열감량이 낮게 나타나는 원인이 된다.
- , 2000). 기존의 연구에서 사용된 시추 코어의 위치는 거의 대부분 밀양납석광상의 북쪽에 위치하고, 이번 연구에서 사용된 시추 코어는 광상의 남쪽에 있어, 직접적인 비교를 하기 힘들지만, 기존 연구 결과에 의하면 수직적 변질대는 주로 프로필라이트변질대와 필릭변질대가 나타나는데 비하여 이번 연구 결과에 따르면 강이질변질대와 필릭변질대가 주로 분포하고,프로필라이트변질대 상대적으로 적게 분포한다. 이를 통하여 밀양납석광상의 경우 현재 채광하고 있는 위치를 중심으로 북쪽보다 남쪽이 상대적으로더 심한 열수변질작용을 받은 것으로 생각된다
- 세 개의 시추코어를 연결하여 볼 때, 상부에서 녹니석대가 렌즈상으로 견운모대와 호층을 이루고 있다. 납석대는 시추공 97-2와 96-6에서 하부에서 남서측으로 큰 규모로 발달됨을 관찰하였으며, 더 나아가 변질대가 발달되어 있는 양상을 통해 남측으로 큰 규모로 연장되어 발달됨을 추정할 수 있다. 그리고 변질대가 서로 호층으로 나타나는 것으로 보아 일회의 광화작용에 의한 것이 아닌 여러 차례 중첩된 것으로 추정할 수 있다
- 열수용액의 성질은 각 열수변질대에서 나타나는 광물조합을 근거로 유추될 수 있다. 석영은 모든 변질대에서 모두 존재하며, 납석이나 카올리나이트가 우세한 강이질변질대에서는 프로필라이트변질대나 필릭변질대보다 수소이온의 활동도가 강한 산성 용액에 의해 변질작용이 일어났음을 알 수 있다. 밀양납석광상의 경우 중심부분의 강이질변질대에서 바깥쪽으로 필릭변질대, 프로필라이트변질대로 순차적으로 분포한다.
- 96-6 시추코어는 주로 강이질변질대가 나타나고 일부 구간에서 필릭변질대와 규화대가 존재하는 변질양상을 보이고 있다. 시추한 세 개의 코어 중에 가장 많이 열수변질 작용이 이루어진 것을 확인할 수 있다. 96-6 시추코어의 구성광물 중 황철석과 적철석은 다른 코어들과는 다르게 상부에는 적철석이 많이 존재하고 하부에는 황철석이 많이 존재하는 양상을 보이는데, 이는 필릭변질대에서 강이질변질대로 변질될수록 황철석을 포함하는 시료는 감소하고 적철석을 포함하는 시료가 증가하는 것을 나타낸다.
- 18 wt%로써 시추공 97-2에서 가장 높고 시추공 96-8에서 가장 낮게 나타나는데 이는 석영이 시추공 96-8의강이질변질대 내에서 많이 산출되지 않기 때문인것으로 판단된다. 필릭변질대의 경우 시추공 96-6에서 평균 63.37 wt%, 96-8에서 평균 47.53 wt%,97-2에서 평균 63.70 wt%의 SiO2 함량을 보이며,프로필라이트변질대의 경우 시추공 96-8과 97-2에서 각각 50.30, 44.75 wt%의 평균함량을 가진다. SiO2는 Al2O3와 대체적으로 부의 상관관계를 가지지만 각 변질대별 변화양상을 뚜렷하게 반영하지는 못하는 것으로 나타났다(Fig.
- 작열 감량(Loss On Ignition)은 열수변질이 진행됨에 따라 변질대별로 (OH)-를 갖는 견운모, 카올린, 납석 등 함수광물의 생성 증가로 프로필라이트변질대에서 필릭변질대와 강이질변질대로 변질작용이 심해짐에 따라 증가하여야 한다. 하지만 본연구의 분석 결과, 필릭변질대(4.37-12.13 wt%, 평균 7.01 wt%)와 강이질변질대(6.05-18.28 wt%, 평균 10.04 wt%)는 프로필라이트변질대(7.8-14.73 wt%, 평균 10.53 wt%)에 비하여 낮은 작열감량을 가진다(Table 2). 이는 Al2O3 함량이 고정된 것이 아니고 유동적인 것에 기인한 것으로 해석되며(Leeet al.
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