[논문]하동-산청 회장암체 내 부존하는 하동 함 철-티탄 광체의 광화작용

이인경; 전영식; 최상훈

doi:10.9719/eeg.2017.50.1.35

하동-산청 회장암체 내 부존하는 하동 함 철-티탄 광체의 광화작용
Ore Mineralization of The Hadong Fe-Ti-bearing Ore Bodies in the Hadong-Sancheong Anorthosite Complexes 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.50 no.1, 2017년, pp.35 - 44

이인경 (충북대학교, 지구환경과학과) , 전영식 (충북대학교, 지구환경과학과) , 최상훈 (충북대학교, 지구환경과학과)

초록
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하동-산청 회장암체는 영남육괴의 남서부에 선캠브리아기 지리산 편마암 복합체의 변성암류를 기반암으로 차노카이트(charnockite)와 함께 분포하며, 주변에는 중생대 화성암류가 관입 산출한다. 하동-산청 회장암체는 중생대 쥬라기의 섬장암을 경계로 북서쪽의 산청 회장암체와 남쪽의 하동 회장암체로 구분된다. 광체는 하동 회장암체 내에 남북방향으로 약 14 km의 연장을 보이며 단속적으로 산출되는 하동 함 철-티탄 암맥상 광체이다. 하동 함 철-티탄 암맥상 광체 내에는 함-철 산화광물인 자철석(magnetite) 및 티탄철석(ilmenite) 과 함께 함 티탄 광물들(금홍석(rutile) 과 티타나이트(titanite))과 소량의 황화광물들(자류철석, 황철석, 황동석, 섬아연석 등)이 수반하여 산출된다. 하동 함 철-티탄광체의 광화작용은 초기 자철석-티탄철석의 공생 산출로 시작되어 자철석-티탄철석 ${\rightarrow}$ 자철석-티탄철석-자류철석 ${\rightarrow}$ 티탄철석-자류철석-금홍석-티타니이트(${\pm}$황철석) ${\rightarrow}$ 황화광물의 공생관계를 보이며 진행되었다. 광체 내 공생관계와 및 열역학적 연구를 통하여 확인된 하동 함 철-티탄 광체의 초기 함 철-티탄 광화작용은 약 $10^{-11.8}{\sim}10^{-17.2}$ atm의 산소 분압조건($700^{\circ}C$)에서 $Fe_3O_4-FeS$ 상평형을 이루는 황 분압조건 (약 $10^0$ atm) 까지 황 분압의 증가에 의하여 진행되었으며, 그 후 황화광물의 산출은 산소 분압은 감소(${\geq}10^{-20.2}$ atm)되면서 황 분압이 증가(${\geq}10^0$ atm) 하는 환경에서 진행되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Hadong-Sancheong Proterozoic anorthosite complex occurs in the southwestern region of the Ryongnam massif. The geology of the area mainly consists of metamorphic rocks of the Jirisan metamorphic complex as basement rocks, charnockite, and the Hadong-Sancheong anorthosite, which are intruded by the Mesozoic igneous rocks. Hadong-Sancheong anorthosite complex is divided into the Sancheong anorthosite and the Hadong anorthosite which occur at north-southern and south area of the Jurassic syenite, respectively. The Hadong Fe-Ti-bearing dike-like ore bodies developed intermittently in the Hadong anorthosite with north-south direction and extend about 14 km. The Hadong Fe-Ti-bearing ore bodies consist mainly of magnetite and ilmenite with rutile, titanite, and minor amounts of sulfides(pyrrhotite, pyrite, chalcopyrite and sphalerite). The Hadong Fe-Ti-bearing ore bodies show a paragenetic sequence of magnetite-ilmenite ${\rightarrow}$ magnetite-ilmenite-pyrrhotite ${\rightarrow}$ ilmenite-pyrrhotite-rutile-titanite(and/or pyrite) ${\rightarrow}$ sulfides. Equilibrium thermodynamic interpretation of the mineral paragenesis and assemblages indicate that early Fe-Ti-bearing ore mineralization in the ore bodies occurs at about $700^{\circ}C$ which corresponds to oxygen fugacity of about $10^{-11.8}{\sim}10^{-17.2}$ atm with the decrease tendency of sulfur fugacity to about $10^0$ atm as equilibrium of $Fe_3O_4-FeS$. The change of ore mineral assemblages from Fe-Ti-bearing minerals to sulfides in late ore mineralization of the ore bodies indicates that oxygen fugacity would have slightly decreased to ${\geq}10^{-20.2}$ atm and increased sulfur fugacity to ${\geq}10^0$ atm.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 하동-산청 회장암체 내에 산출되는 하동 함 철-티탄 광체에 대한 광물·광상학적 연구와 함께 지화학적 연구를 수행하여 광체 내 금속광화작용에 대한 광상학적 부존특성과 생성환경을 규명하고자 한다.

제안 방법

이러한 금속광화작용의 온도 조건과 주 광석광물인 티탄철석을 비롯한 함 티탄 광물 및 수반 금속광물의 공생관계를 이용하여 산소 분압 조건과 황 분압 조건의 변화와 광화작용과의 상관관계를 살펴보기 위하여 하동 함철-티탄 광체의 주 광화 관련 온도 조건인 700℃와 600℃에서의 상평형을 이용한 산소 분압 및 황 분압조건의 변화를 해석하였다.
즉 초기의 Fe3O4-FeTiO3 및 Fe3O4- FeTiO3-FeS의 공생관계에 의하여 초기 온도 조건인 700℃에서의 산소 및 황 분압조건을 확인하였다(Fig. 8).
(1989)은 하동 회장암체 내에 분포하는 광체를 함 철-티탄 광물의 산출특성에 따라 산점상, 층상 및 괴상으로 분류하였다. 함 철-티탄 광물이 회장암내 유색광물의 함량에 따라 미립의 형태로 소량 산출되는 광체를 산점상 광체로, 층상형 회장암체로 분류된 암체 내에 함 철-티탄 광체가 사장석으로 구성된 층과 교호하여 수평층으로 산출되는 광체를 층상형 광체로 분류하였다. 또한 광석광물이 부화된 광체로 간극누적형 회장암체 내에 한정되어 산출되는 광체를 괴상형으로 명명하였다.

대상 데이터

1). 본 회장암체는 중생대의 섬장암을 경계로 북서쪽의 산청 회장암체와 남쪽의 하동 회장암체로 구분된다. 산청 회장암체는 마름모 내지 원형의 형태를 보이며, 하동 회장암체는 하동군 북천면 직전리를 최남단으로 옥종면, 단성면을 거쳐 산청군 안의 면까지 남북방향으로 길게 분포한다(Jeong, 1980; Fig.
이번 연구에서는 하동-산청 회장암체 내의 함 철-티탄광체들 중 대표적인 함 철-티탄 광체가 발달 분포하는 하동군 옥종면 청룡리, 월횡리 그리고 종화리에서 산출되는 광체를 대상으로 하였다(Fig. 2). 이들 광체들은 그 규모와 광석광물의 산출특성에는 차이가 있지만, 광체와 회장암의 경계가 명확한 암맥상 관입 접촉 특성이 관찰된다.

성능/효과

이상의 광물 산출 특성들을 종합하면 하동 함 철-티탄 암맥상 광체의 경우 초기 유색 규산염 광물들의 산출로 암맥광체의 생성이 시작되었으며 자철석-티탄철석의 산출로 시작된 금속 광화작용은 자철석-티탄철석→ 자철석-티탄철석-자류철석 → 티탄철석-자류철석-금홍석 → 티탄철석-자류철석-티타나이트(±황철석) → 황화광물의 공생관계를 보이며 진행되었다(Fig. 7).
중립 내지 세립으로 산출하는 금홍석의 경우 괴상의 티탄철석과 용리조직을 보이거나 티탄철석 균열부를 충진하여 산출한다. 특히, 금홍석과 용리조직을 보이는 티탄철석의 경우 균열부 또는 입자 내에 본 광맥 광화작용 최후기에 산출하는 황화광물의 산출이 특징적으로 관찰되어 티탄철석 주 광화시기의 후기에 산출된 것으로 확인된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하동-산청 회장암체는 어떻게 구분할 수 있는가?	하동-산청 회장암체는 영남육괴의 남서부에 선캠브리아기 지리산 편마암 복합체의 변성암류를 기반암으로 차노카이트(charnockite)와 함께 분포하며, 주변에는 중생대 화성암류가 관입 산출한다. 하동-산청 회장암체는 중생대 쥬라기의 섬장암을 경계로 북서쪽의 산청 회장암체와 남쪽의 하동 회장암체로 구분된다. 광체는 하동 회장암체 내에 남북방향으로 약 14 km의 연장을 보이며 단속적으로 산출되는 하동 함 철-티탄 암맥상 광체이다.
	하동-산청 지역 회장암체에 대한 선행연구는 무엇이 있는가?	국내 학자들에 의한 회장암체의 본격적인 연구는 Son and Cheong(1972) 에 의해 처음으로 수행되었으며, Jeong(1980) 에 의해 하동-산청 회장암체로 명명되었다. 그 후 하동-산청 회장암체에 대한 암석학적, 지구화학적 연구가 다수 수행되었다 (Jeong, 1982; Jeong et al., 1989; Kwon and Jeong, 1990; Jeonget al., 1991; Lee et al., 1999; Park et al., 2001; Park et al., 2004; Ko, 2006). 이들은 회장암체의 산출특성, 주변 산출암상과의 관계 및 암석화학 특성 등을 검토하여 하동-산청 회장암체의 성인을 제시하였다. 하동-산청 회장암체의 생성과 관련된 연대 측정 결과에 의하면, 하동-산청 회장암은 대표적 회장암의 분류 유형 중 원생대 massif형 회장암(Proterozoic massiftype anorthosite)에 해당되는 것으로 해석되었다(Kwon and Jeong, 1990; Lee et al., 1999; Park et al., 2004).
	회장암이란 무엇인가?	회장암(anorthosite)이란 사장석의 함량이 90% 이상이고 고철질 광물의 함량이 10% 미만인 심성암을 의미한다(Ashwal, 1993).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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