성도 연-아연광상은 옥천층군 화전리층의 석회암을 교대한 스카른광체와 모암내 열극을 충진한 열수맥상광체로 구분된다. 스카른광물은 헤덴버자이트(hedenbergite) 계열의 휘석이 대부분이며, 그로슐라(grossular)와 안드라다이트(andradite)가 진동누대구조를 보이는 석류석, 그리고 소량의 규회석, 투각섬석, 녹염석 등이 산출되어 환원환경에서 정출된 것으로 보인다. 스카른광체에서는 섬아연석 및 방연석이 우세하고 황철석, 자류철석, 황동석이 소량 수반되며, 열수맥상광체에서는 유비철석, 섬아연석, 황동석 및 황철석과 더불어 방연석, 자연비스무스 및 황석석(stannite)이 소량 수반된다. 스카른광체에서 암회색 섬아연석의 FeS 함량은 평균 17.4 mole%, 적갈색 섬아연석은 3.6 mole%이고, 열수맥상광체에서는 10.3 mole%를 나타낸다. 이들을 국내 주요 금속광상의 FeS-MnS-CdS 함량비와 비교한 결과 스카른광체는 연-아연, 열수맥상광체는 금-은 광상 영역에 도시된다. 열수맥상광체에서 산출되는 유비철석의 As 함량은 초기 31.93~33.00 at.%에서 중기 29.58~30.21 at.%로 가면서 점차 감소하며, 이에 따른 광화온도와 황분압은 초기 $441{\sim}490^{\circ}C$, $10^{-6}{\sim}10^{-4.5}atm.$와 중기 $330{\sim}364^{\circ}C$, <$10^{-8}atm.$에 해당한다. 섬아연석과 공생하는 황석석의 Fe와 Zn 조성비를 이용한 광물상 평형온도는 $236{\sim}254^{\circ}C$의 범위를 보인다. 스카른광체 황화광물의 황동위원소 조성은 5.4~7.2‰, 열수맥상광체는 5.4~8.4‰로서 화성기원과 유사하거나 다소 높은 값을 나타내어 광상을 형성시킨 황이 대체로 마그마에서 유래되었으나 일부 모암의 영향을 받았음을 시사한다. 그러나, 스카른광체와 열수맥상광체에서의 황동위원소평형온도가 각각 $549^{\circ}C$와 $487^{\circ}C$로서 상평형온도 보다 현저히 높게 나타나고 있어서 이들이 동위원소적으로 충분한 평형을 이루지 못한 것으로 추정된다.
성도 연-아연광상은 옥천층군 화전리층의 석회암을 교대한 스카른광체와 모암내 열극을 충진한 열수맥상광체로 구분된다. 스카른광물은 헤덴버자이트(hedenbergite) 계열의 휘석이 대부분이며, 그로슐라(grossular)와 안드라다이트(andradite)가 진동누대구조를 보이는 석류석, 그리고 소량의 규회석, 투각섬석, 녹염석 등이 산출되어 환원환경에서 정출된 것으로 보인다. 스카른광체에서는 섬아연석 및 방연석이 우세하고 황철석, 자류철석, 황동석이 소량 수반되며, 열수맥상광체에서는 유비철석, 섬아연석, 황동석 및 황철석과 더불어 방연석, 자연비스무스 및 황석석(stannite)이 소량 수반된다. 스카른광체에서 암회색 섬아연석의 FeS 함량은 평균 17.4 mole%, 적갈색 섬아연석은 3.6 mole%이고, 열수맥상광체에서는 10.3 mole%를 나타낸다. 이들을 국내 주요 금속광상의 FeS-MnS-CdS 함량비와 비교한 결과 스카른광체는 연-아연, 열수맥상광체는 금-은 광상 영역에 도시된다. 열수맥상광체에서 산출되는 유비철석의 As 함량은 초기 31.93~33.00 at.%에서 중기 29.58~30.21 at.%로 가면서 점차 감소하며, 이에 따른 광화온도와 황분압은 초기 $441{\sim}490^{\circ}C$, $10^{-6}{\sim}10^{-4.5}atm.$와 중기 $330{\sim}364^{\circ}C$, <$10^{-8}atm.$에 해당한다. 섬아연석과 공생하는 황석석의 Fe와 Zn 조성비를 이용한 광물상 평형온도는 $236{\sim}254^{\circ}C$의 범위를 보인다. 스카른광체 황화광물의 황동위원소 조성은 5.4~7.2‰, 열수맥상광체는 5.4~8.4‰로서 화성기원과 유사하거나 다소 높은 값을 나타내어 광상을 형성시킨 황이 대체로 마그마에서 유래되었으나 일부 모암의 영향을 받았음을 시사한다. 그러나, 스카른광체와 열수맥상광체에서의 황동위원소평형온도가 각각 $549^{\circ}C$와 $487^{\circ}C$로서 상평형온도 보다 현저히 높게 나타나고 있어서 이들이 동위원소적으로 충분한 평형을 이루지 못한 것으로 추정된다.
The Seongdo Pb-Zn deposit, located in the northwestern part of the Ogcheon Metamorphic Belt, consists of skarn ore replacing limestone within the Hwajeonri Formation of Ogcheon Group and hydrothermal vein ore filling the fracture of host rock. Skarn minerals comprise mostly hedenbergitic pyroxene, g...
The Seongdo Pb-Zn deposit, located in the northwestern part of the Ogcheon Metamorphic Belt, consists of skarn ore replacing limestone within the Hwajeonri Formation of Ogcheon Group and hydrothermal vein ore filling the fracture of host rock. Skarn minerals comprise mostly hedenbergitic pyroxene, garnet displaying oscillatory zonal texture composed of grossular and andradite, and a small amount of wollastonite, tremolite, and epidote, indicating reducing condition of formation. Ore minerals of skarn ore include sphalerite and galena with a small amount of pyrite, pyrrhotite, and chalcopyrite. In hydrothermal vein ore, arsenopyrite, sphalerite, chalcopyrite, and pyrite occur with a small amount of galena, native Bi, and stannite. Chemical compositions of sphalerite vary from 17.4 mole% FeS in average for dark grey sphalerite, 3.6 mole% for reddish brown sphalerite in skarn ore, and to 10.3 mole% FeS in hydrothermal vein ore. In comparison with representative metallic deposits in South Korea on the FeS-MnS-CdS diagram, skarn and hydrothermal vein ore plot close to the field of Pb-Zn deposits and Au-Ag deposits, respectively. Arsenic contents of arsenopyrite in hydrothermal vein ore decrease from 31.93~33.00 at.% in early stage to 29.58~30.21 at.% in middle stage, and their corresponding mineralizing temperature and sulfur fugacity are $441{\sim}490^{\circ}C$, $10^{-6}{\sim}10^{-4.5}atm$. and $330{\sim}364^{\circ}C$, <$10^{-8}atm$. respectively. Phase equilibrium temperatures calculated from Fe and Zn contents for coexisting sphalerite and stannite in hydrothermal vein are $236{\sim}254^{\circ}C$. Sulfur isotope compositions are 5.4~7.2‰ for skarn ore and 5.4~8.4‰ for hydrothermal vein ore, being similar or slightly higher to magmatic sulfur, suggesting that ore sulfur was mostly of magmatic origin with partial derivation from host rocks. However, much higher sulfur isotope equilibrium temperatures of $549^{\circ}C$와 $487^{\circ}C$, respectively for skarn ore and hydrothermal ore, than those estimated from phase equilibria imply that isotopic equilibrium has not been fully established.
The Seongdo Pb-Zn deposit, located in the northwestern part of the Ogcheon Metamorphic Belt, consists of skarn ore replacing limestone within the Hwajeonri Formation of Ogcheon Group and hydrothermal vein ore filling the fracture of host rock. Skarn minerals comprise mostly hedenbergitic pyroxene, garnet displaying oscillatory zonal texture composed of grossular and andradite, and a small amount of wollastonite, tremolite, and epidote, indicating reducing condition of formation. Ore minerals of skarn ore include sphalerite and galena with a small amount of pyrite, pyrrhotite, and chalcopyrite. In hydrothermal vein ore, arsenopyrite, sphalerite, chalcopyrite, and pyrite occur with a small amount of galena, native Bi, and stannite. Chemical compositions of sphalerite vary from 17.4 mole% FeS in average for dark grey sphalerite, 3.6 mole% for reddish brown sphalerite in skarn ore, and to 10.3 mole% FeS in hydrothermal vein ore. In comparison with representative metallic deposits in South Korea on the FeS-MnS-CdS diagram, skarn and hydrothermal vein ore plot close to the field of Pb-Zn deposits and Au-Ag deposits, respectively. Arsenic contents of arsenopyrite in hydrothermal vein ore decrease from 31.93~33.00 at.% in early stage to 29.58~30.21 at.% in middle stage, and their corresponding mineralizing temperature and sulfur fugacity are $441{\sim}490^{\circ}C$, $10^{-6}{\sim}10^{-4.5}atm$. and $330{\sim}364^{\circ}C$, <$10^{-8}atm$. respectively. Phase equilibrium temperatures calculated from Fe and Zn contents for coexisting sphalerite and stannite in hydrothermal vein are $236{\sim}254^{\circ}C$. Sulfur isotope compositions are 5.4~7.2‰ for skarn ore and 5.4~8.4‰ for hydrothermal vein ore, being similar or slightly higher to magmatic sulfur, suggesting that ore sulfur was mostly of magmatic origin with partial derivation from host rocks. However, much higher sulfur isotope equilibrium temperatures of $549^{\circ}C$와 $487^{\circ}C$, respectively for skarn ore and hydrothermal ore, than those estimated from phase equilibria imply that isotopic equilibrium has not been fully established.
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문제 정의
성도광상은 스카른 및 열극충진형 맥상광체가 함께 발달하는 연-아연 및 금-은 광상으로 알려져 있으나, KORES(1990)에 의한 주변지질 및 광상개요에 대한 간략한 보고만 있을 뿐 광상에 대한 체계적인 연구는 이루어진 바가 없다. 이에 본 연구에서는 성도광상의 지질, 광석광물의 종류와 산출양상, 광물화학 및 동위원소 특성을 통해 본 광상의 생성환경을 고찰하고자 한다.
가설 설정
2E-F). 상반맥에는 유비철석, 황철석, 섬아연석 및 황동석이 포함되는 반면, 하반맥에는 별다른 광석광물이 확인되지 않는다. 상반맥의 균열대를 따라 부분적으로 방해석 세맥이 충진되기도 한다.
3). 스카른 광화작용은 초기의 고온성 스카른광물 정출시기와 중기 및 후기의 황화광물 및 저온성 스카른광물이 정출하는 시기로 구분된다. 석회암을 교대하는 외성스카른으로 산출되는 스카른광물은 대부분 휘석과 석류석이며, 녹염석, 규회석 및 투각섬석 등이 수반된다(Fig.
제안 방법
광상을 형성시킨 황의 기원을 알아보고자 황화광물을 대상으로 황 안정동위원소 분석을 실시하였으며, 한국기초과학지원연구원 오창센터에서 원소분석기(Elemental Analyzer)를 결합한 안정동위원소질량분석기(Isotope Ratio Mass Spectrometer; Isoprime 100)를 이용하였고 분석정밀도는 약 ±0.2‰이다. 또한, 열수맥상광체의 생성시기를 알아보고자 석영맥 주변부에 산출되는 견운모를 대상으로 한국기초과학지원연구원 오창센터의 VG5400 불활성기체 질량분석기(Static Vacuum Mass Spectrometer)를 이용하여 K-Ar 연대측정을 실시하였다.
2‰이다. 또한, 열수맥상광체의 생성시기를 알아보고자 석영맥 주변부에 산출되는 견운모를 대상으로 한국기초과학지원연구원 오창센터의 VG5400 불활성기체 질량분석기(Static Vacuum Mass Spectrometer)를 이용하여 K-Ar 연대측정을 실시하였다.
성도광상 스카른광체에서 섬아연석 2개, 방연석과 황동석 각각 1개의 시료와 열수맥상광체에서 유비철석 3개, 황철석 4개, 황동석 3개, 섬아연석 2개 등 총 16개 시료에 대한 황 안정동위원소 조성을 분석하였다. 분석 결과 스카른광체의 δ34S 값은 5.
성도광상과 국내 주요 연-아연 및 금-은광상의 생성환경을 FeS-MnS-CdS 조성비를 이용하여 비교하였다(Fig. 12).
성도광상의 광화작용시기를 알아보기 위해 열수맥상광체의 석영맥 주변부에 변질산물로 산출되는 견운모에 대한 K-Ar 연대측정을 실시하였다. 분석시료의 K 함량이 4.
성도광상의 광화작용에 대한 온도와 황분압 조건을 광물공생관계에 따른 상평형관계 및 안정동위원소 평형온도 등을 이용하여 추정하였다. 유비철석은 침전환경에 따라 서로 치환관계에 있는 As와 S의 조성이 변하는 것으로 알려져 있으며, Fe-As-S계에서 황철석이나 자류철석과 공존하는 경우 유비철석 내 As의 함량을 이용하여 생성온도를 추정할 수 있다(Kretschmar and Scott, 1976).
연구지역에서 산출되는 대표적인 스카른 광물인 휘석과 석류석, 그리고 광석광물인 섬아연석, 유비철석, 연석 및 황석석에 대한 전자현미분석을 실시하였다. 휘석은 Jo1.
광상일대의 지질 및 광상의 산출상태를 알아보기 위해 야외조사를 수행하였으며, 스카른광체와 열수맥상광체의 주 채굴지 또는 버럭에서 광석 및 모암 시료를 채취하였다. 획득된 시료에 대한 육안 및 현미경관찰을 통해 광물의 공생관계 및 암석기재학적 특징을 파악하였다. 스카른 및 광석광물의 화학조성을 알아보기 위하여 경상대학교 공동실험실습관에서 보유하고 있는 JEOL사 JXA-8100을 이용하여 전자현미분석을 실시하였으며, 분석조건은 가속전압 15 keV, 전류 20 nA, 전자선지름 1 μm이다.
대상 데이터
광상일대의 지질 및 광상의 산출상태를 알아보기 위해 야외조사를 수행하였으며, 스카른광체와 열수맥상광체의 주 채굴지 또는 버럭에서 광석 및 모암 시료를 채취하였다. 획득된 시료에 대한 육안 및 현미경관찰을 통해 광물의 공생관계 및 암석기재학적 특징을 파악하였다.
데이터처리
획득된 시료에 대한 육안 및 현미경관찰을 통해 광물의 공생관계 및 암석기재학적 특징을 파악하였다. 스카른 및 광석광물의 화학조성을 알아보기 위하여 경상대학교 공동실험실습관에서 보유하고 있는 JEOL사 JXA-8100을 이용하여 전자현미분석을 실시하였으며, 분석조건은 가속전압 15 keV, 전류 20 nA, 전자선지름 1 μm이다.
이론/모형
동위원소적으로 평형을 이룬 황화광물은 황철석>섬아연석>황동석>방연석 순으로 δ34S 값이 감소하는 것으로 알려져 있어서(Faure, 1986) 이러한 조건을 갖춘 시료를 대상으로 Ohmoto and Rye(1979)가 제시한 지질온도계를 적용하였다. 그 결과 스카른광체(SDS-7)의 섬아연석-방연석은 549℃로 나타났고, 열수맥상광체(SDB-7)에서 공존하는 황철석-황동석은 487℃의 동위원소평형온도를 보인다(Table 7).
(2) 스카른광물은 헤덴버자이트 계열의 휘석이 주를 이루며 그로슐라-안드라다이트 계열의 석류석과 함께 규회석, 투각섬석, 녹염석 등이 소량 수반되는데, 이들은 대체로 환원환경에서 정출된 것으로 해석된다.
(3) 광석광물로는 스카른에서는 섬아연석 및 방연석과 소량의 황철석, 자류철석, 황동석이 산출되고, 열수맥상광체에서는 유비철석, 섬아연석, 황동석 및 황철석과 더불어 방연석, 자연비스무스 및 황석석이 소량 수반된다.
(4) 스카른광체 섬아연석은 황동석 병변을 포함하지 않으며, 암회색 섬아연석은 평균 17.4 mole% FeS, 적갈색 섬아연석은 평균 3.6 mole% FeS의 낮은 함량을 보인다. 황동석 병변이 두드러진 열수맥상광체의 섬아연석은 평균 10.
(5) 열수맥상광체에서 산출되는 유비철석의 As 함량은 초기 31.93~33.00 at.%에서 중기 29.58~30.21 at.%로 가면서 점차 감소하며, 이를 이용한 광화온도와 황분압은 초기 441~490℃, 10-6~10-4.5 atm.와 중기 330~364℃, <10-8 atm.에 해당한다. 광화중기 후반부의 섬아연석과 공생하는 황석석의 Fe와 Zn 조성비를 이용한 광물상 평형온도는 236~254℃의 범위를 보인다.
(6) 스카른광체 광석광물의 황동위원소 조성은 5.4~7.2‰, 열수맥상광체는 5.4~8.4‰로서 화성기원과 유사하거나 다소 높은 값을 나타내어 광상을 형성시킨 황이 대체로 마그마에서 유래되었으나 일부 모암의 영향을 받았음을 시사한다.
본 연구에서 분석한 광석시료를 구성하는 황화광물의 동위원소조성은 대부분 앞서 제시한 일반적인 평형상태의 동위원소조성 순서와 맞지 않거나 혹은 동위원소분별방정식을 적용한 온도가 비정상적으로 높거나 낮은 경우가 많다. 따라서 전체적으로 황화광물의 정출이 동위원소적으로 충분한 평형을 이루지 못하였던 것으로 추정되며, 이로 인해 황동위원소 평형온도 또한 실제와 차이를 보일 수 있는 것으로 여겨진다.
후속연구
, 2010)으로 모두 후기백악기에 속하고 있어 본 연구에서 구한 광화작용 시기와 거리가 있다. 스카른광체와 접하며 소규모 노출을 보이고 있는 섬록반암이 광화작용의 관계화성암으로 여겨지며 향후 스카른 및 열수유체의 진화특성과의 관련성을 파악하기 위해 본 암체에 대한 암석화학 및 동위원소 연구가 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스카른광물의 특징은 무엇인가?
성도 연-아연광상은 옥천층군 화전리층의 석회암을 교대한 스카른광체와 모암내 열극을 충진한 열수맥상광체로 구분된다. 스카른광물은 헤덴버자이트(hedenbergite) 계열의 휘석이 대부분이며, 그로슐라(grossular)와 안드라다이트(andradite)가 진동누대구조를 보이는 석류석, 그리고 소량의 규회석, 투각섬석, 녹염석 등이 산출되어 환원환경에서 정출된 것으로 보인다. 스카른광체에서는 섬아연석 및 방연석이 우세하고 황철석, 자류철석, 황동석이 소량 수반되며, 열수맥상광체에서는 유비철석, 섬아연석, 황동석 및 황철석과 더불어 방연석, 자연비스무스 및 황석석(stannite)이 소량 수반된다.
성도광상이 위치한 옥천층군 중앙부의 상부에 상부에 이원리층과 황강리층이 순차적으로 발달한 이후에는 무엇이 발생되는가?
1). 이후 이들 지층을 관입하여 백악기 화성암체인 흑운모화강암, 우백질 반상화강암, 그리고 화강반암이 산출된다(Lee and Kim, 1972).
성도 연-아연광상을 무엇으로 구분 할수있는가?
성도 연-아연광상은 옥천층군 화전리층의 석회암을 교대한 스카른광체와 모암내 열극을 충진한 열수맥상광체로 구분된다. 스카른광물은 헤덴버자이트(hedenbergite) 계열의 휘석이 대부분이며, 그로슐라(grossular)와 안드라다이트(andradite)가 진동누대구조를 보이는 석류석, 그리고 소량의 규회석, 투각섬석, 녹염석 등이 산출되어 환원환경에서 정출된 것으로 보인다.
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