[논문]삼광 금-은 광상에서 산출되는 함 티타늄 광물들의 산상 및 화학조성

유봉철

doi:10.22807/kjmp.2020.33.3.195

삼광 금-은 광상에서 산출되는 함 티타늄 광물들의 산상 및 화학조성
Occurrence and Chemical Composition of Ti-bearing Minerals from Samgwang Au-ag Deposit, Republic of Korea 원문보기

광물과 암석 = Korean journal of mineralogy and petrology, v.33 no.3, 2020년, pp.195 - 214

초록
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삼광 금-은 광상은 과거 한국에서 가장 큰 금-은 광상들 중의 하나였다. 이 광상은 선캠브리아기의 변성퇴적암류내에 발달된 열극대를 충진한 8개조의 석영맥으로 구성된 조산형 금-은 광상이다. 이 광상에서 함 티타늄 광물로는 설석, 티탄철석 및 금홍석이며 설석과 티탄철석은 모암에서만 산출되나 금홍석은 모암과 엽리상 석영맥에서 산출된다. 이들 광물들은 모암에선 흑운모, 백운모, 녹니석, 백색운모, 모나자이트, 저어콘 및 인회석과 엽리상 석영맥에선 백색운모, 녹니석 및 유비철석 등과 함께 산출된다. 설석은 최대 3.94 wt.% (Al₂O₃), 0.49 wt.% (FeO), 0.52 wt.% (Nb₂O₅), 0.46 wt.% (Y₂O₃) 및 0.43 wt.% (V₂O₅) 값을 갖는다. 이 설석은 0.06~0.14 (Fe/Al 비) 값으로 변성기원의 설석이고 X_Al (=Al/Al+Fe³⁺+Ti) 값이 0.06~0.15 값으로 저 함량 알루미늄 설석에 해당된다. 티탄철석은 최대 0.07 wt.% (ZrO₂), 0.12 wt.% (HfO₂), 0.26 wt.% (Nb₂O₅), 0.04 wt.% (Sb₂O₅), 0.13 wt.% (Ta₂O₅), 2.62 wt.% (As₂O₅), 0.29 wt.% (V₂O₅), 0.12 wt.% (Al₂O₃), 1.59 wt.% (ZnO)로써 As₂O₅ 함량이 높게 산출된다. 금홍석의 화학조성은 모암과 엽리상 석영맥에서 각각 최대 0.35 wt.%, 0.65 wt.% (HfO₂), 2.52 wt.%, 0.19 wt.% (WO₃), 1.28 wt.%, 1.71 wt.% (Nb₂O₃), 0.03 wt.%, 0.07 wt.% (Sb₂O₃), 0.28 wt.%, 0.21 wt.% (As₂O₅), 0.68 wt.%, 0.70 wt.% (V₂O₃), 0.48 wt.%, 0.59 wt.% (Cr₂O₃), 0.70 wt.%, 1.90 wt.% (Al₂O₃), 4.76 wt.%, 3.17 wt.% (FeO)로써 엽리상 석영맥의 금홍석에서 HfO₂, Nb₂O₃, As₂O₅, Cr₂O₃, Al₂O₃ 및 FeO 원소들의 함량이 모암의 금홍석보다 높지만 WO₃ 원소의 함량은 낮다. 이 미량원소들은 모암의 금홍석[(Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺) + Hf⁴⁺+(W⁵⁺, As⁵⁺, Nb⁵⁺) ⟵⟶; 2Ti⁴⁺+ V⁴⁺, 2Fe²⁺+(Al³⁺, Cr³⁺) + Hf⁴⁺+(W⁵⁺, As⁵⁺, Nb⁵⁺) ⟵⟶ 2Ti⁴⁺+2V⁴⁺], 엽리상 석영맥의 금홍석 [(Fe³⁺, Al³⁺) + As⁵⁺ ⟵⟶ Ti⁴⁺+ V⁴⁺, (Fe³⁺, Al³⁺) + As⁵⁺ ⟵⟶ Ti⁴⁺+Hf⁴⁺, 4(Fe³⁺, Al³⁺) ⟵⟶ Ti⁴⁺+(W⁵⁺, Nb⁵⁺) + Cr³⁺]로써 치환관계가 있었다. 이들 자료를 근거로, 모암내 산출되는 설석, 티탄철석 및 금홍석은 광역변성작용 동안 모암광물들의 변질 시 광물내 존재했던 W⁵⁺, Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf⁴⁺, V⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺ 등과 같은 양이온들의 재 용해 및 농집에 의해 형성되었다. 그후 계속된 연성전단 시 엽리상 석영맥내 금홍석은 열수 용액의 유입에 따른 백색운모와 녹니석의 모암변질작용에 의한 양이온들의 재 용해 및 재 농집과 더불어 초기에 형성된 설석, 티탄철석 및 금홍석과의 반응에 의해 기존에 이들 광물내에 존재하였던 Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺과 같은 양이온들의 재농집에 의해 형성된 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Samgwang Au-Ag deposit has been one of the largest deposits in Korea. The deposit consists of eight lens-shaped quartz veins which filled fractures along fault zones in Precambrian metasedimentary rock, which feature suggest that it is an orogenic-type deposit. The Ti-bearing minerals occur in wallrock (titanite, ilmenite and rutile) and laminated quartz vein (rutile). They occur minerals including biotite, muscovite, chlorite, white mica, monazite, zircon, apatite in wallrock and white mica, chlorite, arsenopyrite in laminated quartz vein. Chemical composition of titanite has maximum vaules of 3.94 wt.% (Al2O3), 0.49 wt.% (FeO), 0.52 wt.% (Nb2O5), 0.46 wt.% (Y2O3) and 0.43 wt.% (V2O5). Titanite with 0.06~0.14 (Fe/Al ratio) and 0.06~0.15 (XAl (=Al/Al+Fe3++Ti)) corresponds with metamorphic origin and low-Al variety. Chemical composition of ilmenite has maximum values of 0.07 wt.% (ZrO2), 0.12 wt.% (HfO2), 0.26 wt.% (Nb2O5), 0.04 wt.% (Sb2O5), 0.13 wt.% (Ta2O5), 2.62 wt.% (As2O5), 0.29 wt.% (V2O5), 0.12 wt.% (Al2O3) and 1.59 wt.% (ZnO). Chemical composition of rutile in wallrock and laminated quartz vein has maximum values of 0.35 wt.%, 0.65 wt.% (HfO2), 2.52 wt.%, 0.19 wt.% (WO3), 1.28 wt.%, 1.71 wt.% (Nb2O3), 0.03 wt.%, 0.07 wt.% (Sb2O3), 0.28 wt.%, 0.21 wt.% (As2O5), 0.68 wt.%, 0.70 wt.% (V2O3), 0.48 wt.%, 0.59 wt.% (Cr2O3), 0.70 wt.%, 1.90 wt.% (Al2O3) and 4.76 wt.%, 3.17 wt.% (FeO), respectively. Rutile in laminated quartz vein is higher contents (HfO2, Nb2O3, As2O5, Cr2O3, Al2O3 and FeO) and lower content (WO3) than rutile in wallrock. The substitutions of rutile in wallrock and laminated quatz vein are as followed : rutile in wallrock [(Fe3+, Al3+, Cr3+) + Hf4+ + (W5+, As5+, Nb5+) ⟵⟶ 2Ti4+ + V4+, 2Fe2+ + (Al3+, Cr3+) + Hf4+ + (W5+, As5+, Nb5+) ⟵⟶ 2Ti4+ + 2V4+], rutile in laminated quartz vein [(Fe3+, Al3+) + As5+ ⟵⟶ Ti4+ + V4+, (Fe3+, Al3+) + As5+ ⟵⟶ Ti4+ + Hf4+, 4(Fe3+, Al3+) ⟵⟶ Ti4+ + (W5+, Nb5+) + Cr3+], respectively. Based on these data, titanite, ilmenite and rutile in wallrock were formed by resolution and reconcentration of cations (W5+, Nb5+, As5+, Hf4+, V4+, Cr3+, Al3+, Fe3+, Fe2+) in minerals of wallrock during regional metamorphism. And then rutile in laminated quartz vein was formed by reconcentration of cations (Nb5+, As5+, Hf4+, Cr3+, Al3+, Fe3+, Fe2+) in alteration minerals (white mica, chlorite) and Ti-bearing minerals reaction between hydrothermal fluid originated during ductile shear and Ti-bearing minerals (titanite, ilmenite and rutile) in wallrock.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Generalized geological map of the Samgwang Au-Ag deposit, showing the orientation of the principal quartz veins (1 = Guksa vein, 2 = Bongamri vein, 3 = Sinri vein, 4 = Daeheung 1 vein, 5 = Daeheung 2 vein (Yoo et al., 2009).
그림 Fig. 2. Photographs of wallrock and laminated quartz vein samples from the Samgwang Au-Ag deposit. (a)-(b) Closed-up quartz-feldspatic part and micaceous part in wallrock from the Samgwang deposit, (c) Closed-up stylolitic seam, laminated quartz vein, quartz-feldspatic part and micaceous part in wallrock from the Samgwang deposit, (d)-(e) Closed-up stylolitic seams in laminated quartz veins from the Samgwang deposit. Abbreviations; Apy = arsenopyrite, Bt = biotite, Chl = chlorite, Fsp = feldspar, Gn = galena, Po = pyrrhotite, Qz = quartz, Sp = sphalerite.
그림 Fig. 3. BSE images of representative minerals wallrock and laminated quartz veins from the Samgwang Au-Ag deposit. (a) quartz, K-feldspar, plagioclase, biotite, muscovite and calcite in wallrock, (b) quartz, biotite, white mica and titanite in wallrock, (c) biotite replaced by titanite and chlorite in wallrock, (d) rutile crystals showing three different phases in wallrock, (e)-(f) quartz, biotite, muscovite, ilmenite, zircon, monazite, apatite and Th-O mineral in wallrock, (g)-(h) quartz, K-fledspar, plagioclase, biotite, white mica, rutile, zircon, monazite, apatite, pyrite and Fe-O mineral in wallrock, (i)-(l) quartz, white mica, chlorite, rutile and arsenopyrite in laminated quartz vein. Abbreviations; Ap = apatite, Apy = arsenopyrite, Bt = biotite, Cal = calcite, Chl = chlorite, llm = ilmenite, Kfs = K-feldspar, Mnz = monazite, Ms = muscovite, Pl = plagioclase, Py = pyrite, Qz = quartz, Rt = rutile, Ttn = titanite, Zrn = zircon. Red circles indicate quantitative analysis points. Fig. 3i modified after Yoo (2020a).
표 Table 1. Chemical compositions of titanite from wallrock in the Samgwang Au-Ag deposit.
그림 Fig. 4. (a) Plot of Fe versus Al cations per formular unit of titanite from the Samgwang Au-Ag deposit (Modified after Aleinikoff et al., 2002; Rasmussen et al., 2013; Ling et al., 2015).(b) Al-Fe-Ti/10 diagram for titanite from the Samgwang Au-Ag deposit compared with that from other metamorphic facies (Modified after Calderon et al., 2013).
표 Table 2. Correlation coefficients among elements of titanite (wallrock) from the Samgwang Au-Ag deposit
표 Table 3. Chemical compositions of ilmenite from wallrock of the Samgwang Au-Ag deposit
표 Table 4. Correlation coefficients among elements of ilmenite (wallrock) from the Samgwang Au-Ag deposit
표 Table 5. Chemical compositions of rutile from the Samgwang Au-Ag deposit
표 Table 5. Continued
그림 Fig. 5. Ti-100(Fe+Cr+V)-1000(W) diagram of rutile from Samgwang and variabley metamorphosed mesothermal gold deposits (after Clark and Williams-Jones, 2004; Meinhold, 2010; Yoo, 2020b). Also are shown the Tropicana Au deposit and Big Bell Au deposit (Mclnnes et al., 2015).
표 Table 6. Correlation coefficients among elements of rutile (wallrock) from the Samgwang Au-Ag deposit
표 Table 7. Correlation coefficients among elements of rutile (laminated quartz vein) from the Samgwang Au-Ag deposit
그림 Fig. 6. Trivalent vs. pentavalent and hexavalent ions in rutile from the Samgwang Au-Ag deposit and variabley metamorphosed mesothermal gold deposits (after Scott and Radford, 2007).

AI 본문요약
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문제 정의

, 2002; 2009; 2010; Yoo, 2020a) 모암과 석영맥에서 산출되는 함 티타늄 광물들에 대한 산상 및 화학조성은 연구되지 않았다. 따라서 이 연구에서는 모암과 석영맥에서 산출되는 설석, 티탄철석 및 금홍석의 산출상태 및 화학조성을 토대로 모암의 변성작용 및 광화작용에 수반된 변질작용과의 관계성을 확인하고 더불어 기 연구된 삼광 광상 및 조산형 금 광상에서 산출되는 함 티타늄 광물들의 화학조성을 비교함으로써 그 특징을 고찰해 보고자 한다.
삼광 금-은 광상의 주변지질 및 광상개요는 기존연구(Yoo et al., 2002; 2009; 2010; Yoo, 2020a)에서 보고되어 있어 여기에서는 간략하게 기술하고자 한다.

제안 방법

5). 또한 삼광 광상의 금홍석의 화학조성을 운산 금 광상, Kori Kollo 금 광상, Tropicana 금 광상, Big Bell 금 광상, Meguma 함 금 석영맥, Gascoyne province 내 광화 및 비광화대내 금홍석의 화학조성과 비교하였다(Fig. 5). Kori Kollo 금 광상은 볼리비아에서 가장 큰 금 광상으로 intrusion-related 금 광상이며 운산 금 광상, Tropicana 금 광상, Big Bell 금 광상, Meguma 함 금 석영맥 및 Gascoyne province내 광화작용은 모두 조산형 금 광상이다(Thompson et al.
삼광 금-은 광상에서 산출되는 함 티타늄 광물들의 종류, 산상 및 화학조성을 알아보기 위하여 지질광상 조사 시 현장에서 모암인 변성퇴적암류(본항갱, 국성맥갱), 모암변질대 및 석영맥을 채취하였다. 채취한 시료들에 대해선 암편들을 제작하여 육안 및 휴대용 PIMA분석을 통하여 산출광물, 산출광물의 공생관계 및 조직 등을 관찰하였다(Fig.
삼광 금-은 광상의 모암 및 엽리상 석영맥에서 산출되는 Fe-Ti 산화광물의 산상을 알아보기 위하여 지질광상조사와 더불어 시료채취를 수행하였다. 채취된 시료들에 대해선 암석절단기를 이용하여 우선 암편(rock slab)을 제작하여 조직 및 산출광물의 종류, 산상 등을 관찰하였다.
채취된 시료들에 대해선 암석절단기를 이용하여 우선 암편(rock slab)을 제작하여 조직 및 산출광물의 종류, 산상 등을 관찰하였다. 이것을 토대로 연마박편을 제작하여 편투과/반사현미경 관찰을 통하여 광물의 종류, 산상 및 공생관계를 관찰하였다. Fe-Ti 산화광물의의 화학조성은 전북테크노파크 연구개발지원센터에서 보유하고 있는 Shimazu사의 EPMA-1610(5채널 및 EDX가 부착)을 이용하여 수행하였다.
삼광 금-은 광상의 모암 및 엽리상 석영맥에서 산출되는 Fe-Ti 산화광물의 산상을 알아보기 위하여 지질광상조사와 더불어 시료채취를 수행하였다. 채취된 시료들에 대해선 암석절단기를 이용하여 우선 암편(rock slab)을 제작하여 조직 및 산출광물의 종류, 산상 등을 관찰하였다. 이것을 토대로 연마박편을 제작하여 편투과/반사현미경 관찰을 통하여 광물의 종류, 산상 및 공생관계를 관찰하였다.
삼광 금-은 광상에서 산출되는 함 티타늄 광물들의 종류, 산상 및 화학조성을 알아보기 위하여 지질광상 조사 시 현장에서 모암인 변성퇴적암류(본항갱, 국성맥갱), 모암변질대 및 석영맥을 채취하였다. 채취한 시료들에 대해선 암편들을 제작하여 육안 및 휴대용 PIMA분석을 통하여 산출광물, 산출광물의 공생관계 및 조직 등을 관찰하였다(Fig. 2). 모암인 변성퇴적암류인 편마암은 위치에 따라 무색대가 많은 부분과 유색대가 많은 부분으로 산출된다(Fig.

대상 데이터

이것을 토대로 연마박편을 제작하여 편투과/반사현미경 관찰을 통하여 광물의 종류, 산상 및 공생관계를 관찰하였다. Fe-Ti 산화광물의의 화학조성은 전북테크노파크 연구개발지원센터에서 보유하고 있는 Shimazu사의 EPMA-1610(5채널 및 EDX가 부착)을 이용하여 수행하였다. 분석조건은 가속전압 20 keV, 시료 전류 2.
분석조건은 가속전압 20 keV, 시료 전류 2.0×10-8A, 전자선의 크기 약 1∼2 μm이고 표준시료는 Ti : titanium monoxide, Si, Al : 정장석, Fe : 황철석, Mg : MgO, Ca : 규회석, Cr : metal Cr, Hf : metal Hf, W : metal W, V : metal V, Nb : metal Nb, Ta : metal Ta, Mo : metal Mo, As : InAs, Zn : metal Zn, Zr : metal Zr, Sn : metal Sn, Sb : metal Sb를 사용하였다.

성능/효과

17 wt.% 값으로 H fO₂, Nb₂O₃, As₂O₅, Cr₂O₃, Al₂O₃ 및 FeO 원소들의 함량이 모암의 금홍석보다 엽리상 석영맥의 금홍석에서 높게 산출되지만 WO₃ 원소의 함량은 낮게 산출된다. Meinhold (2010)와 Porter et al.
따라서 삼광 광상의 모암에서 산출되는 설석, 티탄철석 및 금홍석은 녹색편암상내지 각섬암상의 광역변성작용과 계속된 녹색편암상이하의 광역변성작용에 의해 흑운모, 백운모, 녹니석, 백색운모, 방해석, 모나자이트, 인회콘, Fe 산화물 및 Th 산화물 등과 함께 형성되었으며 이때 모암내 산출되는 광물들의 변질 시 W⁵⁺, Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf ⁴⁺, V⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺ 등과 같은 양이온들의 재 용해 및 농집에 의해 이들 광물내에 치환되었다고 생각된다. 그리고 엽리 상 석영맥에서 산출되는 금홍석은 연성전단(ductile shear)시 열수 용액의 유입에 따른 백색운모와 녹니석의 모암변질작용에 의한 양이온들의 재 용해 및 재 농집과 더불어 초기에 형성된 설석, 티탄철석 및 금홍석과의 반응에 의해 기존에 이들 광물내에 존재하였던 Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺과 같은 양이온들의 재농집에 의해 형성된 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	티타늄의 특징은?	티타늄(Ti)는 대륙지각 내 아홉번째로 풍부한 원소로써 가장 중요한 함 티타늄 광물들은 산화물광물과 규산염광물로 산출되며 일반적으로 설석(titanite, CaTiSiO5), 티탄철석(ilmenite, FeTiO3) 및 금홍석(rutile, TiO2)이다(Force, 1991; Meinhold, 2010). 설석은 여러 지질환경에서 산출되는 미량광물이다(Force, 1991; Frost et al.
	최근 설석 연구의 목적은?	, 2015; Craw and MacKenzie, 2016). 최근들어 설석은 화성 및 변성 암석학을 연구하는 많은 학자들에게 특정 지질년대 및 암석 생성환경을 연구하는 목적으로 활용되고 있다(Frost et al., 2000; Harlov et al.
	삼광 금-은 광상에서는 어떤 광물들이 산출되는가?	이 광상은 선캠브리아기의 변성퇴적암류내에 발달된 열극대를 충진한 8개조의 석영맥으로 구성된 조산형 금-은 광상이다. 이 광상에서 함 티타늄 광물로는 설석, 티탄철석 및 금홍석이며 설석과 티탄철석은 모암에서만 산출되나 금홍석은 모암과 엽리상 석영맥에서 산출된다. 이들 광물들은 모암에선 흑운모, 백운모, 녹니석, 백색운모, 모나자이트, 저어콘 및 인회석과 엽리상 석영맥에선 백색운모, 녹니석 및 유비철석 등과 함께 산출된다. 설석은 최대 3.

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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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