Mineralogy and geochemistry of the Jeonheung and Oksan Pb-Zn-Cu deposits, Euiseong area

• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: Seon gyu Choi(崔善奎) Jae ho Lee(李哉昊) Seong taek Yun(尹聖澤) Chil sup So(蘇七燮)
• 간행물 정보: 『자원환경지질』25권 4호, 417~433쪽, 전체 17쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 1992.08.30

국문 초록

慶北 義城지역 鉛-亞鉛-銅鑛床 (田興, 玉山 광산)은 慶尙盆地 白堊紀 퇴적암류내의 구조면을 충진한 熱水 석영-방해석 脈狀 鑛體로 구성된다. 鑛化작용은 구조적으로 석영-硫化物-硫鹽광물-적철석 정출기, barren 석영-형석 정출기, barren 방해석 정출기 등 3회로 구분된다. 鑛化 Ⅰ期의 鑛石광물은 황철석, 황동석, 섬아연석, 방연석 및 Pb-Ag-Bi-Sb계 硫鹽鑛物 등으로서 두 광산의 광물조성은 유사하지만, 유비철석, 자류철석, 테트라헤드라이트, 철을 다량 함유하는 (약 21 mole% FeS) 섬아연석 등은 玉山광산에서만이 산출된다. 변질대 絹雲母에 의한 K-Ar 연령은 약 62 Ma로서, 鑛化작용이 인근 金城山 칼데라 화산암류와 도처에 분포하는 산성암맥의 분출 및 관입 활동과 관련된 후기 白堊紀 화성활동의 산물이었음을 지시한다. 鑛化 Ⅰ期 광물정출은 0.7~6.3 wt.% NaCl 相當閻濃度를 갖는 鑛化流體로부터 ＞380°~240℃의 온도범위에서 진행되었고, 특히 銅광물은 대부분 ＞300℃의 고온에서 침전하였다. 流體包有物 연구에 의하면, Ⅰ기 鉛-亞鉛-銅광물의 침전은 沸騰ㆍ冷却ㆍ稀釋 등 비교적 복잡한 양식의 鑛液진화에 기인하였지만, 田興광산의 경우 차가운 天水의 流入에 따른 冷却 및 稀釋이 우세하였던 반면, 玉山광산의 경우는 沸騰이 우세하게 진행되었다. 鑛化流體의 沸騰에 근거한 鑛化작용시의 압력은 초기 약 210 bar에서 후기 약 80 bar에 이르며, 이는 熱水系가 靜岩壓이 우세한 환경에서 靜水壓이 우세한 환경으로 전이되었음을 지시하여 주고 따라서 鑛化深度는 약 900 m로 추정된다. 硫化物의 硫黃同位元素 조성 (2.9~9.6‰)에 근거한 초기 熱水流體의 全유황동위원소값 (δ³⁴S∑S)은 약 8.6‰이며, 이는 深部 火成源의 유황이 퇴적암류내 sulfate (?)와 다소 혼합되었음을 나타내는 것으로 사료된다. 한편, 수소 및 산소동위원소 조성은 熱水系 내의 물이 대부분 天水로부터 기원하였음을 지시한다. 鑛物熱力學적 고찰 결과, Ⅰ기 鑛化流體의 온도 및 硫黃分壓의 변화는 두 광산에서 다소 상이하였다. 즉, 日興광산의 경우 온도 감소와 더불어 硫黃盆壓은 황철석-적철석-자철석의 공존선을 따라 지속적으로 감소하였으나, 玉山광산의 경우는 초기 황철석-자류철석 공존환경으로부터 후기 황철석-적철석-자철석의 공존환경으로 전이하였다. 한편, 차고 酸化 상태인 天水가 鑛液 중에 混入됨에 따라 광액의 酸素盆壓은 점차 증가하였다. 銅광물의 침전은 주로 鑛化流體의 냉각에 따른 銅鹽化複合體(CuCl°)의 용해도 감소에 기인하였으리라 고려된다. 이러한 냉각 작용은 田興광산의 경우 주로 天水混入에 따른 결과였지만, 玉山광산의 경우는 주로 鑛化流體의 沸騰에 기인하였다.

영문 초록

Lead-zinc-copper deposits of the Jeonheung and the Oksan mines around Euiseong area occur as hydrothermal quartz and calcite veins that crosscut Cretaceous sedimentary rocks of the Gyeongsang Basin. The mineralization occurred in three distinct stages (Ⅰ, Ⅱ, and Ⅲ): (Ⅰ) quartz-sulfides-sulfosalts-hematite mineralization stage; (Ⅱ) barren quartz-fluorite stage; and (Ⅲ) barren calcite stage. Stage Ⅰ ore minerals comprise pyrite, chalcopyrite, sphalerite, galena and Pb-Ag-Bi-Sb sulfosalts. Mineralogies of the two mines are different, and arsenopyrite, pyrrhotite, tetrahedrite and iron-rich (up to 21 mole % FeS) sphalerite are restricted to the Oksan mine. A K-Ar radiometric dating for sericite indicates that the Pb-Zn-Cu deposits of the Euiseong area were formed during late Cretaceous age (62.3±2.8 Ma), likely associated with a subvolcanic activity related to the volcanic complex in the nearby Geumseongsan Caldera and the ubiquitous felsite dykes. Stage Ⅰ mineralization occurred at temperatures between ＞380° and 240℃ from fluids with salinities between 6.3 and 0.7 equiv. wt. % NaCl. The chalcopyrite deposition occurred mostly at higher temperatures of ＞300℃. Fluid inclusion data indicate that the Pb-Zn-Cu ore mineralization resulted from a complex history of boiling, cooling and dilution of ore fluids. The mineralization at Jeonheung resulted mainly from cooling and dilution by an influx of cooler meteoric waters, whereas the mineralization at Oksan was largely due to fluid boiling. Evidence of fluid boiling suggests that pressures decreased from about 210 bars to 80 bars. This corresponds to a depth of about 900 m in a hydrothermal system that changed from lithostatic (closed) toward hydrostatic (open) conditions. Sulfur isotope compositions of sulfide minerals (δ³⁴S=2.9~9.6 per mil) indicate that the δ³⁴S∑S value of ore fluids was ○8.6 per mil. This δ³⁴S∑S value is likely consistent with an igneous sulfur mixed with sulfates (?) in surrounding sedimentary rocks. Measured and calculated hydrogen and oxygen isotope values of ore-forming fluids suggest meteoric water dominance, approaching unexchanged meteoric water values. Equilibrium thermodynamic interpretation indicates that the temperature versus fs₂ variation of stage Ⅰ ore fluids differed between the two mines as follows: the fs₂ of ore fluids at Jeonheung changed with decreasing temperature constantly near the pyrite-hematite-magnetite sulfidation curve, whereas those at Oksan changed from the pyrite-pyrrhotite sulfidation state towards the pyrite-hematite-magnetite state. The shift in minerals precipitated during stage Ⅰ also reflects a concomitant fo₂ increase, probably due to mixing of ore fluids with cooler, more oxidizing meteoric waters. Thermodynamic consideration of copper solubility suggests that the ore-forming fluids cooled through boiling at Oksan and mixing with less-evolved meteoric waters at Jeonheung, and that this cooling was the main cause of copper deposition through destabilization of copper chloride complexes.

목차

ABSTRACT

INTRODUCTION

GEOLOGIC SETTING

ORE DEPOSITS

MINERALOGY AND PARAGENESIS

FLUID INCLUSION STUDY

STABLE ISOTOPE STUDIES

GEOCHEMICAL ENVIRONMENTS OF ORE DEPOSITION

REFERENCES

요약