태백산 광화대에 분포하는 아연-납 광체의 섬아연석 지구화학 :Sphalerite Geochemistry of Zn-Pb Orebodies in the Taebaeksan Metallogenic Belt, Korea

이준희

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이준희 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 서정훈

발행연도: 2018

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이용수3

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2019

태백산 광화대 섬아연석의 아연 동위원소 지구화학

이준희 , 유봉철 , 서정훈 대한지질학회 학술대회 2019.10 학술대회자료

2018

태백산 광화대에 분포하는 아연-납 광체의 섬아연석 지구화학

이준희 에너지자원공학과 2018.01 학위논문

2015

태백산 광화대에 분포하는 납-아연 광체의 섬아연석 지구화학

이준희 , 서정훈 , 김찬수 외 2명 대한지질학회 학술대회 2015.10 학술대회자료

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태백산 광화대의 아연-납 광체들은 고생대 초기 조선누층군 석회암에 대한 중생대 후기 혹은 신생대 초기의 화성활동과 관련된 스카른작용, 탄산염교대작용 및 열수작용으로 형성되었다. 아연-납 생산실적이 있는 상당수의 광상들이 태백산 광화대에 밀집되어 있기 때문에 새로운 잠두 광체의 존재 가능성이 예상된다. 본 연구에서는 아연-납 광상 탐사를 위한 지질학적-지구화학적 탐사인자를 확보하기 위해 태백산 광화대의 15개 금속, 비금속광상 및 유망광체에서 섬아연석-방연석 시료들을 확보하여 광물-암석학적 연구를 실시하고, 섬아연석의 주원소-미량원소 및 납 동위원소 조성을 분석하였다.
EPMA 및 LA-ICP-MS를 이용한 섬아연석의 성분 분석 결과 미량원소로서 Ti, Co, Cu, Ga, Ge, Mo, Ag, In, Sn, Sb, W, Tl, Pb, Bi를 함유하고 있으며, Cu, Ag, Sn 간 나타나는 상관관계는 3Zn2+ ↔ 2(Cu, Ag)+ + Sn4+의 치환관계를 설명한다. 섬아연석 내 Co와 In은 고온의 스카른 유형에 그리고 Ga, Ge, Sn은 상대적으로 저온의 탄삼염교대 및 열수맥상·각력상 유형에 농집되며 마그마-열수 작용으로부터 형성되는 섬아연석의 온도지시자로써의 사용 가능성을 보여준다. 주요 아연-납 광상의 섬아연석은 Mn 함량이 높고 (평균 1.03 wt%) Cd 함량이 낮으며 (평균 0.36 wt%), 납 동위원소비는 관입암체들에 가깝고 그 조성 변화가 작다. 반면 고품위 석회석 광상에 배태되는 소규모 아연-납 광체의 섬아연석은 낮은 Mn 함량 (평균 0.29 wt%) 과 높은 Cd 함량 (평균 0.86 wt%) 을 가지며 납 동위원소의 조성 변화가 크다. 이를 통해 유체-암석 상호작용이 적은 중생대 화성암체로부터 비롯된 열수가 경제성 있는 아연-납 광체를 형성한 것으로 보인다.
섬아연석의 화학조성과 태백산 광화대의 지질학적 요소들을 종합한 결과 대규모의 아연-납 광상은 마그마-열수의 직접적인 영향이 우세한 백운산 향사대 남부에 주로 배태된다. 그러나 북부에서도 나타나는 특징적인 섬아연석의 화학조성은 심부에 부존하고 있는 잠두광체의 존재 가능성을 제시하고 있다.

The Taebaeksan region, located in the northeastern part of South Korea, is an important metallogenic belt of the numerous Zn-Pb-W-Mo-Fe-Cu (-Au-Ag) deposits. The Zn-Pb orebodies in the region are geologically hosted in early Paleozoic carbonate sequence and they are characterized by the three ore types of skarn, carbonate replacement, and hydrothermal vein or breccia associated with late Cretaceous to early Paleogene magmatic-hydrothermal activity. We collected sphalerite-bearing ore samples from the Zn-Pb orebodies of 15 areas, including metal deposits, high-Ca marble deposits, and exploration locations, to study the Zn mineralization processes and assist Zn-Pb geochemical exploration in the region.
Sphalerites from the Taebaeksan metallogenic belt contain Fe, Mn, Cd, Co, Cu, Ga, Ge, Mo, Ag, In, Sn, Sb, W, Tl, Pb, and Bi detected by EPMA and LA-ICP-MS microanalyses. Sphalerites from economically significant Zn-Pb deposits are characterized by high Mn and low Cd content, and W (-Mo)-bearing deposits are remarkably high in Cd content. Strong correlations among Cu, Ag, and Sn imply coupled substitution mechanism in the sphalerite of 3Zn2+ ↔ 2(Cu, Ag)+ + Sn4+. Co and In are relatively enriched in the high temperature ores such as skarn, while Ga, Ge, and Sn tend to be concentrated in the carbonate replacement and hydrothermal vein or breccia type ores formed at relatively low temperature. Lead isotopic compositions of the sphalerites in the region show a well defined positive linear trend with those of the Cretaceous intrusions and the sedimentary sequence in the Taebaeksan region. Deposits of the major Zn-Pb producers show relatively non-radiogenic Pb isotope signatures close to the intrusions compared to the minor Zn-Pb orebodies. The Pb isotopic signature suggests that the Cretaceous magmatic-hydrothermal fluid with a minimal fluid-rock interaction with the sedimentary sequence might be essential for the economic Zn-Pb formation in the region.
On the basis of the geological background and sphalerite geochemistry, we present a geochemical model for Zn-Pb mineralization in the Taebaeksan metallogenic belt. Major Zn-Pb deposits are typically confined to the southern part of the region where magma source was predominant, while host rock was predominant in the north producing minor Zn-Pb deposits.

1. Introduction 1
2. Geological setting 4
3. Sampling locations 7
3.1. Major Zn-Pb deposits 7
3.2. Minor Zn-Pb deposits 10
4. Sample descriptions 19
5. Analytical methods 31
5.1. Chemical compositions 31
5.2. Lead isotopes 32
6. Results 34
6.1. Minor and trace element contents 34
6.2. Lead isotopic compositions 51
7. Discussion 55
7.1. Substitution mechanisms in sphalerite 55
7.2. Pb isotope constraints 57
7.3. Minor and trace element geochemistry of sphalerite 58
7.4. Geochemical model for Zn-Pb mineralization 62
8. Conclusions 65
References 67
Summary (In Korean) 75
Acknowledgements (In Korean) 77

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