Preliminary study on Manto-type Polymetallic mineralization in Taebaeksan Basin, South Korea

Abstract

연구지역은 태백산 분지 내에 위치하며 퇴적암들로 구성되어 있다. 단층과 습곡에 의해 고생대 풍촌 석회암층에 형성된 열극내에 다금속 광화작용이 망토상, 렌즈상, 파이프상, 맥상으로 산출된다. 광화작용은 모암내에 발달한 구조에 의해 규제되었으며, 열수교대작용에 의한 광화작용과 열수맥상 광화작용의 형태로 형성 되었다. 광화작용은 맥들의 상대적인 시기와 광물공생관계에 의해 세가지 주요 타입으로 나뉜다. 타입 I은 광물조합에 의해서 네 가지 타입으로 세분 된다. 타입 I-1의 주요 광석 광물은 황동석, 섬아연석, 자류철석, 황철석(동 부화형), 타입 I-2의 주요 광석 광물은 자류철석, 황철석, 황동석, 섬아연석(철 부화형), I-3은 섬아연석, 황동석, 자류철석, 소량의 자은창연, 방연석(아연 부화형)으로 주로 구성이 되며 I-4는 자류철석, 황철석, 황동석, 섬아연석(철 부화형)등으로 구성된다. 타입 II의 주 광석광물은 방연석, 섬아연석, 유비철석, 황철석(연 부화형)등이다. 유체포유물 실험결과 타입 I의 균일화 온도와 염농도는 각각 290~300℃, 1.5~6.0 wt.% NaCl, 타입 II의 균일화 온도와 염농도는 각각 250~280℃,5~5.5 wt.% NaCl 로 나타났다. 유비철석을 함유하는 시료로부터 유비철석 지질온도계를 적용한 결과 광화온도는 125~300℃로 나타났으며, 동일한 맥 내에서 평형상태에서 침전된 황화물 쌍을 이용한 유황 동위원소 지질온도계를 적용하여 본 결과 광화온도는 192~277℃로 나타났다. 황화광물의 유황동위원소(δ34S) 값은 1.8~10.2‰의 범위를 보이며, 이는 광화열수와 모암과의 상호작용에 의한 것으로 해석이 된다. 광화맥 내 방해석의 산소와 탄소의 동위원소 값은 각각 5.8~10.4‰, -4.8~-4.2‰의 범위를 가진다. 타입 I-1, I-3 광화맥 후기의 방해석내 포유물의 수소 동위원소(δD) 값은 -177~-83‰이다. 이러한 안정동위원소 값으로 봤을때 광화작용을 형성시킨 유체는 마그마 기원과 천수기원의 열수가 혼합된 것으로 판단된다. 예미지역에서 발달한 광화작용의 지질학적 특성은 기 보고된 망토형 광상들과 조구조 환경, 모암, 광상 형태, 광석의 구조/조직, 광물공생관계, 맥석광물, 광상의 규제요인이 유사하다.

The study area is located in the Taebaeksan Basin of South Korea and consists of sedimentary rocks. Polymetallic, base metal sulfide mineralization occurs in the Paleozoic Pungchon limestone within fractures that developed as a result of faulting and folding. The sulfides define manto, lense, pipe, and vein shapes. Structures in wall-rock are the main control on the development of sulfide mineralization. The orebodies are characterized by hydrothermal replacement and vein sulfides in wall-rock. Three main types of mineralization are recognized and are defined based on their relative timing and the mineralogy of their associated veins. Type I veins are divided into four subtypes according to their mineral assemblage. Ore minerals in type I veins, mineral assemblage-1, consist of chalcopyrite, sphalerite, pyrrhotite, and pyrite (i.e., the assemblage is Cu-rich); type I veins, mineral assemblage-2 consist of pyrrhotite, pyrite, chalcopyrite, and sphalerite (i.e., an Fe-rich mineral assemblage); type I, mineral assemblage-3, consists of sphalerite, chalcopyrite, pyrrhotite, minor native-bismuth, and galena (i.e., Zn-rich); type I veins, mineral assemblage-4 consists of pyrrhotite, pyrite, chalcopyrite, and sphalerite (i.e., Fe-rich). Ore minerals in type II veins consist of galena, sphalerite, arsenopyrite, and pyrite (Pb-rich). Fluid inclusion data indicates that the homogenization temperatures and salinities for fluids responsible for type I veins were 290 to 330℃ and 1.5 to 6.0 NaCl equivalent wt.%, respectively. In comparison, fluids responsible for type II veins were 250 to 280℃ and 5 to 5.5 NaCl equivalent wt.%. Arsenopyrite-bearing veins have a mineralization temperature of 125 to 300℃ based on the arsenopyrite geothermometer. Sulfur isotopes for equilibrium mineral pairs for the same vein type give sulfide deposition temperatures of 192 to 277℃. The δ34S values of sulfide minerals from hydrothermal veins are from 1.8 to 10.2‰, which is interpreted to represent mixing between hydrothermal ore fluids and sedimentary country rocks. The δ18O and δ13C values for calcite from mineralized veins vary from 5.8 to 10.4‰ for oxygen and from -4.8 to -4.2‰ for carbon isotopes, respectively. The δD values for recrystallized calcite from post-mineralization type I vein assemblages- 1 and 3 range from -117 to -83‰. Based on these stable isotope data, it is interpreted that the hydrothermal ore fluids were derived from a combined magmatic and meteoric fluid source. The geological characteristics of mineralization in the Yemi district are similar to other documented polymetallic manto deposits in that they share common tectonic setting, host rock types (limestone), deposit form, ore texture / structure, ore mineralogy, gangue mineralogy, ore controls.