Hydrothermal Alteration Related to Cretaceous Felsic Magmatism in the Seongsan Dickite Deposits, Korea; Estimation of Ore - Forming Temperature and a_Na+/a_K+ Ratio of the Hydrothermal Fluid

성산딕카이트광상에서의 백악기산성마그마티즘에 관련된 열수변질작용 ; 광상형성온도의 측정 및 열수용액의 a_Na+/a_K+비

The Seongsan mine is one of the largest dickite deposits in the southwestern part of the Korean Peninsula. The main constithent minerals of the ore are dickite and quartz with accessory alunite, kaolinite and sericite. The geology around the Seongsan mine consists mainly of the late Cretaceous felsic volcanic rocks. In the studied area, these rocks make a synclinal structure with an axis of E-W direction plunging to the east. Most of the felsic volcanic rocks have undergone extensive hydrothermal alteration. The hydrothermally altered rocks can be classified into the following zones: Dickite, Dickite-Quartz, Quartz, Sericite, Albite and Chlorite zones, from the center to the margin of the alteration mass. Such zonal arrangement of altered rocks suggests that the country rocks, most of which are upper part of the rhyolite and welded tuff, were altered by strongly acid hydrothermal solutions. It is reasonable to consider that initial gas and solution containing $H_2S$ and other compounds were oxidized near the surface, and formed hydrothermal sulfuric acid solutions. The mineralogical and chemical changes of the altered rocks were investigated using various methods, and chemical composition of fifty-six samples of the altered rocks were obtained by wet chemical analysis and X.R.F. methods. On the basis of these analyses, it was found that some components such as $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$, CaO, MgO, $K_2O$, $Na_2O$ and $TiO_2$ were mobilized considerably from the original rocks. The formation temperature of the deposits was estimated as higher than $200^{\circ}C$ from fluid inclusion study of samples taken from the Quartz zone. On the basis of the chemical composition data on rocks and minerals and estimated temperatures, the hydrothermal solutions responsible for the formation of the Seongsan dickite deposits were estimated to have the composition: $m_{K^+}=0.003$, $m_{Na^+}=0.097$, $m_{SiO_2(aq.)}=0.008$ and pH=5.0, here "m" represents the molality (mole/kg $H_2O$).

성산광산은 한반도의 남서부에 위치하는 큰 딕카이트광상 중에 하나이다. 광석광물로는 주로 딕카이트와 석영이며, 소량의 명반석, 카올리나이트 및 견운모가산출된다. 성산광상의 주변지질은 주로 백악기의 산성 화산암류로 구성된다. 연구지역에서 이러한 암석들은 동서방향의 축을 갖고 동쪽으로 경사지는 향사구조를 갖는다. 산성 화산암류는 심한 열수변질작용을 받고 있다. 이러한 암석들은 중심부로부터 바깥쪽으로 딕카이트, 딕카이트-석영, 석영, 견운모, 알바이트 및 녹니석대로 구분된다. 변질암의 이러한 누대배열은 주변암 (용결응회암과 유문암의 상부)이 산성열수에 의한 변질작용으로 생성되었다. 그것은 황화수소를 함유한 용액과 초기 가스, 그리고 다른 것들이 지표 가까이에서 산화되었고, 황산열수용액에 의해 형성되어졌음을 시사한다. 변질암의 광물학적, 화학적 변화에 대하여는 여러가지 방법으로 검토하였고, 특히, 56개의 변질암에 대한 화학조성은 습식분석과 XRF로써 분석하였다. 이러한 분석자료들을 기초로 하여 고창한 결과 거의 모든 원소가 원암으로부터 이동되었다고 사료된다. 광상의 형성온도는 석영대로부터 얻은 시료의 유체포유물 연구로부터 200 이상임이 판명되었다. 변질대의 광물조성과 암석의 화학 성분으로 보아 성산광상을 형성한 열수용액은 $m_{K^+}=0.003$, $m_{Na^+}=0.097$, $m_{SiO_2(aq.)}=0.008$ 및 pH=5.0으로 나타났다.