우리나라 동남부 지역의 열수광상에 대한 광물학적 및 광상학적 연구:(5) 덕봉납석광상

Mineralogy and Genesis of Hydrothermal Deposits in the Southeastern Part of Korean Peninsula : (5) Deogbong Napseok Deposit

김해지역의 덕봉납석광상은 모암이 안산암질응회암과 안산암으로 구성된 백악기말기의 화산암류가 열수변질작용을 받아서 형성되었으며, 딕카이트와 엽납석이 주구성광물이다. 이 연구에서는 산출하는 광물의 특성과 모암의 열수변질작용을 규명하고, 광물과 열수용액 간의 반응관계를 통하여 광상의 성인을 밝히고자 한다. 암석 내의 화학적 특성을 보면 열수변질작용동안 알칼리원소와 실리카는 유동성을 보이나 알루미나는 비교적 유동성이 작다. 모암으로부터 실리카의 용탈과 알루미나의 부화로 인하여 납석광체가 형성되고, 외곽부로 이동된 실리카의 재침전이 규화대를 생성시켰음을 볼 수 있다. 딕카이트와 엽납석과 밀접히 수반되는 다량의 미정질의 석영은 실리카의 활동도가 증가함에 따라서 형성된 것으로 해석된다. Argillic 변질대에서는 열수용액의 실리카의 용해도가 증가하였고, 규화대에서는 온도와 pH가 저하되면서 그 용해도가 저하되었다. Argillic 변질대로부터 빠져나간 Si는 광상의 가장자리에 침전하여 규화대를 형성시켰다. 딕카이트가 다양한 범위의 결정도를 보여주는 것은 계내의 부분적인 상안정성의 변화를 시사한다. 이 연구에서 계산된 열역학 값에 따르면, $Al_{2}O_{3}-SiO_{2}-H_{2}O$ 계에서 엽납석-딕카이트 (카오리나이트)-다이아스포아-석영이 500 바에서 공존가능한 온도는 약 300 $^{\circ}C$이다. 광물조합과 기존실헙자료를 종합하면 주요 열수변질 시기의 온도는 최소한 270-300 $^{\circ}C$이며 $X_{CO_2}$는 0.025 미만으로 추정된다. 광물의 산상과 화학적 변화양상에 따르면 Al의 활동도는 광상의 상부에, 그리고 Si의 활동도는 하부와 연변부에서 높음을 보여준다. 덕봉광상에서 흔히 관찰되는 비평형 상관계는 열역학적 변수와 용액운반특성의 국부적인 변화로 인하여 화학적으로 비평형인 상들이 여러 단계에 걸쳐 형성되었음을 지시한다.

The Deogbong napseok clay deposit which is composed mainly of dickite and pyrophyllite has been formed by hydrothermal alteration of the Late Cretaceous volcanic rocks consisting of andesitic tuff and andesite. The mineralogy of the napseok ores and the hydrothermal alteration processes have been studied in order to know the nature of the interaction between minerals and fluids for the formation of the deposit. Chemical distribution shows that alkali elements and silica were mobile but alumina was relatively immobile during the hydrothermal processes. It is evident that enrichment of alumina and leaching of silica from the host rock led to the formation of the napseok ore, whereas the enrichment of silica in the outer zone of the deposit gave rise to the silica zone. A large amount of microcrystalline quartz closely associated with dickite and pyrophyllite suggests the increasing activity of silica. Thus Si which was released away from the argillic zone by the increasing activity of silica. Thus Si which was released away from the argillic zone by the increasing activity of silica solubility moved out precipitating in the margin of the deposit to form the silica zone. Variation in dickite crystallinity implies the local change in the stability of the system. Thermodynamic calculation shows that the invariant point of pyrophyllite-dickite (kaolinite)-diaspore-quartz assemblages at 500 bars in the system $Al_{2}O_{3}-SiO_{2}-H_{2}O$ is about 300 $^{\circ}C$. Based on the mineral assemblages and the experimental data reported, it is estimated that the main episode of hydrothermal alteration occurred at least above 270 to 300 $^{\circ}C$ and $X_{CO_2}$ <0.025. Mineral occurrence and chemical variation indicate that the activity of Al is high in the upper part of the deposit, whereas the activity of Si is high in the lower part and the margin of the deposit. The nonequilibrium phase relations observed in the Deogbong deposit might be due to local change in intensive thermodynamic variables and fluid transport properties that resulted in the formation of nonequilibrium phases b of several stages.