The Origin and Evolution of the Mesozoic Ore-forming Fluids in South Korea: Their Genetic Implications

Two distinctive Mesozoic hydrothermal systems occurred in South Korea: the Jurassic/Early Cretaceous(ca. $200{\sim}130$ Ma) deep-level ones during the Daebo orogeny and the Late Cretaceous/Tertiary(ca. $110{\sim}45$ Ma) shallow hydrothermal ones during the Bulgugsa event. The Mesozoic hydrothermal system and the metallic mineralization in the Korean Peninsula document a close spatial and temporal relationship with syn- to post-tectonic magmatism. The calculated ${\delta}^{18}O_{H2O}$ values of the ore-forming fluids from the Mesozoic metallic mineral deposits show limited range for the Jurassic ones but variable range for the Late Cretaceous ones. The orogenic mineral deposits were formed at relatively high temperatures and deep-crustal levels. The mineralizing fluids that were responsible for the formation of theses deposits are characterized by the reasonably homogeneous and similar ranges of ${\delta}^{18}O_{H2O}$ values. This implies that the ore-forming fluids were principally derived from spatially associated Jurassic granitoids and related pegmatite. On the contrary, the Late Cretaceous ferroalloy, base-metal and precious-metal deposits in the Taebaeksan, Okcheon and Gyeongsang basins occurred as vein, replacement, breccia-pipe, porphyry-style and skarn deposits. Diverse mineralization styles represent a spatial and temporal distinction between the proximal environment of subvolcanic activity and the distal to transitional condition derived from volcanic environments. The Cu(-Au) or Fe-Mo-W deposits are proximal to a magmatic source, whereas the polymetallic or the precious-metal deposits are more distal to transitional. On the basis of the overall ${\delta}^{18}O_{H2O}$ values of various ore deposits in these areas, it can be briefed that the ore fluids show very extensive oxygen isotope exchange with country rocks, though the ${\delta}D_{H2O}$ values are relatively homogeneous and similarly restricted.

남한의 중생대 광화유체의 기원과 진화특성: 광상 성인과의 관계

중생대부터 한반도에서 나타나는 열수계는 쥐라기/전기 백악기 (약 $200{\sim}130$ Ma) 심부지질환경과 관련된 조산대형 열수계와 후기 백악기/제3기 (약 $110{\sim}45$ Ma) 천부지질환경의 후조산대형 열수계로 구분된다. 이러한 열수계에 수반된 금속광화작용은 시 공간적 관점에서 조산대형 및 후조산대형 화성활동의 특성을 반영하고 있다. 그리고 각 유형 광화유체의 ${\delta}^{18}O_{H2O}$는 쥐라기 조산대형 광상에 비하여 후기 백악기 후조산대형 광상에서 현저한 조성변화를 보이고 있다. 즉, 조산대형 광상은 경기 영남 육괴에 배태되며, 심부 지질조건에서 균질한 $^{18}O$-부화된 고온성 광화유체로부터 진화된 열수충진형 금광상과 희유금속 광상으로 인접한 대보화강암체 또는 분화된 페그마타이트로부터 유입된 마그마수 또는 일부 변성수로부터 유도되었다. 반면에 후기 백악기 광상은 태백산분지, 옥천 지향사대 및 경상분지의 전 지역에 걸쳐 광범위하게 산출되며, 철합금, 비철금속 및 귀금속 광상의 열수충진형, 열수교대형, 각력 파이프형, 반암형, 스카른형 광상과 같은 다양한 광상유형으로 배태되고 있다. 이러한 다양한 유형의 광화유체는 물-암석 반응에 따라 산소 동위원소비$({\delta}^{18}O)$가 폭 넓게 변화하는 산소 편이의 전형적인 특징을 보이는 반면 수소 동위원소비$({\delta}D_{H2O})$는 비교적 균질한 조성특징을 나타내고 있다. 또한 근지성 유형 광상의 산소 동위원소비는 부화된 경향을 보이지만, 점이성/원지성 유형 광상에서는 전반적으로 폭 넓게 변화하며 부분적으로 결핍된 특징을 보이고 있다. 즉 근지성 유형의 Cu(-Au)또는 Fe-Mo-W 광상에서는 탈가스화작용 이후에 나타나는 마그마수의 전형적인 특징을 보이는 반면, 다금속 광상과 귀금속 광상은 점이성 또는 원지성 유형으로 지표수(또는 순환수)의 혼입이 우세한 경향을 보인다.