• 한국광물학회지
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• 제23권2호
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• pp.125-139
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• 2010

광물학적 지구화학적 방법을 이용하여 송천 금은광산 광미 내 중금속 및 비소의 거동특성에 대해 연구하였다. 광미 내 광물조성은 X-선 회절분석, 에너지 분산분광분석, 전자탐침미세현미분석(EPMA)을 이용하여 조사하였고, 중금속과 비소의 농도와 화학적 존재형태는 각각 왕수분해법과 연속추출법으로 분석하였다. 광물학적 연구결과, 방연석, 섬아연석, 황철석, 석영, 그리고 스코로다이트로 구성된 수지상 광물집합체가 관찰되었으며, 특히 스코로다이트는 기질의 형태로 나타났다. 이러한 광물집합체 내 다양한 황화광물의 풍화반응 정도를 평가하고자 EPMA 분석을 실시하였으며 그 결과, 유비철석, 방연석, 섬아연석, 황철석 순으로 풍화반응성이 높은 것으로 평가되었다. 방연석의 풍화는 이차광물로 이루어진 누대구조가 특징적으로 관찰되었으며, 이러한 누대구조에서 다량의 앵글레사이트와 소량의 보이단타이트를 관찰하였다. 그리고 유비철석은 거의 모두 스코로다이트로 변질되어 스코로다이트가 기질의 형태로 존재하였으며 이러한 기질 내에서 유비철석보다 풍화반응성이 떨어지는 방연석, 섬아연석, 황철석 등이 관찰되었다. 유비철석으로부터 스코로다이트로 변질되는 과정 중 일부 비소는 용출되어 주변 환경에 악영향을 끼쳤을 것으로 판단된다. EPMA 정량분석결과로 볼 때, 이러한 스코로다이트는 안정도가 비교적 높음을 알 수 있었으며, 또한 안정한 스코로다이트는 광미를 피복하여 광미 내 다른 일차광물들의 풍화를 억제하는 것으로 생각된다. 이러한 원인으로 송천광미가 지표환경에 장기간 노출되었음에도 불구하고 초기 풍화진행단계의 특성을 보이는 것으로 판단된다. 본 연구의 광물학적, 지구화학적 연구결과를 종합해보면 현재 납과 비소가 이동성이 높은 형태로 존재하기 때문에 광미가 지표에 계속 노출되어 풍화반응이 지속된다면 그러한 유해원소들의 용출 가능성이 클 뿐만 아니라 스코로다이트의 안정도가 감소하여 비소의 재용출 가능성도 높아 송천광산의 환경위해성이 큰 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제50권6호
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• pp.435-443
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• 2017

하내광상은 경상계 하양층군의 진동층 퇴적암내의 열극을 충진하여 발달한 함 동 열수 석영 맥상광상이다. 초기 맥상 석영과 함께 자류철석-황철석의 산출로 시작된 금속 광화작용은 자류철석-황철석 $\rightarrow$ 황철석-황동석-섬아연석(${\pm}$함비스무스 텔루라이드) 광화작용 $\rightarrow$ 함 은(Ag) 텔루라이드 광화작용 $\rightarrow$ 2차 광물 광화작용의 공생관계를 보이며 진행되었다. 유체포유물 가열실험 결과 하내 함 동 열수광화작용은 약 $400^{\circ}C$ 내지 $200^{\circ}C$ 온도조건의 열수계에서 진행되었다. 맥상 광물의 생성조합과 공생관계 및 유체포유물 가열실험 결과를 이용한 열역학적 해석결과, 하내 함 동 열수광체의 주된 함 동 광물인 황동석 주 광화시기 초기의 온도인 $350^{\circ}C$의 경우 $10^{-9.2}bar$의 황 분압조건에서 광화작용이 시작되었으며, $10^{-8.7}bar$에 이르는 황 분압조건과 ${\approx}10^{-32.1}bar$에서 ${\approx}10^{-29.8}bar$에 이르는 산소 분압조건에서 진행되었다. 주 광화시기 후기의 온도조건인 $250^{\circ}C$의 경우 ${\approx}10^{-13.5}bar$에서 ${\approx}10^{-13.2}bar$에 이르는 황 분압조건과 ${\approx}10^{-38.4}bar$에서 ${\approx}10^{-37.6}bar$에 이르는 산소 분압조건에서 시작되어 ${\approx}10^{-11.7}bar$ 및 ${\approx}10^{-35.2}bar$에 이르는 황 분압 및 산소 분압 각각의 점증에 의하여 진행되었다. 하내 열수계 최후기(${\geq}200^{\circ}C$) 텔루라이드 광화작용과 관련된 Te의 최소 분압조건은 ${\approx}10^{-18}bar$이며, 황 분압 조건은 ${\approx}10^{-14.0}bar$ 에서 ${\approx}10^{-10.9}bar$이었다.

• 한국광물학회지
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• 제27권4호
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• pp.301-310
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• 2014

황철석이 다량 존재하는 지역에서 산성암석배수에 의한 중금속 거동과 관련된 단층비지의 역할을 알아보기 위해, 양산지역에 분포하는 함황철석 안산암의 모암과 단층비지에 대하여 XRD, pH, XRF, SEM-EDS, ICP 분석을 실시하였다. 연구결과 모암의 주 구성광물로 석영(quartz), 엽랍석(pyrophyllite), 황철석(pyrite), 일라이트(illite), 황옥(topaz)이 관찰되었고 짙은 갈색의 단층비지 시료의 경우 석영(quartz), 일라이트(illite), 녹니석(chlorite), 스멕타이트(smectite), 침철석(goethite), 카콕세나이트(cacoxenite)가 동정되었으며 침철석이 주 구성광물이었다. 모암에서 동정된 광물 종으로 보아 모암은 열수 변질 작용을 많이 받은 것으로 보인다. ICP분석 결과 각 시료의 중금속 농도는 모암의 경우 Zn > As > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd 순을 보였으며, 단층비지의 경우 As > Zn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd 순으로 나타났다. 두 시료를 비교해 보면 중금속의 총량은 전체적으로 단층비지에서 상대적으로 더 높은 값을 나타내며 특히 Pb, As, Cr은 2배 이상의 큰 차이를 보인다. 이러한 차이는 단층비지의 주 구성광물인 침철석의 높은 반응성과 넓은 표면적에 의해 Pb, As, Cr과 같은 중금속들이 공침 혹은 흡착되어 특히 높은 농도를 나타내며 또한 황철석의 산화에 의한 낮은 pH에 의하여 이러한 효과가 더욱 증가되었다고 사료된다. 그리고 자연환경에 쉽게 영향을 줄 수 있는 labile (step 1)과 acid-soluble (step 2)을 합한 농도의 비율은 대부분의 중금속이 모암에서 더 높게 나타나는 것을 확인하였다. 결과적으로 연구지역에서 단층비지는 모암에 비하여 많은 양의 중금속을 함유하고 연속추출법 단계 중 상대적으로 자연에 쉽게 유출될 수 있는 단계의 비율이 낮은 것으로 나타나 산성암석배수에 의한 피해가 예상되는 지역에서 단층비지는 중금속이 쉽게 용출되지 않게 하는 저장소로 큰 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권6호
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• pp.753-765
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• 2021

동원광상은 옥천대 북서부 태백산분지 내에 분포하는 조선누층군의 변성암류, 퇴적암류 또는 화성암류 내에 발달된 열극을 충진하여 생성된 함 금-은 열수맥상 광상으로, 괴상 및 각력상 조직과 함께 정동의 발달 등 복합적인 조직적 특성을 보여준다. 동원광상의 맥상 광화작용은 지구조적 운동(tectonic break)에 의하여 광화 1시기(stage I)와 광화 2시기(stage II)로 구분된다. 광화 1시기는 석영맥의 생성과 함께 주된 함 금·은 광물인 에렉트럼(electrum)과 함께 황화광물, 산화광물 및 황염광물 등이 산출한 시기로서, 공생관계와 광물 조합 특성 등에 의하여 세 단계의 광화시기(초기, 중기, 후기)로 구분된다. 광화 1시기의 초기에는 주로 황철석, 자철석, 자류철석, 유비철석 등이 산출되었다. 중기에는 주된 금-은 광화작용이 진행되어 에렉트럼과 함께 섬아연석, 황동석, 방연석 등의 황화광물과 함 은 광물 및 황염광물 등이 산출되었다. 후기에는 황철석, 섬아연석, 방연석 등과 함께 함 은·안티몬 광물 등이 산출되었다. 광화 2시기는 주 광화작용 이후의 금속 광화작용이 이루어지지 않은 방해석과 백운석맥의 생성시기이다. 동원광상 광화작용은 초기 고온(≥430℃)의 열수유체 유입으로 시작되어 냉각과 비등작용 및 상대적으로 천부를 순환한 열수유체 또는 천수의 혼입 등에 의하여 ≥430℃~≤230℃의 온도조건에서 6.0 to 0.4 wt. percent NaCl 상당 염농도를 갖는 유체에서 진행되었다. 동원광상의 광물 공생관계 변화는 이러한 열수계의 진화에 의한 온도와 황 분압 조건의 감소 등의 환경변화가 반영된 결과이다. 동원광상은 한국형 금·은 광상 및 금-은 혼합형 광상에 해당하는 중/천열수 광상에 대비된다.

• 자원환경지질
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• 제17권2호
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• pp.115-139
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• 1984

본 논문에서는 경남일대 동 광화대에 위치하는 삼봉광산의 함 동-연-아연-은 열수 석영맥을 대상으로 황화 광석광물의 광물학적 특성을 규명하였다. 백악기 경상 퇴적 분지의 상부 지층인 칼크-알카리 화산암류 내에 발달된 $N-S{\sim}N13^{\circ}W/65{\sim}85^{\circ}W$의 제 단층 열극면 및 압쇄대를 따라 수 개조의 평행한 함 동-연-아연-은 열수 석영맥이 0.5-1.5Km 연장 부존되어 있다. 주 광석광물은 황동석, 방연석, 섬아연석, 황철석 등이며 맥석광물은 석영, 방해석, 견운모, 녹리석 등이다. 이들 광물로 구성된 함 동-연-아연-은 석영맥 내에 있어서 부광대의 발달은 구조 규제를 받고 있으며, 수평 및 수직적 방향에 있어서 조성광물의 대상분포 현상을 보여준다. 열수광화작용은 시기적으로 3회에 걸쳐 진행되었다. 광화 제 1시기(Stage I)는 미량의 황철석과 황동광이 수반하며 제 2시기에는 황동광, 방연광, 섬아연석과 극미량의 제유화 광물을 수반하는 개발대상의 석영맥(Stage IIa and IIb)이 형성되었고, 제 3시기에는 이들 석영맥의 약석대를 따라 최후의 방해석맥 (carbonate stage)이 형성되었다. 주조성 광물과 부성분 광물(황동석, 방연석, 섬아연석, 황철석, 유비철석, 백철석, 에나자이트)을 대상으로 물리적 특성을 실험하고, 광물의 형성단계, 부성분, 결정면의 방향과의 상관성을 밝히며 금속광물의 감정을 위한 제 자료를 제시하고자 반사도와 미경도를 실험 연구하였다 광화시기에 따른 반사력의 특성은 광화작용중 열수계의 물리 화학적 환경의 변화에 따른 광물의 성분 및 구조적 차이에 기인되는 것으로 고려된다. 섬아연석의 반사력과 굴절률은 Zn을 치환하는 철 함량에 정비례하며, //(100) 결정면에서 //(111) 결정면 보다 높은 값을 보여준다. 정성, 정량적인 부성분에 의한 내부반사(백색광하)를 +니콜하에서만 보여주는 경우 섬아연석은 정상 반사력의 값을 가지나, //니콜하에서도 내부반사를 보이는 것은 매우 상이한 spectral dispersion을 나타내는데, 내부 반사광과 같은 파장($544m{\mu}$, $593m{\mu}$, $615m{\mu}$)에서 선택반사 효과는 최대가 된다. 불투명 이방성 광석광물인 황동석은 2축성(-)이다. 표준 하중별로 실시한 빅카의 미경도 실험에서, 섬아연석은 100g 하중하에서 철함량이 8.05%에까지 증가함에 따라 미경도 값이 급격히 증가하나 철 성분이 더 많으면 다시 감소하는 경향을 보여준다. 섬아연석은 //(100) 결정면에서 //(111) 결정면보다 미경도 값이 크며, 방연석 //(111), //(210), //(100)의 순으로 결정방향에 따라 미경도 값이 작아진다. 경도가 작은 유화광물 일수록 indentation의 대각선 길이의 변화폭이 크며, 실험 광물에서는 황철석 섬아연광 황동광 방연광 순으로 증가된다. 한편 모든 실험 광물은 결정방향에 따라 각각 특징적인 indentation의 형태와 단구를 갖는데, 이는 광물감정과 결정면의 방향을 규명하는데 좋은 자료가 된다.

• 한국광물학회지
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• 제31권4호
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• pp.307-323
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• 2018

인성광상은 옥천누층군의 황강리층 내에 발달한 열극 충진 함 금-은 및 베이스 메탈 석영맥 광상이다. 광상 생성에 기여한 맥들은 녹니석화, 규화작용, 견운모화 그리고 탄산염화 작용 등 다양한 변질양상 및 광석 광물에 따라 네 시기로 구분된다. 첫 번째 시기(stage 1)에는 자형의 황철석 및 유비철석과 함께 투명하고 경제적 광석이 나타나지 않는(barren) 석영맥이 나타난다. 두 번째 시기(stage 2)에는 자형 석영 결정의 석영맥이 형성되며, 유비철석, 섬아연석, 황동석, 황철석 및 방연석이 나타난다. 세 번째 시기(stage 3)에는 유백색 석영맥과 소량의 섬아연석이 나타난다. 네 번째 시기(stage 4)에는 자형의 석영 결정을 포획한 방해석맥이 나타나며, 모암 내 탄산염 변질과 함께 소량의 유비철석, 황철석, 방연석, 섬아연석 및 황동석이 산출된다. 각 시기별 유체 포유물은 주로 염 결정이 포함되지 않은 다양한 밀도의 수용액 유체 포유물이 대부분이다. 각 시기의 균질화 온도(Th: $^{\circ}C$)와 염 농도(NaCl equivalent wt%)는 다음과 같다; 시기 1 ($270{\sim}342^{\circ}C$ 그리고 1.7~6.4 wt%), 시기 2 ($108{\sim}351^{\circ}C$ 그리고 0.5~7.5 wt%), 시기 3 ($174{\sim}380^{\circ}C$ 그리고 0.8~7.5 wt%) 그리고 시기 4 ($103{\sim}265^{\circ}C$ 그리고 0.7~6.4 wt%). 넓은 범위의 균질화 온도와 염농도는 광화 유체가 천수의 혼입에 의한 냉각과 희석이 있었을 가능성을 지시한다. 0.5~1.5 km의 인성광상의 계산된 고심도는 천열수 환경을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제19권3호
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• pp.199-218
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• 1986

울산(蔚山)의 철 중석 스카른광상에서 산출되는 유비철석(硫砒鐵石)은 그의 산출상태(産出狀態) 광물공생관계(鑛物共生關係) 화학조성(化學組成)을 근거로 세 가지 유형으로 구분된다. 유비철석(硫砒鐵石) I 은 다금속광화작용(多金屬鑛化作用) 초기에 정출된 것으로 주로 스카른대 내에서 산점상으로 분포하며, Ni-Fe-Co계 유화물과 밀접한 공생관계를 보여준다. 유비철석(硫砒鐵石) I 의 화학조성은 Ni, Co의 함량이 현저하게 높고 As/S(원자비(原子比))>1으로 과잉(過剩)의 비소를 함유한다. 유비철석(硫砒鐵石) II는 Cu 또는 As 광석중에서 산출되며, 비독사석 휘창연석 비스무스 황동석 섬아연석과 밀접한 공생관계를 보여준다. 유비철석(硫砒鐵石) II의 화학조성은 Ni, Co의 함량이 극히 미량이며, As/S>1으로 과잉(過剩)의 비소를 함유한다. 유비철석(硫砒鐵石) III은 최후기 열수광맥 형성시기에 정출되었으며, 황철석 방연석 섬아연석 자류철석과 밀접한 공생관계(共生關係)를 보여준다. 유비철석(硫砒鐵石) III의 화학조성(化學組成)은 $$As/S1{\leq_-}1$$로 과잉(過剩)의 S를 함유한다. 유비철석(硫砒鐵石) I 은 Ni, Co의 함유량이 1%이상이므로 지질온도계(地質溫度計)로 사용할 수 없지만, 유비철석(硫砒鐵石) II 는 비스무스-휘창연석의 공생관계(共生關係)를 보여 주고 있으므로, 이를 Kretschmar and Scott (1976)에 의한 $1/T-f(S_2)$도에 적용시켜보면 유비철석(硫砒鐵石) II의 정출환경은 $T=460{\sim}470^{\circ}C$, log $f(S_2)=-7.4{\sim}7.0$이고, 유비철석(硫砒鐵石) III의 정출환경은 $T=320{\sim}440^{\circ}C$, log $f(S_2)=-9.0{\sim}7.0$으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제24권2호
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• pp.131-150
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• 1991

시간적-공간적으로 가대리 화강암과 관련되어 형성된 월성 다이아튜림은 천수에서 유래된 용액에 의해 광화되어 있다. 이 광상에서 광석광물은 황철석, 유비철석, 섬아연석이 대부분이고 극소량의 자철석, 자류철석, 황동석, 석석과 Pb-Sb-Bi-Ag 계의 광문이 있다. 유체포유물, 유비철석에서의 비소함량과 섬아연석의 철 함량에 의해 계산된 비소-아연 광화 온도는 약 $350^{\circ}C$에 이르며, 염농도는 0.8에서 4.1 equ. wt % NaCl이다. 공생을 이루는 황철석-자류철석-유비철석은 $H_2S$ 주요 환원황으로 작용했으며, $300^{\circ}C$에서 산출한 광황용액은 $10^{34.5}$ < ${alpha}_{O_2}$ < $10^{-3}$, $10^{-11}$ < $f_{S_2}$ < $10^{-8}$, $10^{-2.4}$ < ${alpha}_{H_2S}$ < $10^{-1.6}$이고 pH는 견운모 안정범위인 5.2이하이다. 유화광물의 유황동위 원소비는 1.8에서 5.5%로서 유황은 마그마에서 기원되었다. 광화대에서의 탄산염 광물의 탄소 동위 원소비는 -7.8에서 -11.6%이고 산소 동위원소 값은 천수의 유입이 있었음을 의미한다. 지화학적 자료로 보아 광화용액은 마그마에 천수가 유입되어 마그마 열원의 영향하에 지하 심부 순환관정을 거쳐 형성된 것으로 해석된다.

• 한국토양환경학회지
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• 제5권2호
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• pp.67-85
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• 2000

광미를 매립하여 객토한 토양을 농경지로 사용하고 있어 식용작물로의 중금속 흡수가 우려되는 서성연-아연광산 주변 농경지를 대상으로 중금속 오염실태를 조사하기 위하여 서성광산 주변 농경지의 토양과 토양 간극수 시료를 분석하였다. 연구지역 토양과 토양 간극수 pH는 6.5~8.2으로 중성에서 약알칼리성을 보이며, 토양시료의 XRD 분석 결과 대표전인 광물 조성은 철백운석, 능철석, 석영, 운모, 카오린(kaolin)군의 점토광물 및 미량의 녹니석과 각섬석 등으로 나타났다. 폐석의 연마편 관찰 결과에서 함연, 아연광물인 방연석과 섬아연석이 주로 괴상으로 산출됨이 확인되었으며, 소량의 황철석, 황동석, 유비철석, 자류철석, 백철석 등이 관찰되었다. 토양시료에 대한 화학분석은 토양오염 공정시험법상의 0.1N HCl을 이용한 용출법과 $HNO_3$-$HCIO_4$-HCl을 이용한 산분해방법의 두가지 전처리과정을 통하여 ICP-AES로 이루어졌다. 연구지역 농경지 토양에서 중금속 원소들의 평균함량은 $HNO_3$-$HCIO_4$-HCl의 혼합산을 이용한 분석 결과 Pb(4,612 ppm), Zn(4,468 ppm), As(334.4 ppm), Cu(214.1 ppm), Cd(37.6 ppm), Co(15.7 ppm), Cr(21.9 ppm)로서 Co나 Cr을 제외한 모든 원소가 심각하게 오염되어 있다. 그러나 국내 토양환경보전법상의 0.1N HCl을 이용한 분석에서는 Pb를 비롯하여 분석한 모든 중금속 원소들의 함량이 혼합산을 이용한 총함량 분석결과에 비하여 수 십분의 일에서 수 백분의 일까지 낮게 검출되었다.

• 자원환경지질
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• 제32권2호
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• pp.129-139
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• 1999

베트남 짜봉 지역의 열수 금광상은 단일 광화 시기의 석영$\pm$방해석 맥으로 산출되며, 원생대의 Chulai Complex와 Kham Duc Formation을 이루는 ga 흑연 편마암 및 편암 내의 단층 열극을 충진하고 있다. 광석의 금 품위는 1.3~92.4g/ton 이다. 광석 광물은 매우 단순하여 주로 황철석 및 미량의 base-metal 황화물과 에렉트럼으로 구성된다. 금은 다음과 같은 두 유형의 공생군에서 산출된다. :1) 함철량이 풍부함 섬아연석+엘렉트럼 공생군으로서 황철석 내의 내포물로 산출되며 초기에 해당;2) 함철량이 낮은 섬아연석+방연석+엘렉트럼 공생군으로서 황철석의 단열을 따라 산출되며 후기에 해당. 유체포유물자료 및 공생광물군에 대한 열역학적 고찰에 의하면, 광화작용은 H\sub 2\O-CO\sub2\(-CH\sub 4\)-NaCl 계 유체로부터 230~42$0^{\circ}C$의 고온에서 진행되었으며 광화 유체의 황 분압은 10\sup -6\-10\sup -10\atm 이었다. 광석 광물의 침전은 주로 CO\sub 2\ 개스의 일탈을 수반한 유체 불혼화에 의해 진행되었다. 광화 유체 중 물의 산소 및 수소 동위원소 조성과 황화광물의 황 도위 원소 조성 및 유체포유물 CO\sub 2\ 의 탄소 동위원소 조성은 본 연구 지역의 중-고온형 금 광화작용이 마그마성 유체로부터 진행되었음을 지시한다.