• 자원환경지질
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• 제28권3호
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• pp.185-197
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• 1995

충주 광산 지역은 계명산층과 이를 관입한 중생대 화강암질 암석으로 구성되며, 이들 화강암질 암석중 백악기초(134 Ma) 흑운모 화강암과 계명산층을 구성하는 석영-운모 편암의 접촉부에서 회중석을 수반하는 스카른 광상이 산출된다. 스카른은 구성광물의 공생 특성과 주 구성광물의 양적인 비에 의해 석류석 스카른대, 규회석 스카른대, 녹염석 스카른대 및 녹니삭 스카른대로 분류된다. 석류석의 화학조성은 초기 순수한 안드라다이트 (>Ad96)에서 후기 알루미늄 함량비가 증가하는 안드라다이트-그라슈라(Ad~50)로 점이적인 변화를 나타내며, 녹염석은 $Fe^{3+}$ 의 함량비가 높은 고용체 상(Ps=35)에서 암루미늄 함량비가 높은 고용체 상(Ps=25)으로 변화하는 양상을 띤다. 광물 공생 및 화학 조성상의 특징으로 볼 때 스카른화 작용은 Ca와 Fe의 활동도가 흑운모 화강암의 접촉부에서 높고 Al, Mg, K 및 Si 활동도는 석영-운모 편암내에 발달되는 스카른에서 증가하는 경향을 나타낸다. 녹염석 스카른대에서 산출되는 회중석의 유체포유물 균질화 온도는 $300{\sim}380^{\circ}C$ 이며 NaCl 상당 염농도는 3-8wt. %로, 석영 및 녹염석 유세포유물 균질화 온도는 $300{\sim}400^{\circ}C$이다. 후기 녹니석 스카른대내에서 수반되는 황화광물의 황 동위원소비는(${\delta}^{34}S$) 황철석 $9.13{\sim}9.51%_{\circ}$, 방연석 $5.85{\sim}5.96%_{\circ}$이며, 공존하는 황철석-방연석 광물쌍에 의한 동위 원소 지질온도는 $283{\pm}20^{\circ}C$이다. 이산화탄소 몰분율($X_{CO_2}$)은 $L-CO_2$가 관찰되지 않으며 $H_2O$ 풍부한 유체포유물로 구성되고 있는점과, 안드라다이트 및 규회석의 광물공생 특성과 대비하여 볼때 약 0.01로 추정된다. 광물공생 및 화학조성, 상 안정 관계, 유체포유물 연구, 동위원소 지질온도계등의 연구 결과에 의해 충주광산 지역 스카른화 작용은 $400{\sim}260^{\circ}C$ 온도 조건과 산소분압이 감소($fo_2=10^{-30}{\sim}10^{-25}$)하는 환경에서 진행되었으며, 텅스텐 광화작용은 이러한 스카른 형성 과정 중 온도의 감소($350^{\circ}C$)와 산소분압이 감소($fo_2=10^{-27}$) 하는 조건에서 수반되었다.

• 자원환경지질
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• 제30권2호
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• pp.81-87
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• 1997

전남 및 경상점토열수변질지역은 백악기 유천층군의 화산암지대내 분포한다. 전남 변질지역의 모암은 산성화산암류이며 경상 변질지역의 모암은 산성 및 중성화산암류이나 중성화산암류가 우세하다. 두 변질지역의 열수변질작용을 비교 하였을 때 중요한 차이는 열수용액의 기원으로 생각된다. 경상 열수변질지대는 마그마수가 열수의 주 기원으로서 고온성 변질광물인 엽납석이나 홍주석이 우세하게 산출되며 마그마수에서 특징적인 붕소 함유 광물인 듀모티어라이트와 전기석의 산출이 특징적이다. 이에 반해서 전남 열수변질지역은 천수와 열수의 혼합용액이 열수의 주 기원으로 천수가 중요한 역할을 하였으며, 저온성 광물인 카오린, 명반석 등이 우세하게 산출된다. 또 다른 중요한 차이는 pH 와 같은 열수용액의 화학성 차이이다. 전남 열수변질지역의 명반석-카오런-석영 변질광물군은 저온의 강산성 열수용액으로서 "산-황산염형" 으로 특징되며 이에 반해 경상 열수변질지역의 견운모-석영 변질광물군은 "석영-견운모형" 에 해당되며 고온의 중성 내지 약산성 열수용액에 의한 변질특성을 나타낸다. 또한 두 지역은 열수변질대 모암인 화산암류의 지질구조 환경에서 차이를 찾아 볼 수 있다. 전남 열수변질지역은 산성암질 돔과 성인적으로 관련되나 경상 열수 변질지역은 칼데라와 관련된 특성을 보인다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1540-1554
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• 2023

To use nuclear energy sustainably, spent nuclear fuel, classified as high-level radioactive waste and inevitably discharged after electricity generation by nuclear power plants, must be managed safely and isolated from the human environment. In Korea, the land area is limited and the amount of high-level radioactive waste, including spent nuclear fuels to be disposed, is relatively large. Thus, it is particularly necessary to maximize disposal efficiency. In this study, a high-efficiency deep geological repository concept was developed to enhance disposal efficiency. To this end, design strategies and requirements for a high-efficiency deep geological repository system were established, and engineered barrier modules with a disposal canister for pressurized water reactor (PWR)-type and pressurized heavy water reactor type Canada deuterium uranium (CANDU) plants were developed. Thermal and structural stability assessments were conducted for the repository system; it was confirmed that the system was suitable for the established strategies and requirements. In addition, the results of the nuclear safety assessment showed that the radiological safety of the new system met the Korean safety standards for disposal of high-level radioactive waste in terms of radiological dose. To evaluate disposal efficiency in terms of the disposal area, the layout of the developed disposal areas was assessed in terms of thermal limits. The estimated disposal areas were 2.51 km² and 1.82 km² (existing repository system: 4.57 km²) and the excavated host rock volumes were 2.7 Mm³ and 2.0 Mm³ (existing repository system: 4.5 Mm³) for thermal limits of 100 ℃ and 130 ℃, respectively. These results indicated that the area and the excavated volume of the new repository system were reduced by 40-60% compared to the existing repository system. In addition, methods to further improve the efficiency were derived for the disposal area for deep geological disposal of spent nuclear fuel. The results of this study are expected to be useful in establishing a national high-level radioactive waste management policy, and for the design of a commercial deep geological repository system for spent nuclear fuels.

• 자원환경지질
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• 제52권4호
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• pp.259-274
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• 2019

휴대용 X선 형광분석기(XRF)와 단파장 적외선 분광분석기(SWIR)를 이용하여 조산형 금광상인 삼광광상의 열수유체와 모암의 반응에 의한 원소분산과 모암변질 양상을 파악하고 이를 통해 광상탐사인자를 추정하고자 하였다. 이를 위해 편암 및 편마암, 그리고 석영맥과의 접촉변질대 등으로 구성된 삼광광상 본항갱에서 일정간격으로 804개 지점에 대해 총 4,824회 측정하였고, 이 결과를 XRF 및 ICP 정량분석결과와 비교하였다. 회귀분석결과 현장측정 주원소 결정계수는 0.88, V을 제외한 미량원소는 0.56를 보인다. 일부 시료를 연마한 후 측정한 결과 주원소 결정계수는 0.97, 미량원소는 0.65로서 현장측정결과보다 높게 나타난다. 석영맥 변질대 분석결과 As는 Fe, Zn, Rb와 양의 상관관계를 보이며, V과는 음의 관계를 나타낸다. 컨투어맵 분석결과에서 As는 Zn, Rb, Fe, Ti, Cr, Ni 등과 함께 석영맥 부근에서 함량이 증가하는 것으로 나타나 상호 유사한 경향성을 보인다. 휴대용 SWIR을 이용한 현장측정결과 편암 및 편마암에는 운모, 일라이트, 녹니석, 견운모, 각섬석, 녹염석 등의 조합을 보이고, 석영맥과 접한 변질대에서는 일라이트, 견운모, 석고 및 운모 등이 검출된다. 컨투어맵 작성결과 녹니석은 대부분 모암에서 산출되는 반면, 견운모는 석영맥 부근에서 높게 나타난다. 휴대용 분석기기를 이용한 이러한 결과는 기존의 원소분산 및 열수변질 연구결과와 유사하며 조산형 금광상 탐사에 효과적으로 사용가능할 것으로 여겨진다.

• 한국광물학회지
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• 제7권1호
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• pp.49-61
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• 1994

결정질암반중의 지하수 이동로인 열극은 모암과는 다른 이차광물로 구성되는 수가 많다. 그래서 방사성폐기물 처분장 모암중의 열극광물은 그들의 높은 표면 반응성 때문에 관심의 대상이 되고 있다. 본 논문에서는 선캠브리아기 편마암류로 구성되어 있는 충남 유구지역수리치 시추공 코아의 열극표면에서 발견된 점토광물의 생성과정을 고찰하였고, 그들과 현재 지표수 및 지하수와의 평형관계를 알아보았다. 편마암 열극에서 물-암석 상호반응은 깁사이트, 캐올리나이트, 스멕타이드, 일라이트 등을 생성시켰다. 열극점토광물은 두가지 다른 과정을 통해 생성된 것으로 판단된다. : (1) 열극주변 모암 확산대에서 장석의 Incongruent Dissolution에 의한 스멕타이트 또는 일라이트의 생성, (2) 열극틈 사이에는 깁사아트, 캐올리나이트, 스멕타이트 (또는 일라이트)가 지하수의 용존이온으로부터 침전. 열극충전광물은 깁사이트${\leftrightarrow}$캐올리나이트${\leftrightarrow}$스멕타이트 (또는 일라이트) 순으로의 광물생성순서를 보인다. 광물생성순서를 규제한 요인은 지하수의 pH 상승, 충전물에 의한 열극틈의 투수계수 감소, 그리고 알카리 및 알카리토 원소의 Immobility에 의한 것으로 보인다. 수리치 시추공 지하수의 pH는 8.6-9.2 범위이며, 화학성분상 $Na-HCO_{3}$ 형이며, Na와 $HCO_{3}$는 Albite와 Calcite의 용해작용으로부터 공급된 것으로 보인다. WATEQ4/F 프로그램에 의한 지하수의 포화지수는 pH 상승에 따라 깁사이트와 캐올리나이트는 침전반응을 거쳐 평형상태로, 스멕타이트와 일라이트 평형상태를 거쳐 재용해성 환경으로의 변화를 지시한다. $Na_{2}O-Al_{2}O_{3}-SiO_{2}-H_{2}O$계의 상안정도상에 지표수와 지하수 모두 캐올리나이트 안정영역에 속한다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.537-549
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• 2007

태백산 광화대 북부의 지질환경과 광화작용 양상을 살펴보면, 다양한 금속 광상의 형성이 시 공간적으로 반복되어 있다는 점에서 미국 네바다 지역의 칼린형 금광상 분포지역과 매우 유사하다. 영월지역에서는 두 곳의 뚜렷한 비소 이상대와 다수의 안티모니 이상대가 형성되지만, 금속광산의 분포와는 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다. 반면, 정선 지역에는 영월지역과 달리 두 곳의 뚜렷한 비소 이상대가 금속광산(주로 금 은 광산)의 분포와 상당히 일치하며, 안티모니 이상대는 비소 이상대와 비교적 일치하고 있다. 연구지역 변질석회암의 금, 은, 비소, 안티모니, 구리, 납, 아연, 몰리브데늄 등은 칼린형 금광상과 유사한 이동도를 보이고, 정선지역에서 상대적으로 부화되어 있는 특징을 보인다. 금 은 및 칼린형 금 광화작용의 효과적인 지시원소인 비소와 안티모니는 특징적으로 부화된 양상을 보여주고 있으나, 천금속류인 납과 아연은 시료에 따라서 다소 불규칙한 양상을 보였다. 특히, 금 은을 비롯한 비소와 안티모니의 부화도의 분포양상은 네바다 지역, 중국, 인도네시아의 칼린형 금광상들과 상당히 유사하다. 따라서, 영월 및 정선 지역에서의 광화작용을 야기한 광화유체는 칼린형 금광상을 형성한 유체와 매우 흡사하였음을 시사해 준다. 그러나, 천금속 및 몰리브데늄의 부화도 양상은 네바다의 칼린형 금광상들과는 차이가 나는데, 이는 열수용액과 반응한 모암의 광물 및 화학성 차이에 기인하는 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제47권5호
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• pp.489-496
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• 2014

본 연구는 충청남도 서산시 웅도 백운암에서 산출되는 석면에 대하여 박편관찰, X-선 회절분석, 주사전자현미경 관찰 등을 통해 석면의 광물학적 및 형태적 특성을 규명하고, 백운암의 광물학적 특성과의 상관관계를 통해 석면의 형성과정을 알아보고자 하였다. 연구 결과, 석면을 함유하고 있는 모암은 열수 변질 및 변성작용을 받았으며, 광물학으로는 주로 백운석과 소량의 방해석, 석영, 활석, 각섬석, 휘석 등으로 이루어진 백운암인 것으로 밝혀졌다. 모암 내 존재하는 석면은 섬유상-침상 입자형태를 가진 양기석-투각섬석계 석면이었으나, 변성정도에 따라 주상 및 침상형태를 가진 비석면형의 양기석-투각섬석도 존재하는 것이 확인되었다. 주상이나 침상 형태의 광물을 전자현미경으로 분석한 결과, 주상의 경우 벽개면을 따라 더 작은 침상 또는 주상의 입자로 쪼개지는 특성을 나타내어, 풍화과정에 의한 쪼개짐 현상에 의해 석면입자로 산출될 수 있음을 알 수 있었다. 특히 양기석-투각섬석 광물군에서 너비가 $1{\mu}m$ 이하인 휘어진 형태의 섬유상 석면 입자가 발견되었다. 기존 연구에서는 백운암 내에서 거의 발견되지 않았던 석면 입자가 웅도 백운암에서 검출되었고, 광물학적 분석 결과 석면광물은 Ca, Mg를 함유한 백운암질 석회암이 열수 변질을 받는 과정에서 형성되었으며, 주로 양기석-투각섬석 석면형태로 존재하는 것으로 밝혀졌다.

• 암석학회지
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• 제13권1호
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• pp.34-45
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• 2004

본 연구는 제주도에 분포하는 현무암에 포획된 맨틀포획암과 맨틀포획암에 포획된 유체포유물에 대한 암석 및 조직에 대한 기재와 하부지각물질이 초고온의 변성작용을 받아 형성된 부카이트라는 산성질포획암에 관한 예비연구이다. 제주도에 분포하는 알칼리현무암에는 초염기성포획암, 산성질포획암, 큐뮬레이트포획암이 풍부하게 포획되어 있다. 초염기성포획암은 첨정석(스피넬)-레졸라이트가 대부분이며, 첨정석-레졸라이트는 감람석, 사방휘석, 단사휘석과 첨정석로 이루어져 있다. 부카이트는 석영, 사장석과 검은 세맥으로 이루어져 있으며, 큐뮬레이트포획암은 단사휘석 혹은 단사휘석과 사장석으로 이루어진 거정의 결정들로 구성되어 있다. 이들 포획암들의 구성입자들은 조립질이며, 하부지각/상부맨틀에서의 복잡한 진화사를 보여주는 변성암의 특징을 나타낸다. 초염기성포획암에는 프로토그라뉼라, 반상쇄성, 등립질의 조직이 관찰되며, 이러한 조직의 존재는 제주도의 상부맨틀에 전단체계가 형성되어 있음을 나타낸다. 프로토그라뉼라 조직에서는 거정의 사방휘석 결정들 중간에 첨정석, 세립의 감람석이 시공간적인 연관성을 지니고 항상 같이 산출되어지는데 이는 첨정석과 감람석이 사방휘석에서 용리되어진 것으로 여겨진다. 이러한 첨정석과 감람석이 사방휘석에서 용리되어진 조직은 프로토그라뉼라조직이 형성되기 이전에 고온에서 알루미나 함량을 많이 지닌 암석이 평형상태를 유지했음을 의미하며, 원래의 암석은 알루미나가 풍부한 사방휘석을 지닌 페리도타이트인 것을 암시한다. 이러한 하부지각/상부맨틀에서 유래하는 포획암에는 세 종류의 유체포유물이 포획되어 있다. I형은 이산화탄소를 풍부하게 가지고 있는 포유물이고, II형은 다상의 규산염용융포유물로서 유리$\pm$탈유리화된 결정들$\pm$딸결정들 ＋수축기포로 구성되어 있다. III형은 황화용융포유물이다. 제주도의 맨틀포획암에는 I형이 가장 풍부하게 포획되어 있으며, 이산화탄소가 맨틀에 존재하는 가장 풍부한 휘발성성분이며, 맨틀과 같은 고온고압에서 하나의 독립된 상으로 존재한다는 것을 반영하고 있다. 또한 맨틀과 같은 환경에서 규산염멜트(melt), 황화멜트, 이산화탄소가스 사이에 서로 불용융(immscibility) 상태도 형성되고 있음을 나타내고 있다. 대부분의 다상의 규산염용융포유물 (II형)은 상당한 양의 규산질 유리를 지니고 있으며, 이는 하부지각/상부맨틀에서 SiO$_2$ 함량이 높은 규산질마그마가 형성되고 있음을 지시한다. 암석학적, 지화학적 정보와 함께 맨틀 혹은 하부지각 암석에 포획된 유체포유물과 용융포유물 데이터는 한반도의 맨틀에 대한 유체체계, 유체-마그마-광물 사이의 강호작용, 모암인 포획암에 대한 압력-온도 진화사를 파악하는데 크게 이용될 것이다.

• 암석학회지
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• 제14권1호
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• pp.12-23
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• 2005

와룡산 일대에 암주상으로 분포하는 백악기 화강암류는 고도에 따른 수직적인 조성변화를 보인다. 이들 화강암류 내에는 다양한 크기와 형태의 염기성 미립 포유암들이 산출되며, 과냉각대, 망토조직, 그리고 벡베이닝 등과 같은 마그마 혼합의 뚜렷한 증거들이 나타난다. 화강암류는 암석기재적 특징과 모드분석결과로부터 반상화강암, 반상화강섬록암, 그리고 세립질화강암으로 세분되며, 염기성 미립 포유암은 석영섬록암, 석영몬조섬록암, 그리고 토날라이트 조성을 가진다. 화강암류 내에 염기성 미립 포유암의 분포 면적비는 반상화강암이 10∼15%, 세립질화강암이 약 20%, 그리고 반상화강섬록암이 약 50% 정도로 반상화강섬록암에 집중되어 분포한다. 화강암류 주성분 원소 분석결과를 하커변화도에 도시해 보면 반상화강섬록암에서 세립질화강암으로 가면서 선적인 변화경향을 보이며, SiO₂ 함량은 61.2∼72.0wt.%의 조성변화를 보이며, 반상화강섬록암은 평균 61.7wt.%, 반상화강암은 평균 68.6wt.%, 그리고 세립질화강암은 71.9wt.%의 조성을 가진다. 이와 같은 조성의 변화는 마그마 불균질 혼합에 의한 것으로 매픽 마그마의 양적인 비율에 따른 혼합 정도의 차이에 기인하는 것으로 생각된다. 매픽 마그마의 양이 많은 부분에서는 열적 평형에 빨리 도달하여 화학적 혼합에 의한 반상화강섬록암의 조성이 우세하고, 매픽 마그마의 양이 적은 부분은 기계적인 혼합에 의한 반상화강암과 세립질화강암의 조성이 우세한 것으로 고찰할 수 있다. 따라서 와룡산 일대 화강암류는 화강암질 마그마가 어느 정도 결정분화된 단계에서 보다 매픽한 마그마의 주입으로 인해 마그마 불균질 혼합이 발생하게 되었으며, 혼합된 두 마그마의 양적인 비율에 의해 화강암류의 조성이 변화된 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제35권3호
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• pp.211-220
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• 2002

중국 북경에서 북북동쪽으로 800 km에 위치한 길림싱의 쇼시난차 동-급 광상은 섬록암에 배태되어 있다. 쇼시난차 동-금 광상의 광석은 망상세맥상으로 산출되며, potassic 및 phyllic변질대에 농집되어 있다. 쇼시난차 동-금 광상의 남측 및 북측광체의 품위는 각각 0.8% Cu, 3.64 g/t Au 및 0.63% Cu, 3.80 g/t Au이다. 본 광상의 열수변질 작용은 암주에 집중되어 있고, 암주의 정치와 폭넓게 관련되어있는 것으로 사료된다. 초기 열수변질 작용은 K-변질작용이 지배적이며, 시간이지나면서 프로필라이트화 작용으로 전환되는 양강을 보인다. 본 광상에서는 적철석과 수반된 휘동석이 채광품위의 동을 산출하고 있으며, 황동석, 반동석, 석영, 녹염석, 녹니석 및 방해석의 광물조합이 전형적으로 관찰된다. 상기 광물조합외에 본 연구에서 인지된 기타 광물들에는 황철석, 백철석, 자연금, 에렉트럼, hessite, hedleyite, volynskite, galenobismutite, covellite및 goethite등이 있다. 유체포유물 자료에 의하면, 본 동-금 광상은 시간이 지나면서 희석되고 차가운 천수의 혼입에 의한 냉각작용의 결과로 형성되었음을 지시하고 있다. 광화시기별로 보면, 광화 2기 초기에는 약 497$^{\circ}C$에서 비등현상이 발생하고 시간이 지나면서 균질화 온도가 10$0^{\circ}C$정도 낮은 암염을 배태하고 있는 제3형 유체포유물이 포획된다. 그리고, 광화 2기 맥내 제 3형 유체포유물의 염농도는 383$^{\circ}$~459$^{\circ}C$의 균질화 온도에서 54.7~66.9 wt.%의 상당염농노에 해당되며, 1 km이하의 생성심도를 지시하고 있다 광화 3기맥의 제 1형의 함동 유체는 168$^{\circ}$~3$65^{\circ}C$의 균질화온도와 1.1~9.0 wt.% 상당 염농도를 보이며, 해당 유체포유물들은 심하게 균열된 각력암을 배태하고 있는 석영맥내에 포획되어 있다. 이는 비등증거를 강하게 지시하고 있으며 50~80 bar의 정수압에 해당된다. 본 광상의 황화물의 $\delta$$^{34}$ S 값은 후기로 가면서 미약하게 증가하는 경향을 보이며, 계산된 $\delta$$^{34}$ $S_{H2S}$값은 0.8~3.7$\textperthousand$에 해당한다. 산소분압이 감소했으리라는 광물학적 증거는 없으며, 광화유체의 산소분압은 자철석과의 반응을 통해서 완충되었으리라 사료된다. 이와같은 사실을 종합해 본 결과, 황화물이 $\delta$$^{34}$ $S_{H2S}$값은 쇼시난차 동-금 광상의 함동금 열수유체에 두 가지 정도의 황source가 병합되었으리라 추정할 수 있다. 첫번째 source는 동위원소적으로 가벼운 1~2$\textperthousand$의 $\delta$$^{34}$ S값을 지닌 광화작용과 관련된 중생대 화강암이다. 이는 본 광상지역의 모암으로서의 섬록암이 plagiogranite를 관입하고 있다는 사실로부터 추론 가능하다. 그리고, 두번째 source는 >4.0$\textperthousand$의 $\delta$$^{34}S$ 값을 지닌 동위윈소적으로 더욱 무거운 source로서, 산출이 미약하여 지질도상에는 기재되어 있지 않지만 국부적인 반암의 존재를 상정할 수 있다. 있다.