• 암석학회지
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• 제3권1호
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• pp.1-19
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• 1994

화강암의 계열을 보다 확실하게 분류하기 위해 41 개의 대보와 불국사 화강암에 존재하는 Fe-Ti 산화광물을 조사하였다. Fe-Ti 산화광물의 조직과 모드비의 특징은 경상분지에 비해 옥천대의 불국사 화강암이 환원환경에서 결정화작용이 이루어졌고, 대보 화강암은 경상분지의 불국사 화강암에 비해 전반적으로 낮은 산소분압에서 형성되었음을 시사한다. 대보 화강암의 자철석은 거의 순수한 $Fe_3O_4$인 반면, 불국사 화강암의 것은 상당량의 Mn과 Ti 함걍을 갖는다. 이는 대보에 비해 불국사 화강암이 천부에 관입하여 급냉한 결과로 해석되고, 기존의 지질학적 증거와 조등룡과 권성택(1994)에의한 각섬석 지압계의 결과와 일치한다. 티탄철석의 성분은 대보와 불국사 화강암에서 차이를 보이지 않으며, 자철석과 공존하는 티탄철석이 공존하지 않는 것에 비해 $Fe_2O_3$ 함량이 많아 보다 강한 산화환경에서 형성되었음을 나타낸다. 온도-산소분압 그림에서 불국사 화강암의 시료는 Ni-NiO와 QFM 완충곡선 부근에 점시되나, 화강암질 마그마의 고상선 이상의 온도를 지시하는 것은 두 시료 뿐이다. 경기육괴, 옥천대와 영남육괴에 분포하는 대보와 불국사 화강암은 자철석계열과 티탄철석계열이 공존하나, 경상분지의 불국사 화강암은 모두 자철석계이다. 옥천대의 많은 화강암은 티탄철석계열로서 주변의 석탄 등 환원물질을 포함하는 암석과 관련이 있음을 시사하며, 유색광물에 따라 각섬석 흑운모 화강암$\longrightarrow$흑운모 화강암$\longrightarrow$복운모 화강암 순으로 티탄철석계열의 비율이 우세해진다. Ishihara et al. (1981)은 대자율을 측정하여 대부분의 대보 화강암이 티탄철석계열 (70% 이상) 이라고 하였으나, 이 연구의 결과는 자철석계열이 티탄철석계열에 비해 약간 우세 (56 : 44)하다.이와 같은 차이는 시료의 편중과 1981년 이후의 연대 측정으로 일부 화강암의 관입 시기가 새롭게 밝혀진 것에 주로 기인하지만, 그들에 의해 티탄철석계열로 분류된 약한 대자율의 화강암 중 일부는 자철석을 갖는다. 위와 같은 남한 중생대 화강암의 계열 분포는 화강암의 계열을 좌우하는 여러 요인 중에서 기반암에 의한 마그마의 오염 그리고/혹은 기원물질의 특성이 티탄철석 계열의 기원에 중요하였음을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제30권4호
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• pp.289-301
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• 1997

보국 코발트 광산은 백악기 경상분지내에 위치하며, 셰일로 구성된 건천리층을 천부 관입한 암주상의 미문상 화강암내에 국한하여 배태된다. 광상은 열극 충진형 석영${\pm}$액티놀라이트${\pm}$탄산염 광물맥으로 이루어지며, 광석광물로는 함코발트광물 (비독사석, 휘코발트석, 글로코도트), 함코발트 유비철석과 소량의 황화광물 (자류철석, 황동석, 황철석, 섬아연석) 및 미량의 산화광물 (자철석, 적철석)이 산출된다. Rb-Sr 절대연령 측정 결과, 화강암의 관입 및 이와 관련된 광화작용은 후기 백악기 (85.98 Ma)에 이루어진 것으로 판단된다. 산출광물종은 다소 복잡한 양상을 보이며, 시간에 따라 다음과 같이 변화한다: 액티놀라이트, 탄산염광물 및 석영에 수반되는 함코발트 광물의 정출 (광화시기 I, II)${\rightarrow}$석영에 수반되는 황화광물, 금 및 산화광물의 정출 (광화시기 III)${\rightarrow}$탄산염광물의 정출(광화시기 IV, V). 고온성 광물 (함코발트 광물, 휘수연석, 액티놀라이트)과 더불어 저온성 광물 (황화광물, 금, 탄산염광물)이 산출되는 점으로 보아 열수광화작용은 xenothermal 환경에서 형성되었다. 화강암은 특징적으로 높은 코발트 함유량 (평균 50.90 ppm)을 나타내며, 이는 코발트가 냉각하는 화강암 암주에서 기원하였음을 지시한다. 반면, 건천리층 셰일의 높은 동 및 아연 함유량은 이들 원소가 주로 셰일로부터 유래되었음을 지시한다. 열수용액의 온도 감소와 더불어 산소분압이 감소 (광화 I, II기의 코발트광물 형성, $T=560^{\circ}C-390^{\circ}C$, log $fO_2=$ > -32.7 to -30.7 atm at $350^{\circ}C$; 광화 III기의 황화광물 형성, $T=380^{\circ}-345^{\circ}C$, log $fO_2={\geq}-30.7$ atm at $350^{\circ}C$함은 열수계가 시간이 지남에 따라 초기 마그마성 계로부터 천수로 지배되는 열수계로 전이되었음을 나타낸다. 광화 II기의 유황 동위원소 값은 초기 함코발트 열수 용액이 화성기원 ($${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}{\sim_=}3-5$$‰)으로부터 기원하였음을 증거한다. 열수용액의 ${\delta}^{34}S_{H_2S}$ 값은 광화 II기의 코발트 형성기 (3-5‰)로부터 황화광물 형성 시기인 광화 IV기 (최대 약 20‰)까지 크게 증가하였다. 이는 후기로 갈수록 천수가 우세한 열수계로 진화하면서 주위의 퇴적암을 순환하는 과정에 동위원소적으로 무거운 유황 (퇴적기원의 황산염)과 천금속 (Cu, Zn 등) 및 금을 용해, 농집시켰음을 시사한다. 후기에 천수의 유입이 없었더라면, 보국 광상은 단순히 액티놀라이트 + 석영 + 함코발트 광물로 구성된 광맥으로만 형성되었을 것이다. 또한, 마그마 기원의 열수계가 형성된 이후에 천수 순환계가 형성됨으로 인하여 고온 광물과 저온 광물이 함께 산출되는 xenothermal 한 광상의 특성을 나타내게 되었다.