Gold-Silver Mineralization of the Geojae Area

거제(巨濟)지역 금(金)-은(銀)광상의 광화작용(鑛化作用) 연구

The electrum-silver-sulfide mineralization of the Geojae island area was deposited in three stages (I, II, and carbonate) of quartz and calcite veins that crosscut Late Cretaceous volcanic rocks and granodiorite(83 m.y.). Stages I and II were terminated by the onset of fractunng and breCCIation events. Fluid inclusion data suggest that the gold-sulfide-bearing stages I and II each evolved from an initial high temperature( near $370^{\circ}C$) to a later low temperature(near $200^{\circ}C$). Each of those stages represented a separate mineralizing system which cooled prior to the onset of the next stage. The relationship between homogenization temperature and salinity in stages I and II suggests a complex history of boiling, cooling and dilution. Evidence of boiling indicates a pressure of < 100 bars, corresponding to a depth of 500 to 1,250m assummg hthostatlc and hydrostatic pressure regimes, respectively. Fluid inclusion and mineralogical evidence suggest that the electrum-silver mineralization was deposited at a temperature of $220-260^{\circ}C$ from ore fluids with salinities between 1.9 and 8.1 equivalent wt.% NaCl. Total sulfur concentration is estimated to be $10^{-3}$ to $10^{-4}$ molal. The estimated $fs_2$ and $fo_2$ range from $10^{-11.8}$ to $10^{-14}$ atm and $10^{-35}$ to $10^{-36}$ atm, respectively. The chemical conditions indicate that the dominant sulfur species in the ore forming fluids was a reduced form($H_2S$). Rapid cooling and dilution of ore-forming fluids by mixing with less-evolved meteoric waters led to gold-silver deposition through the breakdown of the bisulfide complex($Au(HS)_2$) as the activity of $H_2S$ decreased.

경남거제지역 금(金)-은광상(銀鑛床)들은 후기 백악기 안산암류와 화강섬록암(83 m.y.)내의 열극을 충진한 함금(含金)-은(銀) 열수맥상(熱水脈狀) 광체로 구성된다. 열수광화작용(熱水鑛化作用)은 구조운동에 의하여 시기적으로 3회에 걸쳐 진행되었다. 초기 제$370^{\circ}C$의 고온에서 후기 $200^{\circ}C$에 이르는 제 I, II 광화기(鑛化期)에서는 각기 상이한 열수계(熱水系)에 의하여 석영, 유화물이 침전하였으며, $320^{\circ}C$를 전후로 하여 광화류체(鑛化流體)의 비담(沸膽)현상이 일어났다. 제 I, II 광화작용(鑛化作用)시의 압력은 <100기압이고, 심도는 500~1,250m였다. 금(金)-은(銀)의 주광화시기(主鑛化時期)인 광화(鑛化) I 기(期)의 공생광물에 대한 유체포유물(流體包有物) 및 광물열수학적(鑛物熱水學的) 연구에 의하면, 황철석, 섬아연석, 황동석은 $290^{\circ}C$ 이상의 고온에서 비담작용(沸膽作用)과 동시에 정출하였고, 사면동석, 에렉트렘, 스튜자이트는 금(金)-유황종(硫黃種)의 농도가 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$molal, 상당염농도(相當鹽濃度)가 2~6wt.% NaCl인 광화유체(鑛化流體)로부터 $220{\sim}260^{\circ}C$, 유황 및 산소분압이 각각 $10^{-11.8}{\sim}10^{-14}$, $10^{-35}{\sim}10^{-36}$ atm인 물리 화학적 환경하에서 침전하였다. 균질화(均質化) 온도와 염농도(相當鹽濃度)와의 관계는 천수류입(天水流入)에 의한 광화류체(鑛化流體)의 냉각(冷却) 및 희석(稀釋)작용이 광석광물 침전의 주된 메키니즘이었음을 지시해 주며, 유체내(流體內) 환원(還元) 유황종(硫黃種)($H_2S$)의 감소에 따른 금류화복합체(金硫化複合體)($Au(HS)_2$) 의 파괴로 금(金)의 침전이 유도되었으리라 사료된다. 유황 및 탄소, 산소 안정동위원소(安定同位元素) 연구(硏究)결과, 광화류체내(鑛化流體內)의 유황 및 탄소는 심부화성(深部火成)기원이었고, 방해석의 산소 안정동위원소(安定同位元素)값으로부터 열수계(熱水系)에서 천수(天水)가 지배적인 역할을 하였으리라 사료된다.