Geochemistry of Cu-Pb-Zn-Ag Deposits from the Euiseong Mineralized Area

의성 광화대 동-연-아연-은 광상의 지화학적 연구

The Cu-Pb-Zn-Ag hydrothermal vein type deposits which comprise the Dongil and Dong-cheogogsan mines occur within the Cretaceous sedimentary rocks in the Euiseong Basin of the southern Korean peninsula. The ore mineralization is contained within three stage(I,II and III) quartz and calcite veins. Ore minerals occur as dominant chalcopyrite, galena, sphalerite, tetrahedrite and Pb, Ag, Sb and Bi-bearing sulfosalts. Stage I ore minerals were deposited between $400^{\circ}C$ and $200^{\circ}C$ from the fluid with moderate salinities(7.0 to 4.5 eq. wt. % NaCl). Evidence of boiling suggests pressure of less than 150 bars during stage I mineralization. This pressure corresponds to maximum depths of 650 m and 1700 m, respectively, assuming lithostatic and hydrostatic loads. The data on mineralogy, temperature and salinity, together with information on the solubility of Cu complex, suggest that Cu deposition is a result of boiling coupled with declining temperature from $350^{\circ}$ to $250^{\circ}C$ or declining log $a_{o_2}$(from -29.8 to -35.9 atm.)and increasing in pH. Pb, Ag, Sb and Bi-bearing sulfosalts were deposited by cooling and dilution at temperature of less than $250^{\circ}C$ from the ore fluid with less than -35.9 atm. of log $a_{o_2}$.

경북 의성 퇴적분지내에는 수개조의 함 Cu-Pb-Zn-Ag 열수석영맥이 주향 N $20^{\circ}-40^{\circ}W$, 경사 $70^{\circ}-80^{\circ}NE$의 단층면을 따라 충진되어 있으며, 맥폭은 1.0m 이하이고, 약 200m 이상 연장되어 있다. 광화작용은 구조운동에 수반되어 3회 (I, II, III기)에 걸쳐 진행되었다. 주 광화시기인 제 I 광화시기에는 주로 황동석, 유비철석, 황철석, 방연석, 섬아연석과 미량의 사면동석 및 함Pb, Ag, Sb, Bi 유염 광물 등이 산출된다. 유체 포유물 연구에 의하면, 제I광화작용시 동(銅)을 위시한 광석 광물은 7.5-4.5wt.% 염상당농도를 갖는 광화유체로부터 초기 $400^{\circ}C$에서 후기 $200^{\circ}C$에 걸쳐 침전되었고, $350^{\circ}C$ 부근에서 광화유체의 비등 현상이 있었음을 확인하였다. $H_2O-NaCl$ 임계곡선에 의해 구한 광화유체의 최대 압력은 150bar이고, 이는 1.7km의 심도에 해당된다. Cu의 침전은 전 유황종(種)의 농도가 $10^{-0.5}-10^{-1.8}M$인 광화유체가 약 $350^{\circ}C$에서 $250^{\circ}C$로 감소되면서 비등작용과 함께 천수유입에 의한 냉각 작용에 의하여, 광화유체 내의 유황, 산소의 분압이 각각 $10^{-8}$, $10^{-30}atm$.에서 $10^{-12}$, $10^{-36}atm$.으로 감소되고, 한편 pH가 증가되어, Cu complex 이온의 농도가 $10^3$에서 10ppm으로 감소되면서 주로 황동석으로 침전되었다. 함 Pb, Ag, Sb, Bi 유염광물은 $250^{\circ}C$ 이하에서 유황과 산소분압이 각각 $10^{-12}$, $10^{-36}atm$. 이하인 광화유체에서 계속되는 천수유입으로 인한 냉각작용과 희석작용에 의해 침전되었다.