Abstract
In the present study, three representative hydrothermal clay deposits, named the Seongsan, Ogmaesan and Haenam deposits, were selected for oxygen and hydrogen isotope studies. Oxygen and hydrogen isotopic compositions of quartz, sericite, alunite and kaolin minerals from Seongsan, Ogmaesan, Haenam deposits and surrounded rocks of clay deposits have been measured. The ${\delta}^{18}O$ values of quartz, kaolin, sericite and alunite in the Seongsan mine are +8.4 to +11.1‰, +3.6 to 5.4‰, +4.8 to +5.8‰ and + 3.0 to +6.6‰, respectively. In the Ogmaesan mine, the ${\delta}^{18}O$ values of quartz, kaolin, sericite and alunite are +8.0 to +13.6‰, +2.8 to +6.7‰, +4.8 to +8.4‰ and +0.9 to +2.4‰, respectively. The ${\delta}^{18}O$ values of the Haenam mine range from +7.9 to +10.1‰ for quartz and from +4.5 to +6.5‰ for sericite. The ${\delta}^{18}O$ values of the whole-rocks range from + 3.0 to + 7.8‰ for the granitic rocks. The ${\delta}^{18}O$ values of the whole-rocks range from + 3.2 to + 10.7‰ for the volcanic rocks. The 8D values of kaolin, sericite and alunite in the Seongsan mine are -78 to -86‰, -71 to -90‰ and -43 to -77‰, respectively. In the Ogmaesan mine, the ${\delta}D$ values of kaolin, sericite and alunite are -73 to -80‰, -74 to -88‰ and -57 to -98‰, respectively. The ${\delta}D$ values of the Haenam mine range from -76 to -85‰ for sericite. The ${\delta}D$ values of the whole-rocks range from -77 to -105‰ for the granitic rocks. The ${\delta}D$ values of the wholerocks range from -76 to -100‰ for the volcanic rocks. The main result obtained oxygen and hydrogen isotope data can lead to the following interpretations on the origin of hydrothermal fluids in the clay deposits: Through the oxygen isotopic study, the formation temperature of the clay deposits was estimated from the coexisting minerals such as quartz-kaolin minerals and -sericite. Formation temperature of the acidic alteration zone is 165 to $280^{\circ}C$ in the Seongsan deposits, 175 to $250^{\circ}C$ in the Ogmaesan deposits and 250 to $350^{\circ}C$ in the Haenam deposits. Three clay deposits has been formed by magmatic water mixed with meteoric water. Furthermore, from this isotopic data, it is clarified that kaolin minerals and alunite are hypogene in origin, and has been formed by oxidation of hydrogen sulfide in the steam-heated environment, and that alunite has been produced in the spectacular solfataric alteration observed at the surface of some present-day hydrothermal systems. Oxidation of the $H_2S$ is thought to be generated when the vapor phase generated by boiling of the deep-seated water under the water table.
본 연구에서는 세개의 대표적인 열수점토광상인 성산, 옥매, 해남광상으로 부터 채취한 석영, 견운모, 명반석과 카올린광물 및 광상들의 주변암에 대해 산소 및 수소동위원소 연구를 실시하였다. 생산광상의 석영, 견운모, 명반석과 카올린광물에 대한 산소동위원소값은 각기 +8.4에서 +11.1‰, +4.8에서 +5.8‰, + 3.0에서 +6.6‰, +3.6에서 +5.4‰의 값을 나타낸다 옥매산광상의 석영, 견운모1 명반석과 카올린광물에 대한 산소동위원소값은 각기 +8.0에서 + 13.6‰, + 4.8에서 +8.4‰, +0.9에서 +2.4‰, +2.8에서 +6.7‰의 값을 나타낸다. 해남광상의 석영과 견운모에 대한 산소동위원소값은 각기 +7.9에서 + 10.1‰ 과 +4.5에서 +6.5‰ 의 값을 나타낸다. 화강암류와 화산암류에 대한 산소동위원소값은 각기 +3.0에서 +7.8‰ 과 +3.2에서 +10.7‰의 값을 나타낸다. 성산광상의 견운모, 영반석과 카올린팡울에 대한 수소동위원소값은 각기 -71에서 -90‰, -43에서 -77‰, -78에서 86‰ 의 값을 나타낸다 옥매산광상의 견운모, 영반석과 카올린광물에 대한 수소동위원소값은 각기 -74에서 -88‰, -57에서 98‰, -73에서 80‰ 의 값을 나타낸다. 해남광상의 견운모에 대한 수소동위원소값은 -76에서 -85‰의 값을 나타낸다. 화강암류와 화산암류에 대한 수소동위원소값은 각기 77에서 105‰과 -76에서 100‰의 값을 나타낸다. 산소 및 수소동위원소비 분석결과로부터 점토광상에서 열수의 기원에 대해 다음과 같은 해석을 할 수 있다. 산소동위원소 분석결과로부터 공존하는 광물 즉, 석영-카올린광물과 석영-견운모광물로부터 정토광상의 형성온도를 구하였다. 성산광상은 $165{\sim}280^{\circ}C$, 옥매산광상은 $175{\sim}250^{\circ}C$, 해남광상은 $250{\sim}350^{\circ}C$로 나타났다. 이틀 세개의 광상은 magmatic water와 meteoric water의 혼합으로 형성되었다. 이러한 동위원소비 분석결과로부터 카올린과 명반석광물은 hypogene 기원으로 나타났고, steam-heated 환경에서 황화수소의 산화로서 형성되었다. 황화수소의 산화작용은 지하수면 아래에서 deep-seated water의 boiling에 기인된 수증기상에서 기인된 것으로 해석된다.