Magnetite and Scheelite-Bearing Skarns in Ulsan Mine, Korea

울산 광산의 철-텅그스텐 스카른화작용

The Ulsan Fe-W deposit, which can be classified as a calcareous skarn deposit, is represented by ore pipe consisting principally of magnetite and lesser amounts of scheelite with minor sulphides, sulphosaits, arsenides, sulpharsenides, etc. At Ulsan mine, metasomatic processes of skarn growth may be divided broadly into two stages based on the paragenetic sequence of calc-silicate minerals and their chemical composition; early and late skarn stages. Early stage has started with the formation of highly calcic assemblages of wollastonite, diopsidic clinopyroxene and nearly pure grossular, which are followed by the formation of clinopyroxenes with salite to ferrosalite composition and grandite garnets with intermediate composition. Based on these calc-silicate assemblages, the temperatures of early skarn formations have been in the ranges of $550^{\circ}$ to $450^{\circ}$. The calc-silicate assemblages formed during the earlier half period of late skarn stage show the enrichment of notable iron and slight manganese, and the depletion of magnesium; clinopyroxenes are hedenbergitic, and grandite garnets are andraditic. The formation temperatures during this skarn stage are inferred to have been in the range of $430^{\circ}$ to $470^{\circ}C$ at low $X_{CO_2}$ by data from fluid inclusions of late andraditic garnets. The later half period of late skarn stage is characterized by the hydrous alteration of pre-existing minerals and the formation of hydrous silicates. The main iron-tungsten mineralization representing prominent deposition of magnetite immediately followed by minor scheelite impregnation has taken place at the middle of early skarn stage, while complex polymetallic mineralization has proceeded during and after the late skarn stage. Various metals and semimetals of Fe, Ni, Co, Cu, Zn, As, Mo, Ag, In, Sn, Sb, Te, Pb and Bi have been in various states such as native metal, sulphides, arsenides, sulphosaits, sulpharsenides and tellurides.

경상분지 남동부에 위치한 울산광산은 석회암을 교대한 전형적인 calcareous skarn강상으로 Fe W광화작용 이외에도 Cu, Pb, Zn, As, Bi, Ni, Co, Cr, Ag, Sn, In, Te, Sb 등이 수반되는 다금속광화작용의 특성을 보여주고 있다. 본 광상은 직립에 가까운 파이프상 광체로 산출되며, 자철석과 함께 북측의 혼펠스와의 경계부근에 회중석이 부분적으로 광염되어 있다. 본 광상의 스카른대는 석회암 및 혼펠스를 교대한 괴상 스카른과 양자를 각기 절단하는 맥상스카른으로 구분된다. 괴상스카른은 석회암 기원의 스카른이 주체를 이루며, 이러한 스카른대는 규회석 스카른, 석류석 스카른, 단사휘석-석류석 스카른, 단사휘석 스카른으로 분류되며, 부분적으로 스카른대 주변부를 따라 거정질 방해석대가 존재하고 있다. 스카른 진화과정은 초기스카른 및 후기스카른의 두 시기로 분류되며, 초기스카른은 prograde한 스카른 생성시기로 초기에는 규회석, Mg-rich 단사휘석, Al-rich garnet가 주로 정출되며 광석광물은 거의 불모한 시기이나, 초기스카른의 말기로 진행됨에 따라 자철석과 회중석이 정출된다. 그리고, 후기스카른의 전반기까지는 Fe-rich 단사휘석, Fe-rich garnet와 함께 자철석 회중석이 연속적으로 정출되었으나, 후기스카른의 중기부터는 Ni, Co, As, Cu, Zn, Fe, Bi 등의 황화광물이 정출되는 다금속광화 작용의 특정을 보인다. 또한, 최후기 열수작용시기에는 섬아연석과 방연석 등의 Base-metal 황화광물이 주로 정출되는 연 아연 광화작용의 양상을 나타낸다. 이러한 각 광화시기별 스카른 광물과 광석광물의 변화양상은 고온의 열수용액이 천부로 유출되는 과정에서 광화용액의 온도가 급격히 떨어진 결과 (telescope)에 기인된 것으로 사료된다.