충주지역 호상 및 괴상 철광상의 성인에 관한 연구(I) : 지질 및 광석의 산출특성

Banded and Massive Iron Mineralization in Chungju Mine(I): Geology and Ore Petrography of Iron Ore Deposits

충주 광산은 한반도의 대표적인 층상 규제형 (strata-bound type) 철광상의 하나이다. 광산 부근의 지질은 규암 및 편암류로 구성되는 변성 퇴적암 (계명산층)과 후기의 관입 화성암으로 이루어져 있다. 철광층은 주로 변성암의 편리와 조화적 관계를 가지며 층상 또는 렌즈상으로 산출되고 부분적으로 불규칙한 괴상으로 발달되기도 한다. 광상은 산출상태, 구조 및 조직, 구성 광물의 공생특성 등에 의해 호상광석과 괴상광석으로 구분된다. 호상광석 (banded ore)은 적철석, 적철석+자철석, 자철석 및 석영이 우세한 분대 (meso- bands)의 반복에 의한 대상구조가 특정적이다. 괴상광석 (massive ore)은 화강암질 암석의 접촉부를 따라 불규칙한 형태로 산출되며, 대부분이 자철석으로 구성된다. 철산화광물 및 규산염 광물의 입자 크기는 호상광석에서 보다 괴상광석에서 더 조립질을 나타낸다. 호상 및 괴상광석을 구성하는 자철석의 조성은 거의 순수한 $Fe_3O_4$로 구성되지만, Mn의 함량에서 차이가 있음을 알 수 있다 (호상광석; 0.14~0.27 MnO wt.%, 괴상광석; 0.10~0.15 MnO wt.%). 적철석은 Ti 성분이 호상 (0.87~1.27 $TiO_2$ wt.%) 및 괴상 (3.51~6.96 $TiO_2$ wt.%) 광석에서 뚜렷한 차이를 보인다. 광석에 수반되는 흑운모의 화학조성은 호상광석이 괴상광석에서보다 FeO, $TiO_2$ 및 $Al_2O_3$ 값은 낮고, MgO와 $SiO_2$는 높다. 충주 철광상은 퇴적작용 내지 변성작용의 특성을 나타내는 대상 (층상)구조와 괴상조직 및 교대조직등의 다양한 변화과정을 반영하고 있으며, 산출상태, 광석광물의 조성 및 조직적 특성은 괴상광석 형성이 호상 광석보다 더 환원적인 환경 또는 고온의 온도 조건에서 야기되었음을 지시한다. 철광상은 초기 철의 퇴적(공급)작용과 후기의 변성작용에 의해 2차 부화작용에 의해 복합적으로 형성된 것으로 추정된다. 호상광석은 광역변성작용에 의해, 괴상광석은 화강암 관업에 의한 영향으로 사료된다.

The strata-bound type iron ore bodies in the Chungju mine are interbedded with metamorphic rocks which are intruded by Mesozoic granitic rocks. The iron ore deposit occurs as layer or lens shape which are concordant with the metamorphic rocks. The iron ore is classified into banded and massive types based on the mode of texture and occurrence. Grain size and iron-oxides tend to become coarser toward massive ore than banded ore. Banded ores commonly contain internal layers defined by alternating magnetite- rich, hematite-rich, magnetite-hematite, and quartz-rich mesobands. The banded iron ore consists of hematite, magnetite, quartz, feldspar, and minor amounts of biotite, muscovite, chlorite, carbonates, epidote, allanite, and zircon. Massive ores which are characterized by high magnetite content occur in contact of granitic rocks. The massive iron ores consist mostly of magnetite and quartz, with minor amounts of hematite, pyrite, microcline, biotite, muscovite, chlorite, carbonates, epidote, allanite and zircon. Magnetite from banded and massive ores is almost pure $Fe_3O_4$ in composition, including 0.14 to 0.27 wt.% MnO and 0.10 to 0.15 wt.% MnO, respectively. Hematite of the ore contains 0.87 to 1.27 wt.% $TiO_2$ in banded ore and 3.44 to 6.96 wt.% $TiO_2$ in massive ore, respectively. Biotite shows a little compositional variation depending on ore types. Biotite of the banded ore has lower FeO, $TiO_2$ and $Al_2O_3$, and higher MgO and $SiO_2$ than the massive ore. The modes of occurrence and petrography of ore implies that massive ores might have been formed either under more reducing environments or higher temperature condition than banded ore. Banded ores might represent early episode of iron enrichment due to regional metamorphism. Massive ores might be related to the contact metamorphism resulting from late granitic intrusion.