Compositional Variations of Arsenopyrite from Gold-Silver Deposits in Korea

한국 금은광산에서 산출되는 유비철석의 조성변화

The gold-silver mineralizations in Korea are closely related to Jurassic Daebo igneous activity (121 and 183 Ma) and Cretaceous Bulgugsa igneous activity (60 and 110 Ma). A compilation and re-evaluation of chemical data in arsenopyrite suggest that the As contents vary, reflecting different genetic environments or mineral assemblages. The gold-silver vein deposits from various mineralized area were investigated using arsenopyrite geothermometer. Arsenopyrites from the Jurassic Au-dominant deposits are distinct by high As contents (29.68~33.46 atomic %) with narrow variations, equivalent to a temperature range of $370{\sim}450^{\circ}C$ and a sulfur fugacity of about $10^{18}-10^{-6}$ atm. On the contrary, arsenopyrites from the Cretaceous Au-Ag and Ag-dominant deposits show a wider range in atomic % As composition of 27.47-32.74. They may have formed at temperatures of $250{\sim}350^{\circ}C$ and about $f_{S_2}=10^{-12}-10^{-10}$ atm. The data of arsenopyrite geothermometer, electrum-sphalerite geothermometer, fluid inclusions, vein morphology and emplacement depth of igneous rocks indicate that the gold mineralizations of Group IIA occurred at temperatures between 300 and $500^{\circ}C$ at depth of several tens km or more (about 4-5 kbar), and the gold-silver deposits of Groups III, IV and V were formed at a temperature range of about $170{\sim}370^{\circ}C$ under the shallow environment (<1 kbar).

한국의 금은광화작용은 쥬라기 대보화성활동 (121~183 Ma) 및 백악기 불국사화성활동 (60~110 Ma)과 밀접한 연관성을 보이며, 이러한 열수광맥형 금은 광산에서 산출된 유비철석은 광물공생관계 또는 생성환경에 따라 현저한 조성 변화를 나타내고 있다. 쥬라기 금광단일형 광상에서 산출된 유비철석은 비교적 높은 As함량 (29.68~33.46 atomic %)으로 균질한 조성을 나타내며, 유비철석 지질온도계에 적용하면 생성온도 및 유황분압은 $370{\sim}450^{\circ}C$와 $10^{-8}{\sim}10^{-6}$이다. 또한 백악기 금은혼합형 광상과 은광단일형 광상의 유비철석을 쥬라기 광상에 비하여 상대적으로 심한 조성변화 (27.47~32.74 atomic %)를 보이며, $25{\sim}30^{\circ}C$ 및 $10^{-12}{\sim}10^{-10}$의 환경 조건하에서 정출된 것으로 추정된다. 한편, 금은광맥의 산출상태, 유비철석 지질온도계, 에렉트럼-섬아연석 지질온도계, 유체포유물 연구자료 및 화성암의 정체심도 등을 종합적으로 비교검토한 결과, 쥬라기 금광화작용 (Group IIA)은 심부조건 (약 4~5 kbar)에서 $300{\sim}500^{\circ}C$의 정출환경에서 진행되었지만, 백악기 금은광화작용 (Group III, IV, V)은 1 kbar 미만의 천부조건하에서 $170{\sim}370^{\circ}C$의 온도조건하에서 형성된 것으로 사료된다.