• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.481-490
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• 2003

본 연구는 국내 폐금은광산 지역에서의 광산활동의 의한 (1)계의 물시료 및 퇴적물 내의 As의 오염 수준, (2)오염된 자연수 중에 존재하는 As의 화학종의 조사, (3)수계내 As의 건/우기에 따른 계절적 변화, (4)연속추출분석법을 이용한 퇴적물내의 As의 화학적 형태연구를 목적으로 한다. 본 연구를 위하여 국ㆍ내 6개의 폐금은광산 지역에 대하여 갱내수, 하천수 및 지하수 등의 자연수와 하강퇴적물을 채취하였다. 동일광산 갱내수의 As의 함량이 524${\mu}m$/L로 국내 광산폐수내 기준치(500 ${\mu}m$/L)를 초과하였으며, 하천수 역시 동일(63.7∼l17.6${\mu}m$/L) 구봉(56.1∼62.9${\mu}m$/L) 광산지역에서 부화되어 있었다. 연구지역내에서 음용수로 사용하고 있는 지하수내 비소의 함량은 동일, 옥동과 구봉광산에서 각각 11.3∼63.5${\mu}m$/L, 0.2∼68.9 ${\mu}m$/L과 2.0∼101.0${\mu}m$/L으로 일부 시료에서 국내 먹는 샘물 기준치(50${\mu}m$/L)를 초과하였다. 대부분의 수계에서 arsenate(As(V), $H_2AsO_4^-$)가 arsenite[As(III), $H_3AsO_3$]에 비해 우세한 존재형태이나 총As함량에 대한 arsenite(III)의 함량 비가 옥동광산지역의 하천수 시료에서 최고 95%까지 존재하고 있었으며 옥동과 동정광산 지역의 지하수에서는 70∼82%를 나타내었다. 수계내의 A저 계절적 변화의 관찰 결과, 동일광산지역의 수계에서 우기(9월 채취시료)에 비해 건기(4월 채취시료)에 상대적으로 부화된 양상을 명확히 보였다. 퇴적물에 대한 연속추출분석결과 As는 동정과 구봉광산의 시료에서 주로 비결정질 철수산화물과 공침전한 형태로 존재하고 있었으며(35.9∼40.5%) 이는 환원환경 하에서의 As의 재 용출에 의한 오염의 진행을 야기할 수 있다. 그러나, 동일 및 옥동 광산지역의 하강퇴적물은 주로 황화물 형태로 존재했다 (55.2∼83.4%).

• 자원환경지질
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• 제22권4호
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• pp.303-314
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• 1989

경남거제지역 금(金)-은광상(銀鑛床)들은 후기 백악기 안산암류와 화강섬록암(83 m.y.)내의 열극을 충진한 함금(含金)-은(銀) 열수맥상(熱水脈狀) 광체로 구성된다. 열수광화작용(熱水鑛化作用)은 구조운동에 의하여 시기적으로 3회에 걸쳐 진행되었다. 초기 제$370^{\circ}C$의 고온에서 후기 $200^{\circ}C$에 이르는 제 I, II 광화기(鑛化期)에서는 각기 상이한 열수계(熱水系)에 의하여 석영, 유화물이 침전하였으며, $320^{\circ}C$를 전후로 하여 광화류체(鑛化流體)의 비담(沸膽)현상이 일어났다. 제 I, II 광화작용(鑛化作用)시의 압력은 <100기압이고, 심도는 500~1,250m였다. 금(金)-은(銀)의 주광화시기(主鑛化時期)인 광화(鑛化) I 기(期)의 공생광물에 대한 유체포유물(流體包有物) 및 광물열수학적(鑛物熱水學的) 연구에 의하면, 황철석, 섬아연석, 황동석은 $290^{\circ}C$ 이상의 고온에서 비담작용(沸膽作用)과 동시에 정출하였고, 사면동석, 에렉트렘, 스튜자이트는 금(金)-유황종(硫黃種)의 농도가 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$molal, 상당염농도(相當鹽濃度)가 2~6wt.% NaCl인 광화유체(鑛化流體)로부터 $220{\sim}260^{\circ}C$, 유황 및 산소분압이 각각 $10^{-11.8}{\sim}10^{-14}$, $10^{-35}{\sim}10^{-36}$ atm인 물리 화학적 환경하에서 침전하였다. 균질화(均質化) 온도와 염농도(相當鹽濃度)와의 관계는 천수류입(天水流入)에 의한 광화류체(鑛化流體)의 냉각(冷却) 및 희석(稀釋)작용이 광석광물 침전의 주된 메키니즘이었음을 지시해 주며, 유체내(流體內) 환원(還元) 유황종(硫黃種)($H_2S$)의 감소에 따른 금류화복합체(金硫化複合體)($Au(HS)_2$) 의 파괴로 금(金)의 침전이 유도되었으리라 사료된다. 유황 및 탄소, 산소 안정동위원소(安定同位元素) 연구(硏究)결과, 광화류체내(鑛化流體內)의 유황 및 탄소는 심부화성(深部火成)기원이었고, 방해석의 산소 안정동위원소(安定同位元素)값으로부터 열수계(熱水系)에서 천수(天水)가 지배적인 역할을 하였으리라 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제22권3호
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• pp.221-235
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• 1989

고령(高靈)-왜관(倭館) 지역 금(金)-은(銀) 광상(鑛床)은 백악기(白堊紀) 신동층군(新洞層群) 내(內)에 발달하는 열하을 충전(充塡), 3회에 거쳐 생성(生成)된 석영(石英) 및 방해석맥(方解石脈)으로 구성된다. 광화작용(鑛化作用)의 시기(時期)는 후기(後期) 백악기(白堊紀)(98 Ma) 이며, 성인적으로 암주상(岩株狀) 흑운모(黑雲母) 화강암(花崗岩)의 매입(買入) 고결작용(固結作用)과 관련된 것으로 고려된다. 유체포유물(流體包有物) 및 안정동위원소(安定同位元素) 연구(硏究)에 의하면, 금(金)-은(銀)의 침전은 1.7~8.7wt.% NaCl 상당(相當) 감농도(監農度)를 갖는 광화유체(鑛化流體)로부터 $280^{\circ}C$에서 $230^{\circ}C$에 걸쳐 진행되었으며, 광화(鑛化) 작용시(作用時)의 압력(壓力)은 <100bar, (심도(深度))는 425~1,150m였다. 유황(硫黃) 안정동위원소(安定同位元素) 연구(硏究)의 결과, 주광화시기(主鑛化時期)인 광화(鑛化)I기(期)중 광화유체(鑛化流體)의 ${\delta}^{34}S_{H_2S}$ 값이 초기(初期) +1.4‰에서 후기(後期) -2.5‰로 점차 감소함은 광화유체(鑛化流體)의 비등(沸騰)에 수반되어 수소(水素)이온농도(濃度)와 산소분압(酸素分壓)이 점진적으로 증가한 결과로 해석된다. 광화유체(鑛化流體)의 수소(水素) 및 산소(酸素) 동위원소(同位元素)값(${\delta}D$ = -90~-100‰${\delta}^{18}O$ = 3.9~-11.4‰)으로부터 열수계(熱水系)에서 천수(天水)가 지배적인 역할을 하였음을 알 수 있으며, 비등(沸騰)하는 유체(流體)가 동위원소(同位元素) 교환반응(交換反應)이 적게 일어난 천수(天水)와 혼합(混合)되면서 냉각(冷却) 및 희석(稀釋)된 결과로 금(金)-은(銀)의 심전(沈澱)이 야기된 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제26권4호
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• pp.433-444
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• 1993

전남(全南) 보성(寶城)지역 보덕(寶德) 광산의 에렉트럼 (은(銀)함량=32~73 atom. %)-황화광물 광화작용(鑛化作用)은 선캠브리아기(紀) 편마암(片麻岩)내의 단층(斷層) 열극을 충진한 석영맥(石英脈)으로 산출된다. 석영맥은 광물조성이 단순한 괴상(塊狀)이며, 구조(構造)적으로 2회에 걸쳐 형성되었다. 열수변질대(熱水變質帶) 견운모(絹雲母)에 대한 K-Ar 연령은 $155.9{\pm}2.3$ Ma로서 광화작용(鑛化作用)이 후기 쥬라기(紀)에 일어났음을 지시한다. 유체포유물(流體包有物) 연구에 의하면, 광화작용(鑛化作用)은 다양한 $CO_2$ 함량 ($X_{CO_2}=0.0{\sim}0.7$)과 저염도(低鹽度) (0.0~7.4 wt. % NaCl 상당농도(相當濃度))를 갖는 $H_2O-CO_2$계(系) 유체(流體)로부터 $200^{\circ}{\sim}370^{\circ}C$의 온도(溫度)범위에서 진행되었다. 광화유체(鑛化流體)의 불혼화(不混和) ($CO_2$비등(沸騰)) 증거는 광화용(鑛化用)시의 압력(壓力)이 약 1 kbar에 이르렀음을 지시한다. 금(金)-은(銀) 침전(沈澱)은 base-metal계(系) 황화광물(黃化鑛物) 보다는 후기, 약 $250^{\circ}C$ 근처에서 진행되었고, 유체(流體) 불혼화(不混和)에 따라 황화광물(黃化鑛物) 침전(沈澱) 및 $H_2S$ 일탈이 야기되면서 주로 냉각(冷却) 및 유황분압(硫黃分壓)의 감소에 기인하였다. 광화유체(鑛化流體)의 유황동위원소(硫黃同位元素) 조성 (${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}=1.7{\sim}3.3$‰)은 유황(硫黃)의 화성(火成)기원을 나타낸다. 한편, 광화유체(鑛化流體)의 산소(酸素)-수소(水素) 동위원소(同位元素) 조성 (${\delta}^{18}O_{water}=4.8{\sim}7.2$‰ ; ${\delta}D_{water}=-73{\sim}-76$‰)은, 보덕(寶德)광산의 심부(深部) 중온형(中溫型) 함금(含金) 광화유체(鑛化流體)는 동위원소적(同位元素的)으로 진화된 $H_2O-rich$ 순환천수(循環天水)와 심부(深部) magma 기원의 $H_2O-CO_2$ 유체(流體)와의 혼합물(混合物)로부터 기원했음을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제35권5호
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• pp.379-393
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• 2002

한반도의 보성-장흥지역에는, 5개의 열수 금(-은)광상이 부존하며, 다음과 같은 특징들을 보여준다: 에렉트럼의 비교적 금이 풍부한 특성; 은-안티모니(끼소)황염광물의 부재; 괴상이며 단순한 광물조성을 지닌 석영맥. 이러한 성질들은 본 지역의 금광화작용이 한반도의 주라기내지 초기 백악기의 중열수형 금광상과 대비가 됨을 지시한다. 유체포유물 연구에 의하면, 본 지역의 광화 1기 석영내 포유물은 0.0~l3.8 wt. % NaCl를 지니고 200~46$0^{\circ}C$의 넓은 온도에서 균질화하며, 광화 2기 방해석내 유체포유물은 1.2~7.9wt. % NaCl를 지니고 15$0^{\circ}C$~254$^{\circ}C$의 온도에서 균질화한다. 이는 시간이 지남에 따라 열수활동이 쇠퇴하면서 열수유체가 냉각되었음을 지시한다. $CO_2$불혼화를 포함한 비등증거는 본 지역의 함금유체의 포획시 압력이 최대 770bar에 해당됨을 지시하고 있다. 본 지역 함금유체의 계산된 황동위원소 조성(${\delta}^34S$_{{\Sigma}S}$=0.2~3.3$\textperthousand$)은 열수유체내 황의 화성기원을 지시하고 있다. 소백산육괴내에는 두 개의 대표적인 중열수형 광화대(영동지역 및 보성-장흥지역)가 부존한다. 영동지역의 황화물의 $\delta$$^{34}S$ 값은 -6.6~2.3$\textperthousand$(평균 -1.4$\textperthousand$, 분석수 66개)이며, 보성-장흥지역의 황화물의 (${\delta}^{34}S값은 -0.7~3.6$\textperthousand$(평균 1.6$\textperthousand$, 분석수 39개)이다. 두 지역의 $\delta$$^{34}$ S값은 대부분의 한반도 금속광상(3~7$\textperthousand$)의 ${\delta}^{34}S값보다 낮다. 그리고, 소백산 육괴내에서는 영동지역의${/delta}^{34}S값이 보성-장흥지역의 ${\delta}^{34}S값보다 낮다. 소백산 육괴내에서(${\delta}^{34}/S값의 차이는 다음과 같은 반응기작에 의해 야기될 수 있다: 1) 두 지역의 주라기 중열수형 금광상에 대해 적어도 두 개의 근원지(두개 모두 화성기원이며, -6$\textperthousand$ 미만 및 2$\pm$2$\textperthousand$의 $\delta$$^{34}$ S값)가 존재, 2) 마그마의 생성 및 상승중 $^{32}S$가 풍부한 황(선캠브리아기의 이토질 긴저암내 황)의 혼합(동화)차이; (3)광화지역까지 상승중 H$_2$S가 풍부한 마그마에서 유래된 황원(${\delta}^{34}/S=2$\pm$2$\textperthousand$)의 산화차이. 두 지역 중열수형광상의 석영내 유체포 유물과 광석광물(특히, 철을 함유한 광석광물)의 상이성을 고려하여, 영동지역의 자류철석이 풍부한 중열수형 광상이 보성-장흥지역의 황철석(-유비철석)이 풍부한 중열수형 광상보다 더욱 높은 온도와 더욱 환원된 유체로부터 생성되었음을 알 수 있다. 현재 두 지역에서 산출되는 선캠브리아 편마암과 고생대 퇴적암의 (${\delta}^{34}S값을 알지 못하므로 두 지역 황동위원소 값의 차이에 대한 원인으로 세 번째 반응기작이 가장 가능성이 크다고 판단된다. 앞으로는, 광석황의 근원을 더욱 체계적으로 규명하기 위해서, 소백산육괴를 포함한 한반도의 기저부를 이루는 선캠브리아 변성암과 고생대 퇴적암의 ${\delta}^{34}S값을 조사할 필요가 있다.

• 자원환경지질
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• 제25권4호
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• pp.417-433
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• 1992

경북(慶北) 의성(義城)지역 연(鉛)-아연(亞鉛)-동광상(銅鑛床)(전흥(田興), 옥산(玉山) 광산)은 경상분지(慶尙盆地) 백악기(白堊紀) 퇴적암류내의 구조면을 충진한 열수(熱水) 석영-방해석 맥상(脈狀) 광체(鑛體)로 구성된다. 광화(鑛化)작용은 구조적으로 석영-유화물(硫化物)-유염(硫鹽)광물-적철석 정출기, barren 석영-형석 정출기, barren 방해석 정출기 등 3회로 구분된다. 광화(鑛化) I기(期)의 광석(鑛石)광물은 황철석, 황동석, 섬아연석, 방연석 및 Pb-Ag-Bi-Sb계 유염광물(硫鹽鑛物) 등으로서 두 광산의 광물조성은 유사하지만, 유비철석, 자류철석, 테트라헤드라이트, 철을 다량 함유하는(약 21 mole% FeS)섬아연석 등은 옥산(玉山)광산에서만이 산출된다. 변질대 집운모(緝雲母)에 의한 K-Ar 연령은 약 62 Ma로서, 광화(鑛化)작용이 인근 금성산(金城山) 칼데라 화산암류와 도처에 분포하는 산성암맥의 분출 및 관입 활동과 관련된 후기 백악기(白堊紀) 화성활동의 산물이었음을 지시한다. 광화(鑛化) I기(期) 광물정출은 0.7~6.3wt.% NaCl 상당염농도(相當閻濃度)를 갖는 광화유체(鑛化流體)로부터 > $380^{\circ}{\sim}240^{\circ}C$의 온도범위에서 진행되었고, 특히 동(銅)광물은 대부분 > $300^{\circ}C$의 고온에서 침전하였다. 유체포유물(流體包有物) 연구에 의하면, I기 연(鉛)-아연(亞鉛)-동(銅)광물의 침전은 비등(沸騰) 냉각(冷却) 희석(稀釋)등 비교적 복잡한 양식의 광액(鑛液)진화에 기인하였지만, 전흥(田興)광산의 경우 차가운 천수(天水)의 유입(流入)에 따른 냉각(冷却) 및 희석(稀釋)이 우세하였던 반면, 옥산(玉山)광산의 경우는 비등(沸騰)이 우세하게 진행되었다. 광화유체(鑛化流體)의 비등(沸騰)에 근거한 광화(鑛化)작용시의 압력은 초기 약 210 bar에서 후기 약 80 bar에 이르며, 이는 열수계(熱水系)가 정암압(靜岩壓)이 우세한 환경에서 정수압(靜水壓)이 우세한 환경으로 전이되었음을 지시하여 주고 따라서 광화심도(鑛化深度)는 약 900m로 추정된다. 유화물(硫化物)의 유황동위원소(硫黃同位元素) 조성 ($2.9{\sim}9.6$‰)에 근거한 초기 열수유체(熱水流體)의 전(全)유황동위원소값(${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}$)은 약 8.6‰이며, 이는 심부(深部) 화성원(火成源)의 유황이 퇴적암류내 sulfate (?)와 다소 혼합되었음을 나타내는 것으로 사료된다. 한편, 수속 및 산소동위원소 조성은 열수계(熱水系)내의 물이 대부분 천수(天水)로부터 기원하였음을 지시한다. 광물열역학(鑛物熱力學)적 고찰 결과, I기 광화유체(鑛化流體)의 온도 및 유황분압(硫黃分壓)의 변화는 두 광산에서 다소 상이하였다. 즉, 전흥(田興)광산의 경우 온도 감소와 더불어 유황분압(硫黃盆壓)은 황철석-적철석-자철석의 공존선을 따라 지속적으로 감소하였으나, 옥산(玉山)광산의 경우는 초기 황철석-자류철석 공존환경으로부터 후기 황철석-적철석-자철석의 공존환경으로 전이하였다. 한편, 차고 산화(酸化) 상태인 천수(天水)가 광액(鑛液)중에 혼입(混入)됨에 따라 광액의 산소분압(酸素盆壓)은 점차 증가하였다. 동(銅)광물의 침전은 주로 광화유체(鑛化流體)의 냉각에 따른 동염화복합체(銅鹽化複合體)($CuCl^{\circ}$)의 용해도 감소에 기인하였으리라 고려된다. 이러한 냉각 작용은 전흥(田興)광산의 경우 주로 천수혼입(天水混入)에 따른 결과였지만, 옥산(玉山)광산의 경우는 주로 광화유체(鑛化流體)의 비등(沸騰)에 기인하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권3호
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• pp.213-222
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• 2018

카자흐스탄 듀셈바이지역에서 변성퇴적암을 모암으로 발달한 연-아연 광화대가 확인되었다. 이 광화대에서 채취된 암추시료의 암석학적 특징, 변질지수(Alteration Index) 및 광석의 산화-환원 민감도(Redox-sensitive)를 퇴적분기형(SEDEX-type) 광상과 대비하였다. 광화작용은 습곡과 단층에 의해 규제되며 주로 흑연질천매암의 엽리를 따라 발달한다. 주요 광석광물은 황철석, 자류철석, 섬아연석 및 방연석이며, 세립질 석영과 함께 산점상 또는 층상으로 발달되어 있다. 광화대의 연변부는 전반적으로 견운모 및 녹니석을 수반하는 광역변성작용의 특징을 보인다. 모암을 관입한 마츄빈 화강암류 인근에서 열수작용에 의한 각력화와 망상의 석영-방해석 맥에 수반되는 연-아연 광화작용이 확인된다. 광화작용은 광석광물의 산출형태, 공생광물, 화학조성 및 동위원소 특성에 의해 세 가지 유형으로 구분된다. 광화 제1유형은 엽층리가 잘 발달된 모암 내에 미립의 황철석, 자황철석 및 섬아연석이 엽층리에 평행하게 단속적으로 배태되는 특징을 가지며, 지구화학적 분석결과 퇴적분기형 광화작용의 초기 단계 특징과 유사하다. 광화 제2유형은 광역변성작용에 의해 모암에 형성된 엽리에 평행하게 광석광물이 농집되어 나타나며, 석영 및 백운모(${\pm}$ 흑운모)와 공생하는 특징을 보인다. 광화 제3유형은 열수각력대 내에 발달하며, 모암의 엽리면과 각력 사이의 열극에 규제되어 층상, 망상 및 세맥상의 형태로 발달하는 특징을 가진다. 듀셈바이 연-아연 광화대의 모암은 유사한 변성정도를 나타내고, 명확한 변질대의 분대 현상이 관찰되지 않는다. 또한 광화 제1유형, 제2유형 및 제3유형 모두 유사한 희토류원소(REEs) 패턴을 나타내므로 동일한 기원에 의해 형성된 것으로 해석된다. 광화대에서 산출되는 황화광물은 제한된 범위의 황 동위원소 값(제2유형: ${\delta}^{34}S=-13.3{\sim}-11.7$‰, 제3유형: ${\delta}^{34}S=-13.9{\sim}-8.2$‰)을 가지며, 동위원소 지질온도계 적용 결과, 제2유형($T=251{\pm}38^{\circ}C{\sim}277{\pm}40^{\circ}C$)과 제3유형($T=360{\pm}2^{\circ}C$, $537{\pm}29^{\circ}C$)이 각각 다른 온도 범위로 나타났다. 이는 각각 모암의 변성작용과 마츄빈 화강암류의 관입에 의한 영향을 반영하는 것으로 추정된다. Th-Zr-Sc을 이용한 퇴적환경 분석 및 V/Mo 값을 이용한 산화-환원 민감도 검토 결과, 열수퇴적물은 침전 후 환원환경을 겪었으며 이후 변성작용과 화성암체의 관입에 의한 영향을 받은 것을 지시한다. 또한, 주성분을 이용한 SEDEX 지수를 산출하여 퇴적분기형 광상 판별도에 도시해본 결과 원지성 광화대에 대비된다. 따라서 듀셈바이 연-아연 광화대는 퇴적암을 모암으로 발달하는 층상 퇴적분기형 광상의 원지성 광화대에 해당하는 것으로 판단된다.