High-grade limestone applied to various chemical industries is abundant within upper Pungchon formation in Taebaeksan basin, South Korea. Geophysical exploration is one of the most efficient methods to investigate subsurface geological structure in an extensive area. Since the geophysical exploration for the high-grade limestone has rarely been conducted in Korea, its appropriate strategy has not been set up yet. In this study, we focused on to suggest the reasonable strategy and accumulate geophysical databases which are essential for interpreting geophysical images by characterizing laboratory physical properties of in-situ rocks. Hence, rocks were obtained from drilled cores consisting of lower Hwajeol formation, Pungchon formation, and dykes in Jeongseon area, Gangwon province. Geophysical laboratory experiments and petrography of the rocks were conducted. Since susceptibility values of the rocks in Pungchon Formation were obviously lower than those of upper Hwajeol and dykes, it is considered that the lithological boundaries could be distinguished by magnetic survey. In addition, electrical properties of the rocks in middle Pungchon formation were relatively different compared with those of upper/lower Pungchon formations. Thus, induced polarization is shown to be able to detect the high-grade limestone in upper Pungchon formation.
The objective of this study is to investigate the origin of the dolomite in the Pungchon Formation of the Choseon Supergroup near Taebaeg City, Kangwondo, Korea. The Pungchon Formation is composed of limestone, dolomitic limestone, and dolomite with thin beds of flat pebble conglomerate (FPC) and mudrock. Texturally, the dolomite in the Pungchon Formation can be divided into four types; 1) coarse-sized, xenotopic dolomite in massive dolomite, 2) medium-siEed, idiotopic dolomite in flat pebble conglomerate, 3) xenotopic dolomite replacing ooids, algalnodules, and echinoderms, and 4) the dolomite in mottled fabric. The dolomite in mottled fabric can be subdivided into three types; a) coarse-sized, xenotopic saddle dolomite cement, b) medium-sized, idiotopic, cloudy-centered, clear-rimmed (CCCR) dolomite, and c) coarse-sized, idiotopic dolomite. The carbon isotopic composition of the Pungchon dolomite is in the range of $-2.8-1.4\%_{\circ}(PBD)$, suggesting that the carbon isotopic composition was buffered by the preexisting marine carbonates. Lighter oxygen isotopic values ($\delta^{18}O-15.7-8.7\%_{\circ}, PBD$) indicate that the Pungchon dolomite may have formed under high temperature in a burial diagenetic environment. The higher initial $^{87}Sr/^{86}Sr$ ratio of the Pungchon dolomite (0.7010-0.7161) than that of the coeval Cambrian seawater (0.7088-0.7092) indicates that dolomitizing fluids had been modified from the isotopic exchange with continental crust. Low Sr and Na contents(<200 ppm) of dolomite agree well with previously reported data for burial dolomite. Hifh Fe and Mn contents of the dolomite support the idea that the Pungchon dolomite may have formed in a deep burial diagenetic environment.
The purpose of this report is to prepare a data for the economic evaluation on the Goobong Limestone Mine which is located at the south-eastern corner of the Yongchun Quadrangle scaled in 1:50,000. The accessibility from the mine to railroad was considered in two ways. One is to Dodam Station on Central Railway Line and the other is to reach Songjung-ni village which is near Sangyong Station on Hamback Railway Line. The distance of the former way is 26.7km and the later is 24.2km. Geologically the mine is situated near the base of the Greast Limestone Series which strikes generally $N25^{\circ}{\sim}30^{\circ}E$. The series comprises six different formations from older to younger; Pungchon Limestone Formation and Whajol Formation of Cambrian age, and Dongjum Quartzite Formation, Dumudong Formation, Maggol Limestone Formation and Goseong Formation of lower to middle Ordovician age. 82 samples; 48 from Pungchon Limestone Formation, 11 from Dumudong Formation, 15 from Maggol Limestone Formation and 8 from Goseong Formation, were taken from the series in the crossed direction to the general trend of the series as shown in geological map. They were chemically analyzed on the components of CaO, MgO, $SiO_2$, $R_2O_3(Al_2O_3+Fe_2O_3)$ and ignition loss as shown in table 2, table 3, table 4, and table 5. As seen from the tables, among the formations of the series, middle to upper parts of the Pungchon Limestone Formation and middle and upper parts of the Dumudong Formation have chemical composition as available source for the raw material of cement industry, not only that but also the part of the Pungchon Formation was highly evaluated as source for the flux of iron smelting and the raw material of carbide manufacturing because of its high purity of calcium carbonate.
In the high-Ca limestone zone of the Pungchon Formation of the Lower Chosun Supergroup, cryptocrystalline alterations with reddish brown color occur as fissure-fillings or coatings, which was originated from the upper formation, i. e., the Hwajeol Formation. The precipitates result in degradation and contamination of the high-Ca limestone ore in grade and quality, showing characteristic occurrence and mineral composition typical of suggesting a supergene origin. Chalcedonic quartz, kaolinite, illite, goethite and hematite are constituting a characteristic authigenic mineral assemblage and, in places, smectite is less commonly included in the weathering product. In addition to these authigenic phases, some detrital minerals such as mica and orthoclase constituting relatively coarser grains are also rarely present in the supergene alterations. A rather complex clay facies consisting of kaolinite, illite and smectite in the alterations seems to correspond to the typical clay composition of the reported residual pedogenic soils by limestone weathering. The cryptocrystalline weathering product is partly altered to stilbite, a characteristic hydrothermal zeolite, in places, by the hydrothermal contact of late stage. The time of formation and infiltration of the supergene alterations seems to correspond to the stage just after the epithermal alteration of the Pungchon Limestone, i. e., an early Jurassic age. The supergene alteration, which may imply the stage of uplifting, weathering and erosion of the Chosun Supergroup, appears to have undergone at an oxygen-rich environment in descending water of meteoric origin by means of a chemical leaching and diffusion.
The Yeonhwa Lead and Zinc Mine is located in northern part of Kyeongsang-Buk-Do, Korea, and is economically most important mine because it produces most part of the output of lead and zinc minerals in the country. Ore deposits of the mine are localized in the Pungchon Formation and several limestone seams of upper Myobong Formation in Cambrian Age. Ore solution ascended along the fractures of N-S, NE-SW or NW-SE trends and along slate and limestone boundary, and then replaced selectively limestone to make ore bodies. Skarn minerals are consisted of hedenbergite, diopside, and main sulfide mineral orebodies are composed of galena, zincblende, pyrrhotite, pyrite and a minor amounts of arsenopyrite and chalcopyrite. Metal ratio, ${\rho}_{Pb}={\frac{Pb(%)}{Pb(%)+Zn(%)}}{\times}100$, illustrates the zona I arrangements of some ore bodies. It will be inferred the flow trending of ore solution and the process reaction with adjacent country rocks. The sub-divided formations of the Pungchon limestone and Myobong slate are very useful as a criteria for detecting probable ore location. Rhodochrosite veins are good evidence for searching of ore location, especially on Pb-rich ore bodies.
The Second Yeon Hwa Mine which belongs to a so called Lead-Zines Belt Area in the central east Korea is located at about 10 km northeast of the Seogpo railway station on Yeongdong Line. The exploitation of the mine started in June, 1969 and furnished the machinary ore dressing plant in November, 1971. The current monthly production of rude ore is 15,000 meteric tons. The results of the study on the lead-zinc-copper deposits of the Second Yeonhwa mine are summerized as follows: (1) main ore deposits of the mine are localized in the Pungchon Limestion formation of Cambrian age, (2) related ingneous rock with ore deposits is granite porphyry, which distributed in NS and $N50^{\circ}W$ trend, (3) ore solution ascended along the $N50^{\circ}W$ trend which represents folding axis and fault plane and mineralized selectively in the limestone formation. (4) high grade ore deposits are localized in concave and convex boundaries of granite porphyry, and hanging walls of shale bed ($P_2S$ shale bed) in Pungchon Limestone formation and (5) skarn minerals are consisted of garnet, hedenbergite, diopside, and sulfide minerals are composed of zincblenede, galena, phyrhotite, pyrite and some amount of chalcopyrite and arsenopyrite.
Most of significant ore deposits in South Korea such as the Sangdong W - Mo, the Yeonhwa Pb-Zn and the Geodo Cu-Fe skarn ore deposits occur at the southern limb of the Hambaeg syncline in the Taebaeg Basin. The mineralization took place in the interbedded limestone of the Myobong Formation and the Pungchon limestone of the Great Limestone Group of the Cambrian age, generally striking E-W and dipping 25-30 degrees north. There are no outcrops of the skarn-type orebody at the northern limb of the syncline. In order to find a clue of a possible hidden orebody localized at the limestones in the northern limb, a lithogeochemical exploration by using carbon isotope and some elements such as Si, Ca, Fe and Al at the Sangdong Mine area has been attempted as for a modelling study. For this study, 45 samples from the Pungchon limestone which do not show any megascopic indication of mineralization have been taken in both the mineralized zone and the unminerallized zone at the Sangdong Mine area. Analytical data show that there are big differences in the contents of CaO and $Al_2O_3$ between the Pungchon limestone of the mineralized zone and that of the unmineralized zone. Carbon isotope data exhibit that ${\delta}^{13}C$ values of the Pungchon limestone in the mineralized zone are highter than those in the unmineralized zone. The difference in the analytical values of CaO, $Al_2O_3$ and the carbon isotope between the mineralized and the unmineralized zones is as follows ; Unminerallized zone Mineralized zone CaO 51.3% 43.5% $Al_2O_3$ 0.6% 2.4% ${\delta}^{13}C$ -0.39 permil -0.56 permil $Fe_2O_3$ 0.9% 1.4% $SiO_2$ 3.0% 2.4% The decrease in the Si content of the Pungchon limestone in the mineralized zone is contrary to the result of the previous study (Moon, 1987). On the basis of identification of the increase in the Al content of the limestone in the mineralized zone, it could be deduced that the decrease in the Si content of the Pungchon limestone might be due to the result of increase in the alteration products mainly occurred along fracture-system such as joint cracks or minor faults and that the phenomena shown by the Si and Al content in the mineralized zone might be derived from the thermal effect of granite extended mineralizing activity to the overlied limestone on the surface. Higher mean values of Fe and Al as well as lower mean values of carbon content and the ${\delta}^{13}C$ than mean values of those in the Pungchon limestone at the northern limb of the Hambaeg Syncline may be applicable in exploration for blind orebodies.
Kim, Yong-Hwi;Kim, Gyoo Bo;Choi, Seon-Gyu;Kim, Chang Seong
Economic and Environmental Geology
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v.49
no.5
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pp.335-347
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2016
The mineralogical and geochemical characteristics of diverse carbonate rocks can be investigated by using VNIRSWIR(visible near infrared-short wavelength infrared) spectroscopic analysis as a rapid, nondestructive, and inexpensive tool. Comparing whole rock analysis to VNIR-SWIR spectroscopic analysis, the analytical method was investigated to estimate CaO contents, mud impurity, and whiteness of carbonate rocks involved in high-grade limestones in the field. We classify typical carbonate rocks in the upper Pungchon Formation in high-grade limestone mine area such as the Gangweon, Chungmu and Baegun mine in the Jeongseon area. The results show that powdered specimen has much higher reflectance than cutted specimen between the same sample. Whiteness is highly correlated with reflectance(0.99) for powdered specimen. The absorption of mineral mixtures shifts in position as a result of the mass ratio of calcite and dolomite in the Chungmu mine by changing to 75:25, 50:50, and 25:75. The absorption peak position in carbonate mixtures is highly correlated with CaO contents(0.98~0.99). Based on color system, the carbonate rocks are grouped into (milky) white, light grey, light brown, grey, and dark grey. The absorption peak position shifts from 2340 nm to 2320 nm as CaO contents decrease from 55.86 wt.% to 29.71 wt.%. We confirmed that absorption peak position shifts depending on the amount of Ca, which is bonded to $CO{_3}^{-2}$, Mg, and Fe contents replacing Ca. This result suggests that CaO contents in carbonate rocks can be considered to quantitative analysis in the field by spectroscopic analysis.
Various types of high-purity limestone, which occurred in the Pungchon Formation, are examined to understand applied-mineralogical factors controlling their calcination characters with respect to the ore characters. To do this work, systematic characterization and determination were carried out for the limestone ores and their calcination products in a fixed heating condition, and the results were correlated and discussed. During the calcination experiment, a phase transition from calcite to quicklime begins to occur selectively in the physical weak zones such as grain boundary, cleavage and twin planes. All the fabrics of original limestones are preserved in the resultant quicklime. In addition, crystallinity of the quicklime was advanced, as the aging time of calcination was increased. Major controlling factors on the calcination effects of the high-purity limestone are elucidated to be the degree of development of cleavage and twin, together with crystallinity and textures in the limestone ore. Especially, lower crystallinity and dense interlocking fabrics obviously play advantageous role in all the calcination characters. But the development of cleavage and twin affects negatively on the calcination characters on account of favoring decrepitaion of quicklime in the lime manufacturing. Thus, the high-purity limestones characteristic of marble fabrics and relatively lower crystallinity are comparatively advantageous for the uses of lime manufacture.
This research is focused on an improvement of additional value of high grade limestone. To obtain the basic data of precipitated calcium carbonate(PCC), studies of physical properties of limestone, calcination and hydration characteristics, the characteristics to manufacture quick lime, hydrated lime, ground calcium carbonate and precipitated calcium carbonate were performed. In the carbonation process, formation of rombohedral must be kept under $10^{\circ}C$ for reaction. Although the temperature of reaction of lime milk was limited under $30^{\circ}C$ for a colloidal PCC manufacture, over $50^{\circ}C$ for spindle type PCC. The recommended reaction conditions for colloidal PCC are $20^{\circ}C$ of reaction temperature, 4% of $Ca(OH)_2$ concentration, 1000rpm of stirring rate and 200ml/min of $CO_2$ gas flow rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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