Talc Mineralization in the Middle Ogcheon Metamorphic Belt (I): with Emphasis of the Stable Isotope Studies of the Dongyang Talc Deposit

박희인; 이인성; 허순도

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저자정보: 박희인 (Department of Geological Sciences, Seoul National University) 이인성 (Isotope Research Group, Korea Basic Science Institute) 허순도 (Department of Geological Sciences, Seoul National University)

저널정보: 대한자원환경지질학회 자원환경지질 자원환경지질 제28권 제6호

발행연도: 1995.1

수록면: 635 - 646 (12page)

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동양활석광상의 광화대는 옥천누층군에 속하는 향산리 돌로마이트의 최하부 돌로마이트층준에 발달하며 광체는 이 지역 지층 중에 밥달하는 $N85^{\circ}{\sim}90^{\circ}W$에 $40^{\circ}$ 로 플란지하는 작은 습곡축에 따라 파이프상으로 배태되어 있다. 이 광상의 모든 광체들의 상반이나 하반에 각섬질암이나 녹니석편암을 수반한다(김옥준 등, 1963; 박희인과 김기태, 1966). 동양활석광상의 활석광화작용은 돌로마이트의 재결정작용과 규화작용에 이어 투각섬석과, 판상, 엽편상활석(I), 미립질 활석 (II)의 생성 순으로 이루어졌다. 활석(I)은 돌로마이트와 $SiO_2$ 성분이 풍부한 유체와의 반응으로 생성되었고 활석 (II)는 돌로마이트와 유세와의 반응과 이마 생성된 투각섬석과 유체와의 반응으로 생성되었다. 광화기간중 유체는 초기에는 $H_2O-CO_2$계의 것으로 $CO_2$가 풍부한 것이었으나, 말기로 가며 $H_2O-NaCl-CO_2 $계를 거쳐 $H_2O-NaCl $계의 것으로 변하였다. 투각섬석과 활석(l) 생성기의 온도 및 압력조건은 각각 1,640~2,530 bar, $440{\sim}480^{\circ}C$ 였고, 활석 (II) 생성기의 온도 및 압력조건은 1,400~2,200 bar와 $360{\sim}390^{\circ}C$였다. 이 값은 동양활석광상 북쪽 약 5km에 분포하는 문주리층 구성암석의 변성온도 및 압력값에 비하여 현저하게 낮다. 활석광상의 모암인 돌로마이트의 ${\delta}^{13}C$과 ${\delta}^{18}O$값은 각각 2.9~5.7‰ (PDB)과 -7.4~16.8‰ (PDB)로서 기 보고된 태백산지역의 석회암의 값에 비하여 높으나 변질받지 않은 퇴적원 돌로마이트가 갖는 값의 범위내에 든다. 동양활석광상의 활석의${\delta}^{18}O$와 ${\delta}D$값은 각각 +8.6-15.8‰ (vs SMOW)와 -65~-90‰ (vs SMOW)로서 마그마 기원의 물의 값을 갖는다. 이 값은 이 지역의 문주리층과 계명산층을 구성하는 변성암류의 ${\delta}^{18}O$과 ${\delta}D$ 값과는 판이하다. 경석고의 ${\delta}^{34}S$ 값은 22.4‰ (CDT)로서 고생대초의 황산염의 ${\delta}^{34}S$의 값(30‰ vs CDT)보다 낮아 화성기원의 S가 첨가되었을 가능성이 있다. 활석광석에는 약하게 염리와 파랑벽개 등이 발달하고 있어 활석광상은 옥천대가 겪은 여러 차례의 변형작용중 최후기상이 적어도 끝나가 이전에 마그마 기원의 유체에 의하여 생성된 열수교대 광상이라 사료된다.

Mineralized zone in the Dongyang talc deposits occurs on the lowest dolomite member of the Hyangsanri Dolomite belonging to the Ogcheon Supergroup. Ore bodies are emplaced as pipe-like body along the axis of minor folds plunging $40^{\circ}$ to the west developed in these dolomite layers. Amphibolite and chlorite schist are found along the upper or lower contact of all ore bodies (Kim et al., 1963; Park and Kim, 1966). Following the recrystallization and silicification of dolomite, tremolite and tabular and leafy talc(I) of the earlier stage formed, and microcrystalline talc(II) formed in the later stage. Talc(l) and tremolite formed by the reaction between dolomite and the fluid. Whereas talc (II) formed by the reaction between dolomite and fluid, or by the reaction between early formed tremolite and fluid. During the early stage of mineralization, the fluid was the $H_2O-CO_2$ system dominant in $CO_2$, In the later stage, the composition of the fluid changed to $H_2O-NaCl-CO_2$system, and finally to the $H_2O-NaCl$ system. The pressure and temperature conditions of the formation of tremolite associated with talc(I) were 1,640~2,530 bar, and $440{\sim}480^{\circ}C$, respectively. The pressure and temperature condition of talc(II) ore formation was 1,400~2,200 bar, and $360{\sim}390^{\circ}C$, respectively. These conditions are much lower than the metamorphic pressure and temperature of the rocks from the Munjuri Formation located about 5 km to the noJ:th of Dongyang talc deposit ${\delta}^{13}C$ and ${\delta}^{18}O$ values of dolomite which is the host rock of the talc ore deposit are 2.9~5.7‰ (PDB), and -7.4~l6.8‰ (PDB), respectively. These values are little higher than those from the Cambro-Ordovician limestones of the Taebaeksan region, but belong to the range of the unaltered sedimentary dolomite. ${\delta}^{18}O$and ${\delta}D$ values of the talc from Dongyang deposit are 8.6~15.8‰ (vs SMOW), and -65~-90‰ (vs SMOW), respectively, belonging to the range of magmatic origin. These values are quite different from those measured in the metamorphic rocks of Munjuri and Kyemyungsan Formation. ${\delta}^{34}S$ value of anhydrite is 22.4‰ (CDT), which is much lower than ${\delta}^{34}S$ (30‰ vs COT) of sulfate of early Paleozoic period, and indicates the possibility of the addition of magmatic sulfur to the system. Talc ores show the textures of weak foliation and well developed crenulation cleavages. Talc ore deposit in the area is concluded as hydrothermal replacement deposit formed before the latest phase of the deformations that Ogcheon Belt has undergone.

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