Lead Isotope Study on Lead-Zinc Ore Deposits in the Eastern and Southern Parts of the Gyeongsang Basin

장병욱,장호완,정창식,Chang, Byung Uck,Chang, Ho Wan,Cheong, Chang Sik The Korean Society of Economic and Environmental G 1995 자원환경지질 Vol.28 No.1

Based upon the lead isotopic compositions of the galenas collected from Pb-Zn ore deposits distributed in the eastern and southern parts of the Gyeongsang basin, we investigated what kinds of source materials were involved in the formation of these ore deposits and compared the lead isotopic characteristics of these ore deposits with those of the ore deposits in the Taebaegsan area. The isotopic compositions of the common leads from Pb-Zn ore deposits in the Gyeongsang basin show the variation with the relatively limited range ($^{206}Pb/^{204}Pb=18.156{\sim}18.377$, $^{207}Pb/^{204}Pb=15.482{\sim}15.638$, and $^{208}Pb/^{204}Pb=37.953{\sim}38.605$). They are plotted on or below ore lead growth curve(Cumming & Richards, 1975) and average crustal lead evolution curve (Stacey & Kramer, 1975). In the plumbotectonic model IV(Zartman & Haines, 1988), they are plotted between the evolution curves of mantle and orogene. But the lead isotopic compositions of the common leads in the Taebaegsan area are plotted on and above upper crust curve. Considering the above-mentioned lead isotopic characteristics, the linear trend shown in the isotopic compositions of the common leads in the Gyeongsang basin can be considered as the mixing isochron between high radiogenic crustal materials such as the Ryongnam massif and low radiogenic materials derived from depleted mantle or materials with relatively low U/Pb and Th/U ratios. 경상분지의 동부와 남부에 분포하는 연 아연광상에서 산출되는 방연석의 납 동위원소 비로부터 광상을 형성한 납이 어떤 기원물질로부터 유래하였는가를 연구하고, 이를 태백산 광화대 내 일부광상들의 납 동위원소 비와 비교 연구하였다. 경상분지내 연 아연광상들의 보통납(common lead) 의 동위원소 비는 $^{206}Pb/^{204}Pb=18.156{\sim}18.377$, $^{207}Pb/^{204}Pb=15.482{\sim}15.638$, $^{208}Pb/^{204}Pb=37.953{\sim}38.605$로서 매우 제한된 영역의 변화를 보인다. 또한 납 동위원소 비들은 광상 납 성장곡선(Cumming과 Richards, 1975)과 평균지각 납 진화곡선(Stacey 와 Kramer, 1975) 의 선상 혹은 하부에 점시 되어 맨틀성분의 개입이 많음을 지시하는 반면, 태백산 광화대의 경우는 진화곡선 상부에 점시 되어 지각 물질의 개입이 많음을 나타내었다. Plumbotectonics Model IV (Zartman과 Haines, 1988)에서는 경상분지의 납들은 대부분 맨틀과 조산대 사이의 영역에, 태백산 광화대의 자료들은 대부분 상부지각선의 선 상이나 그 상부에 점시 된다. 위와같은 납 동위원소 조성이 보여주는 특징과 더불어 경상분지 보통납의 동위원소 비들이 나타내는 선형관계는 낮은 U/Pb와 Th/U의 비를 갖는 기원물질 혹은 결핍맨틀(depleted mantle) 물질과 기반암과 같은 지각 물질간의 혼염에 의한 혼합 아이소크론(mixing isochron)으로 추정된다.

Natural Radioactivity of Coal and Fly Ash in Several Coal-Fired Power Plants in Korea

장병욱(Byung-Uck Chang),김용재(Yong-Jae Kim),고상모(Sang-Mo Koh),장호완(Ho-Wan Chang) 대한지질학회 2008 지질학회지 Vol.44 No.4

EARLY PROTEROZOIC CRUSTAL EVOLUTION OF THE PYEONGHAE AREA, NORTHEASTERN YEONGNAM MASSIF, KOREA : THE Pb AND Nd PERSPECTIVE

Chang-Sik Cheong(정창식),Kye-Hun Park(박계헌),Byung-Uck Chang(장병욱),Seok-Hoon Le(이석훈),Sung-Tack Kwon(권성택) 대한지질학회 1998 대한지질학회 학술대회 Vol.1998 No.

경상분지 북부에 분포하는 온정리 화강암에 대한 암석화학적, 동위원소 지구화학적 연구

정창식(Chang Sik Cheong),권성택(Sung Tack Kwon),김정민(Jeong Min Kim),장병욱(Byung Uck Chang) 한국암석학회 1998 암석학회지 Vol.7 No.2

원동(院洞) Fe-Pb-Zn 스카른광상의 물리화학적(物理化學的) 특징(特徵)

장호완,장병욱,Chang, Ho Wan,Chang, Byung Uck 대한자원환경지질학회 1992 자원환경지질 Vol.25 No.1

The Wondong Fe-Pb-Zn deposit is located in endo and exoskarns formed along the contact between the Makkol limestone interbedding pelitic limestone of Ordovician age and quartz porphyry of Cretaceous age. At the Wondong mine, the endoskarn shows a discontinuous zonal arrangement from quartz porphyry to pelitic limestone as follows: unaltered quartz porphyry, weakly altered quartz porphyry zone, intensively altered pinkish quartz porphyry zone, garnet zone, and greyish white and fine-grained clinopyroxene zone developed at pelitic limestone side. In terms of chemical mass balance, intensively altered pinkish quartz porphyry relative to unaltered quartz porphyry shows substantial enrichments in $K_2O$, $Na_2O$, and HREE and depletions in MgO, CaO, total $Fe_2O_3$, and LREE. On the other hand, garnet zone of endoskarn is enriched in CaO, MnO, total $Fe_2O_3$, MgO and depleted in $K_2O$, $Na_2O$. $Al_2O_3$ seems to be determining inert component. Thus the behavior of elements indicates that the mobility of elements depends on the equilibration of hydrothermal fluid and minerals and affects on enrichments by fractionation from and depletions by partition to hydrothermal fluid, respectively. Traversing toward pelitic limestone from a central zone of exoskarn, the exoskarn also shows a zonal arrangement as follows: garnet zone, clinopyroxene zone, and decolored pelitic limestone. The arrangement of mineral assemblages in skarns of the Wondong mine is the result of an increase in CaO and $K_2O$ toward the pelitic limestone. Skarn and ore minerals were formed in the following sequence: early skarn, late skarn and magnetite, pyrite, sphalerite, galena, and molybdenite. On the basis of stabilities of mineral assemblages, physicochemical conditions of the late skarn and magnetite mineralization are estimated to be $350^{\circ}C{\leq}T{\leq}400^{\circ}C$ at 1 Kb, $-23{\leq}log\;fO_2{\leq}-18$, and $0.005{\leq}XCO_2{\leq}0.01$, while those of the early skarn to be $420^{\circ}C{\leq}T{\leq}550^{\circ}C$ at 1 Kb.

인광석 사용업체 주변 환경시료의 자연방사능 조사

이길재,고상모,장병욱,김통권,김용욱,Lee, Gill-Jae,Koh, Sang-Mo,Chang, Byung-Uck,Kim, Tong-Kwon,Kim, Young-Ug 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.1

국내에서 유통되는 산업원료물질 중 모나자이트, 인회석, 저어콘, 보오크사이트, 티탄철석 등은 천연방사성핵종을 함유한 원료광물로서 '자연기원방사성물질 (NORM)'에 속한다. 이러한 원료광물을 사용하여 제조된 제품, 반제품, 부산물 또는 폐기물이 원료광물보다 천연방사성핵종의 농도가 증가된 물질은 '인위적으로 농축된 자연기원방사성물질 (TENORM)'로 분류한다. 인산비료를 제조하는 남해화학(주)에서 사용하는 인회석은 NORM에. 부산물로 생산되는 인산석고는 TENORM에 해당된다. 이와 같은 NORM을 대량 사용하는 사용시설인 남해화학(주) 내부 및 주변 지역 지질환경에 대한 영향평가가 필요하다. 이러한 배경에서 이 공장 내부 및 주변 지역의 지질특성, 토양에 대한 광물학적 및 지화학적 분석을 수행하여 향후 관리를 위한 과학적인 기초자료를 제공하고자 한다. 남해화학(주) 공장 내부 및 인근 지역 토양의 광물조성은 석영, 장석, 운모, $14{\AA}$광물, 고령토, 각섬석 등 모암으로부터 유래된 광물조성과 석고, 인회석 등 석고 야적장에서 유래된 광물조성으로 혼화되어 있다. 이 지역 토양의 평균 U 함량은 4.6 ppm, Th 함량은 10 ppm으로서 지각의 평균 함량과 거의 유사하다. 토양의 $^{40}K$의 농도는 191-1,166 Bq/kg, $^{226}Ra$의 농도는 15.6-710 Bq/kg이고 $^{232}Th$의 농도는 17.4-72.7 Bq/kg으로서 극히 높은 핵종 농도는 보이지 않으나 상대적으로 높은 $^{226}Ra$ 농도는 인산석고 적재장에서 뚜렷이 확인되며 $^{232}Th$ 농도가 높은 지점은 공장 동편 도로변 및 산체에서 잘 확인된다. 토양시료의 외부위해지수 범위는 0.24-2.01이며 평균 0.54로서 전체적으로는 위해 기준치로 제시되는 1.0 이하이지만 일부 지점에서는 1.0 이상이다. Some industrial minerals used in domestic industries such as monazite, apatite, bauxite, and ilmenite belong to NORM (Naturally Occurring Radioactive Materials) because they show a high radioactivity. Products, semi-products, wastes, and by-products which show higher radioactivity than NORM belong to TENORM (Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Materials). Apatite used for manufacturing phosphate fertilizer in Namhae Chemical company belongs to NORM, and its by-product, phospo-gypsum, belongs to TENORM. A geological investigation is needed for the future environmental impact assessment of the Namhae Chemical company's site. According to survey results of the Namhae Chemical company's site, soil mineral composition indicated the mixture of minerals derived from the country rock (quartz, feldspar, mica, $l4{\AA}$ mineral, kaolin and amphibole) and minerals from the gypsum open-air storage yard (gypsum and apatite). Soil samples showed average content of U 4.6 ppm and Th 10 ppm, which are similar to average crustal abundances. They also show average contents of $^{40}K$ 191-1,166 Bq/kg, $^{226}Ra$ 15.6-710 Bq/kg, and $^{232}Th$ 17.4-72.7 Bq/kg, which indicate moderate levels of radio nuclide. But $^{226}Ra$ anomaly in the gypsum open storage yard is clearly confirmed and $^{232}Th$ anomaly is also confirmed in the east road side of the factory and nearby mountain areas. Soil external hazard indices ranged 0.24-2.01 with the average 0.54. Although most external hazard indices were lower than 1, which means radiation hazard index to be negligible, 5 samples out of total 40 samples showed higher values than 1, and further detailed investigation is needed.

Lead Isotopic Study on the Dongnam Fe-Mo Skarn Deposit

장호완,정창식,박희인,장병욱,Chang, Ho Wan,Cheong, Chang Sik,Park, Hee In,Chang, Byung Uck The Korean Society of Economic and Environmental G 1995 자원환경지질 Vol.28 No.1

동남 스카른 광상은 백악기에 고생대 퇴적암류를 관입한 섬록암에 의해 형성되었다. 스카른의 모암은 섬록암과 묘봉 슬레이트인데 스카른 누대구조에서 모암의 종류에 따라 각각 특징적인 광물공생군의 체계적 변화를 관찰할 수 있다. 섬록암, 화강반암, 석영반암으로 구성된 화성암류들은 플룸보텍토닉 모델의 조산대에 비해 높은$^{207}Pb/^{204}Pb$ 비를 보이는데 이러한 현상은 하부지각 (또는 맨틀)에서 유래된 마그마가 상부지각물질에 의해 심히 혼화되어진 것으로 해석되며 이는 영남육괴와 옥천계에 분포하는 화강암류가 보여주는 특징과 유사하다. 현재의 납 동위원소 비와 우라늄, 토륨, 납 농도로부터 구한 광화작용 당시(76 Ma)의 황성암 및 풍촌석회암의 납 동위원소 비는 비교적 일정하지만 광화작용 후기로 갈수록 광석광물들의 납 동위원소 비가 높아진다. 초생 스카른 시기에 형성된 자철석과 방연석의 납 동위원소 비는 화성암류의 것과 거의 유사하지만 후기 열수변질시기에 형성된 휘수연석, 황철석, 그리고 열수변질된 석영반암의 납 동위원소 비는 풍촌석회암의 비에 접근하고 있다. 이는 서로 다른 기원을 가진 납들이 열수 변질시기에 따라 그 혼화의 정도가 달라지게되어 광석광물들의 납 동위원소 비에 차이가 있게 된 것으로 여겨진다. 광석광물의 납 동위원소 비의 변화특징에 의하여 섬록암과 화강반암을 형성한 마그마로부터 분화된 낮은 납 동위원소 비를 갖는 열수용액과 높은 납 동위원소 비를 갖는 주변모암(풍촌석회암)이 혼화의 기원물질로 판단된다. In Dongnam area, Cretaceous igneous rocks, such as diorite, porphyritic granite, and quartz porphyry intruded Paleozoic sedimentary rocks, such as Myobong slate and Pungchon limestone. The Dongnam Fe-Mo skarn deposits were imposed on the diorite(endoskarn) and the Myobong slate(exoskarn). The ore deposits consist mainly of magnetite and molybdenite with small amounts of sulfides, such as galena, sphalerite, pyrite, chalcopyrite, and pyrrhotite. The igneous rocks show nearly constant $^{206}Pb/^{204}Pb(18.80{\sim}19.06)$ and $^{207}Pb/^{204}Pb(15.71{\sim}15.72)$ ratios. Their $^{207}Pb/^{204}Pb$ ratios higher than the typical ratios of orogene suggest that the igeneous rocks were formed from lower crust(or mantle) - derived magma excessively contaminated by upper crustal materials such as high radiogenic Precambrian basement rocks. The lead isotopic compositions of the igneous rocks, the Pungchon limestone, and the ore minerals show a well defined linear in $^{206}Pb/^{204}Pb$ - $^{207}Pb/^{204}Pb$ plot. The lead isotopic compositions of the igneous rocks are similar to those of magnetite and galena, which were formed at early skarn stage and significantly lower than those of altered quartz porphyry, molybdenites, and pyrite, which were formed at late epithermal alteration stage. Considering the systematic variation of the lead isotopic compositions in the ore minerals according to hydrothermal stages, the variation may be due to a relative variation in surrounding rock(Pungchon limestone) involvement in hydrothermal ore solution leaching the surrounding rock. Therefore, the variation of the lead isotopic compositions in ore minerals can be modeled in terms of the mixing of the leads derived from the igneous rocks as low radiogenic source and the surrounding rock(Pungchon limestone) as high radiogenic source.

Oxygen and Hydrogen Isotopic Composition of Precipitation in Taejeon and Seoul, Korea

이광식(Kwang-Sik Lee),장병욱(Byung-Uck Chang) 대한지질학회 1994 지질학회지 Vol.30 No.5

천연방사능 핵종을 함유한 일부 소비제품에 대한 광물학 및 화학적 특성조사

유장한(Jang Han Yoo),고상모(Sang Mo Koh),김용욱(Yong Ug Kim),장병욱(Byung Uck Chang) 한국암석학회 2009 한국암석학회 학술발표회 논문집 Vol.2009 No.5

보오크사이트 사용업체 주변 환경시료의 자연방사능 조사

문동혁 ( Dong Heok Moon ),고상모 ( Sang Mo Koh ),장병욱 ( Byung Uck Chang ),김통권 ( Tong Kwon Kim ),김용욱 ( Yong Ug Kim ) 한국광물학회 2010 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.23 No.4

알루미늄과 수산화알루미늄을 제조하는 (주)KC에서 사용하는 보오크사이트는 ``자연기원방사성 물질(NORM)``에, 가공 중 발생하는 폐기물 또는 부산물인 red mud는 ``인위적으로 농축된 자연기원방사성물질(TENORM)``에 해당된다. 이 연구는 NORM의 대량사용시설인 (주)KC 공장 내부 및 주변 지역의 지질특성, 토양에 대한 광물학적 및 지화학적 분석을 수행하여 향후 작업장과 그 주변 지역의 방사능 피복량을 측정하고 방호하기 위한 과학적인 기초자료를 제공하고자 한다. (주)KC 공장 내부 및 인근지역 토양의 광물조성은 석영, 장석, 운모, 고령토, 깁사이트, 세피올라이트 등 모암으로부터 유래된 광물조성과 적철석, 보에마이트, 방해석 등 원광석인 보오크사이트로부터 유래된 광물조성으로 혼화되어 있다. 이 지역 토양의 평균 U 함량은 4.7 ppm, Th 함량은 23.6 ppm으로서 Th 함량이 다소 높게 나타난다. 토양의 40 K의 농도는 100∼1,433 Bq/kg, 226 Ra의 농도는 8.4∼179 Bq/kg이고 232 Th의 농도는 13.5∼300 Bq/kg으로서 높은 농도는 보이지 않으나 상대적으로 높은 226 Ra 농도는 red mud 적재장 주변에서 확인된다. 토양시료의 외부 위해지수 범위는 0.10∼1.66이며 평균 0.63으로서 전체적으로는 위해 기준치로 제시되는 1.0 이하이지만 41개 지점 중 4개 지점이 1.0 이상을 나타난다. Bauxite is a main raw material for the production of alumina and aluminum hydroxide in the processing plant of KC company. It is a NORM (Naturally Occurring Radioactive Materials), and its waste, red mud, is a TENORM (Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Materials). The purpose of the geochemical and mineralogical investigations of the bedrock and soils in and around the plant, a large NORM source, was to provide basic data for measuring the radiation dose and protecting from radioactive hazards. Soils were mixtures of minerals derived from the country rock (quartz, feldspar, mica, kaolin, gibbsite, and sepiolite) and bauxite (hematite, boehmite, and calcite) of open-air storage. Average U and Th contents of the soil samples were 4.7 ppm and 23 ppm, respectively, indicating somewhat Th anomaly. The average concentrations of radionuclides are 40 K 100∼1,433 Bq/kg, 226 Ra anomaly in the red mud open-air storage. Soil external hazard indices range from 0.10 to 1.66 with an average of 0.63. Although most of the indices are below 1.0 that is a regulation value, those of 4 samples of total 41 soil samples exceed 1.0, requiring further detailed investigation.