Mesothermal Gold Vein Mineralization of the Seolhwa Mine: Fluid Inclusion and Sulfur Isotope Studies

국문 초록 (Abstract)

설화 광산의 중열수(中熱水) 금광상은 경기육괴의 화강암류내에 발달된 북동방향 단층 전단대를 충진한 괴상의 단성 석영맥내에 배태되어 있다. 설화 중열수 금광화작용(金鑛化作用)은 쥬라기 화강암류(161Ma)와 공간적으로 관련되어 있다. 맥상 석영은 3개유형의 유체포유물(流體包有物)을 포함하고 있다: 1) 저염농도(<5wt.% NaCl)의 액상 CO$_{2}$를 배태한 type IV 유체포유물; 2) 가스가 풍부(>70vol.%)하고, 기상으로 균질화하는 type II 유체포유물; 3) 소량의 CO$_{2}$를 포함하는 저내지 중염농도(0${\sim}$15 wt.% NaCl)의 type I 유체포유물. H$_{2}$O-CO$_{2}-CH$_{4}$-N$_{2}$-NaCl계 유체포유물은 250${\circ}\;{\sim}$430${\circ}$C 온도와 1kbar 압력에 해당되는 액상선을 따라 초기에 포획된 불혼화 유체를 지시한다. 정밀 유체포유물 연구에의하면, 함금 광화작용중 점진적인 압력감소가 발생했음을 알 수 있다. 수용성 포유물의 유체는 온도 및 압력감소로 인한 균질한 H$_{2}$O-CO$_{2}-CH$_{4}$-N$_{2}$-NaCl계 유체로부터 광역적인 유체의 불혼화(CO$_{2}-CH$_{4}$ 비등)작용을 거쳐 진화된 후기 유체이거나, 광화지역의 융기 및 삭박과 관련된 심부순환천수의 영향을 받았던 것으로 추정된다. 초기 유체는 균질한 H$_{2}$O-CO$_{2}-CH$_{4}$-N$_{2}$-NaCl계 유체로서 다음과 같은 특성을 보인다: >250$^{\circ}$${\sim}$430$^{\circ}$C, 0.16${\sim}$0.62의 X$_{CO}\;_{2}$, 5${\sim}$14mole% CH$_{4}$, 0.06${\sim}$0.31mole% N$_{2}$, 0.4${\sim}$4.9wt.% NaCl의 염농도. 설화 금광산의 온도-조성 자료는 설화 함금열수계가 화강암질 용융체와 인접한 부분에 정치되어 있었음을 지시한다. 이러한 화강암질 용융체는 CH$_{4}$ 형성을 촉진시켜 유체를 환원상태로 변환시킨 것으로 추정된다. 철황화물중 자류철석이 지배적으로 산출됨은 환원유체 상태를 지시하고 있다. 황화광물의 ${\delta}\;^{34}$S값(-0.6 ${\sim}$ 1.4$%_o$)은 황의 심부 화성기원을 지시하고 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Mesothermal gold vein minerals of the Seolhwa mine were deposited in a single stage of massive quartz veins which filled the mainly NE-trending fault shear zones exclusively in the granitoid of the Gyeonggi Massif. The Seolhwa mesothermal gold mineralization is spatially associated with the Jurassic granitoid of 161 Ma. The vein quartz contains three main types of fluid inclusions at 25$^{\circ}$C: 1) low-salinity (< 5 wt.% NaCl), liquid CO$_{2}$-bearing, type IV inclusion; 2) gas-rich (> 70 vol.%), aqueous type II inclusions; 3) aqueous type I inclusions (0${\sim}$15 wt.% NaCl) containing small amounts of CO$_{2}$. The H$_{2}$O-CO$_{2}-CH$_{4}$-N$_{2}$-NaCl inclusions represent immiscible fluids trapped earlier along the solvurs curve at temperatures from 430$^{\circ}$ to 250$^{\circ}$C and pressures of 1 kbars. Detailed fluid inclusion chronologies may suggest a progressive decrease in pressure during the auriferous mineralization. The aqueous inclusion fluids represent either later fluids evelved through extensive fluid unmixing (CO$_{2}-CH$_{4}$ effervescence) from a homogeneous H$_{2}$O-CO$_{2}-CH$_{4}$-N$_{2}$-NaCl fluid due to decreases in temperature and pressure, or the influence of deep circulated meteoric waters possibly related to uplift and unloading of the mineralizing suites. The initial fluids were homogeneous containing H$_{2}$O-CO$_{2}-CH$_{4}$-N$_{2}$-NaCl components and the following properties: the initital temperature of >250$^{\circ}$ to 430$^{\circ}$C, X$_{CO}\;_{2}$ of 0.16 to 0.62, 5 to 14 mole% CH$_{4}$, 0.06 to 0.3 mole% N$_{2}$ and salinities of 0.4 to 4.9 wt.% NaCl. The T-X data for the Seolhwa gold mine may suggest that the Seolhwa auriferous hydrothermal system has been probably originated from adjacent granitic melt which facilitated the CH$_{4}$ formation and resulted in a reduced fluid state evidenced by the predominance of pyrrhotite. The dominance of negative ${\delta}\;^{34}$S values of sulfides (-0.6 to 1.4$%_o$o) are consistent with their deep igneous source.