루빅스 큐브

윤성택 천년의시작 2004 (계간)시작 Vol.3 No.1

Hydrothermal Au-Ag Mineralization of the Oknam Mine in the Northern Sobaegsan Massif

윤성택,지세정,소칠섭,허철호,Yun, Seong-Taek,Chi, Se-Jung,So, Chil-Sup,Heo, Chul-Ho The Korean Society of Economic and Environmental G 1998 자원환경지질 Vol.31 No.5

옥남 금-은 광상은 소백산육괴 선캠브리아기 율리층의 흑운모편암 및 천매암 내에 발달하는 함금-은 능망간석맥으로 산출된다. 광맥의 상호 구조에 근거하여 5회의 광물 침전기 (stage)가 인지되며, 각 시기는 특징적인 광물 조합을 나타낸다. 함금-은 맥(광화 3기)에서의 정출 광물은 맥의 연변부로부터 내측으로 가면서 다음과 같이 변화한다: 유비철석+황철석 (암색 능망간석 밴드 내)$\Rightarrow$섬아연석+황동석+방연석+에렉트럼 (담색 능망간석 밴드 내)$\Rightarrow$ 방연석+함은 광물 (정동 부위). 유체포유물 자료에 의하면, 광화유체의 온도 및 염농도는 시간에 따라 전반적으로 다음과 같이 감소했음을 지시한다: 광화 I기 (석영맥 광화작용), $345^{\circ}{\sim}240^{\circ}C$, 3.4~7.8 wt.% NaCl 상당농도; 함망간 탄산염기 (II 및 III), 3130-2070C, 2.3-8.7 wt.% NaCl; 광화 4기 (석영맥 광화작용), $328^{\circ}{\sim}213^{\circ}C$, 3.6~5.4 wt.% NaCl. 광화유체는 냉각 희석 상태의 순환강우의 혼입과 주기적으로 반복된 버등을 통하여 진화한 것으로 사료되며, 유체포유물 자료와 지질 증거에 의하면 광화작용 중 양력은 90~340 bar이었다. 금은 함은량이 높은 에렉트럼 (21~29 atom.% Au)으로 산출되며 주로 $300^{\circ}{\sim}240^{\circ}C$ 사이의 온도에서 침전되었다. 열역학적 검토에 의하면, 금은 pH의 증가와 더불어 온도, 유황분압 및 산소분압의 감소에 의해 침전하였으리라 사료된다. The Au-Ag deposit of the Oknam mine occurs as gold-silver-bearing rhodochrosite veins in biotite schist and phyllite of the Precambriam Yulri Group. Five stages of ore deposition are recognized, each showing a definite mineral assemblage. General mineral parageneses in veins (stage III) associated with gold and silver vary inwardly from the vein margin: arsenopyrite + pyrite $\Rightarrow$ sphalerite+chalcopyrite+galena+gold $\Rightarrow$ ga1ena+Ag-bearing minerals. Fluid inclusion data indicate that temperature and salinity of ore fluids overally decreased with time: $345^{\circ}{\sim}240^{\circ}C$ and 3.4~7.8 wt. % NaCl equiv during stage I (quartz vein mineralization), $313^{\circ}{\sim}207^{\circ}C$ and 2.3~8.7 wt.% NaCl equiv during manganese-bearing carbonate stages (II and III), and $328^{\circ}{\sim}213^{\circ}C$ and 3.6-5.4 wt.% NaCl equiv during stage IV (quartz vein mineralization). The ore fluids probably evolved through repeated pulses of boiling and later mixing with cooler and more dilute meteoric waters. Fluid inclusion data and geologic arguments indicate that pressures during the mineralization were in the range of 90 to 340 bars. Gold occurs as silver-rich electrums (21 to 29 atom. % Au) and was deposited at temperatures between $300^{\circ}$ and $240^{\circ}C$. Thermochemical calculations suggest that gold was deposited as a combined result of increase in pH and decreases in temperature, $fs_2$ and $fo_2$.

풍기 지역 지하수의 수리지구화학 및 환경동위원소 특성 연구

윤성택,채기탁,고용권,김상렬,최병영,이병호,김성용 한국지하수토양환경학회 1998 지하수환경 Vol.5 No.4

For various kinds of waters including surface water, shallow groundwater (<70 m deep) and deep groundwater (500∼810 m deep) from the Pungki area, an integrated study based on hydrochemical, multivariate statistical, thermodynamic, environmental isotopic (tritium, oxygen-hydrogen, carbon and sulfur), and mass-balance approaches was attempted to elucidate the hydrogeochemical and hydrologic characteristics of the groundwater system in the gneiss area. Shallow groundwaters are typified as the 'Ca-HCO$_3$'type with higher concentrations of Ca, Mg, SO$_4$and NO$_3$, whereas deep groundwaters are the 'Na-HCO$_3$'type with elevated concentrations of Na, Ba, Li, H$_2$S, F and Cl and are supersaturated with respect to calcite. The waters in the area are largely classified into two groups: 1) surface waters and most of shallow groundwaters, and 2) deep groundwaters and one sample of shallow groundwater. Seasonal compositional variations are recognized for the former. Multivariate statistical analysis indicates that three factors may explain about 86% of the compositional variations observed in deep groundwaters. These are: 1) plagioclase dissolution and calcite precipitation, 2) sulfate reduction, and 3) acid hydrolysis of hydroxyl-bearing minerals(mainly mica). By combining with results of thermodynamic calculation, four appropriate models of water/ rock interaction, each showing the dissolution of plagioclase, kaolinite and micas and the precipitation of calcite, illite, laumontite, chlorite and smectite, are proposed by mass balance modelling in order to explain the water quality of deep groundwaters. Oxygen-hydrogen isotope data indicate that deep groundwaters were originated from a local meteoric water recharged from distant, topograpically high mountainous region and underwent larger degrees of water/rock interaction during the regional deep circulation, whereas the shallow groundwaters were recharged from nearby, topograpically low region. Tritium data show that the recharge time was the pre-thermonuclear age for deep groundwaters (<0.2 TU) but the post-thermonuclear age for shallow groundwaters (5.66∼7.79 TU). The $\delta$$\^$34/S values of dissolved sulfate indicate that high amounts of dissolved H$_2$S (up to 3.9 mg/1), a characteristic of deep groundwaters in this area, might be derived from the reduction of sulfate. The $\delta$$\^$13/C values of dissolved carbonates are controlled by not only the dissolution of carbonate minerals by dissolved soil CO$_2$(for shallow groundwaters) but also the reprecipitation of calcite (for deep groundwaters). An integrated model of the origin, flow and chemical evolution for the groundwaters in this area is proposed in this study. 경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도<70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

용수 활용증대를 위한 지하수 활용방안

윤성택 한국수자원공사 2006 저널 물 정책·경제 Vol.6 No.-

황승ㆍ1 외 2편

윤성택 고요아침 2007 열린시학 Vol.12 No.1

주요 환경정책 방향에 관한 토론

윤성택 한국환경정책학회 2017 한국환경정책학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.4

절기節氣 외 1편

윤성택 천년의시작 2015 (계간)시작 Vol.14 No.2

Temporal Variations of Ore Mineralogy and Sulfur Isotope Data from the Boguk Cobalt Mine, Korea: Implication for Genesis and Geochemistry of Co-bearing Hydrothermal System

윤성택,염승준,Yun, Seong-Taek,Youm, Seung-Jun The Korean Society of Economic and Environmental G 1997 자원환경지질 Vol.30 No.4

보국 코발트 광산은 백악기 경상분지내에 위치하며, 셰일로 구성된 건천리층을 천부 관입한 암주상의 미문상 화강암내에 국한하여 배태된다. 광상은 열극 충진형 석영${\pm}$액티놀라이트${\pm}$탄산염 광물맥으로 이루어지며, 광석광물로는 함코발트광물 (비독사석, 휘코발트석, 글로코도트), 함코발트 유비철석과 소량의 황화광물 (자류철석, 황동석, 황철석, 섬아연석) 및 미량의 산화광물 (자철석, 적철석)이 산출된다. Rb-Sr 절대연령 측정 결과, 화강암의 관입 및 이와 관련된 광화작용은 후기 백악기 (85.98 Ma)에 이루어진 것으로 판단된다. 산출광물종은 다소 복잡한 양상을 보이며, 시간에 따라 다음과 같이 변화한다: 액티놀라이트, 탄산염광물 및 석영에 수반되는 함코발트 광물의 정출 (광화시기 I, II)${\rightarrow}$석영에 수반되는 황화광물, 금 및 산화광물의 정출 (광화시기 III)${\rightarrow}$탄산염광물의 정출(광화시기 IV, V). 고온성 광물 (함코발트 광물, 휘수연석, 액티놀라이트)과 더불어 저온성 광물 (황화광물, 금, 탄산염광물)이 산출되는 점으로 보아 열수광화작용은 xenothermal 환경에서 형성되었다. 화강암은 특징적으로 높은 코발트 함유량 (평균 50.90 ppm)을 나타내며, 이는 코발트가 냉각하는 화강암 암주에서 기원하였음을 지시한다. 반면, 건천리층 셰일의 높은 동 및 아연 함유량은 이들 원소가 주로 셰일로부터 유래되었음을 지시한다. 열수용액의 온도 감소와 더불어 산소분압이 감소 (광화 I, II기의 코발트광물 형성, $T=560^{\circ}C-390^{\circ}C$, log $fO_2=$ > -32.7 to -30.7 atm at $350^{\circ}C$; 광화 III기의 황화광물 형성, $T=380^{\circ}-345^{\circ}C$, log $fO_2={\geq}-30.7$ atm at $350^{\circ}C$함은 열수계가 시간이 지남에 따라 초기 마그마성 계로부터 천수로 지배되는 열수계로 전이되었음을 나타낸다. 광화 II기의 유황 동위원소 값은 초기 함코발트 열수 용액이 화성기원 ($${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}{\sim_=}3-5$$‰)으로부터 기원하였음을 증거한다. 열수용액의 ${\delta}^{34}S_{H_2S}$ 값은 광화 II기의 코발트 형성기 (3-5‰)로부터 황화광물 형성 시기인 광화 IV기 (최대 약 20‰)까지 크게 증가하였다. 이는 후기로 갈수록 천수가 우세한 열수계로 진화하면서 주위의 퇴적암을 순환하는 과정에 동위원소적으로 무거운 유황 (퇴적기원의 황산염)과 천금속 (Cu, Zn 등) 및 금을 용해, 농집시켰음을 시사한다. 후기에 천수의 유입이 없었더라면, 보국 광상은 단순히 액티놀라이트 + 석영 + 함코발트 광물로 구성된 광맥으로만 형성되었을 것이다. 또한, 마그마 기원의 열수계가 형성된 이후에 천수 순환계가 형성됨으로 인하여 고온 광물과 저온 광물이 함께 산출되는 xenothermal 한 광상의 특성을 나타내게 되었다. The Boguk cobalt mine is located within the Cretaceous Gyeongsang Sedimentary Basin. Major ore minerals including cobalt-bearing minerals (loellingite, cobaltite, and glaucodot) and Co-bearing arsenopyrite occur together with base-metal sulfides (pyrrhotite, chalcopyrite, pyrite, sphalerite, etc.) and minor amounts of oxides (magnetite and hematite) within fracture-filling $quartz{\pm}actinolite{\pm}carbonate$ veins. These veins are developed within an epicrustal micrographic granite stock which intrudes the Konchonri Formation (mainly of shale). Radiometric date of the granite (85.98 Ma) indicates a Late Cretaceous age for granite emplacement and associated cobalt mineralization. The vein mineralogy is relatively complex and changes with time: cobalt-bearing minerals with actinolite, carbonates, and quartz gangues (stages I and II) ${\rightarrow}$ base-metal sulfides, gold, and Fe oxides with quartz gangues (stage III) ${\rightarrow}$ barren carbonates (stages IV and V). The common occurrence of high-temperature minerals (cobalt-bearing minerals, molybdenite and actinolite) with low-temperature minerals (base-metal sulfides, gold and carbonates) in veins indicates a xenothermal condition of the hydrothermal mineralization. High enrichment of Co in the granite (avg. 50.90 ppm) indicates the magmatic hydrothermal derivation of cobalt from this cooling granite stock, whereas higher amounts of Cu and Zn in the Konchonri Formation shale suggest their derivations largely from shale. The decrease in temperature of hydrothermal fluids with a concomitant increase in fugacity of oxygen with time (for cobalt deposition in stages I and II, $T=560^{\circ}C-390^{\circ}C$ and log $fO_2=$ >-32.7 to -30.7 atm at $350^{\circ}C$; for base-metal sulfide deposition in stage III, $T=380^{\circ}-345^{\circ}C$ and log $fO_2={\geq}-30.7$ atm at $350^{\circ}C$) indicates a transition of the hydrothermal system from a magmatic-water domination toward a less-evolved meteoric-water domination. Sulfur isotope data of stage II sulfide minerals evidence that early, Co-bearing hydrothermal fluids derived originally from an igneous source with a ${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}$ value near 3 to 5‰. The remarkable increase in ${\delta}^{34}S_{H2S}$ values of hydrothermal fluids with time from cobalt deposition in stage II (3-5‰) to base-metal sulfide deposition in stage III (up to about 20‰) also indicates the change of the hydrothermal system toward the meteoric water domination, which resulted in the leaching-out and concentration of isotopically heavier sulfur (sedimentary sulfates), base metals (Cu, Zn, etc.) and gold from surrounding sedimentary rocks during the huge, meteoric water circulation. We suggest that without the formation of the later, meteoric water circulation extensively through surrounding sedimentary rocks the Boguk cobalt deposits would be simple veins only with actinolite + quartz + cobalt-bearing minerals. Furthermore, the formation of the meteoric water circulation after the culmination of a magmatic hydrothermal system resulted in the common occurrence of high-temperature minerals with later, lower-temperature minerals, resulting in a xenothermal feature of the mineralization.

Juan de Fuca 해령 Cleft Segment에서 회수된 황화물 침니: 광물조성 및 유체포유물

윤성택,허철호,소칠섭,염승준,이경용 대한자원환경지질학회 2002 자원환경지질 Vol.35 No.3

해저 열수 광화작용을 대효할 수 있는 황화물 침니(sulfide chimney)의 성장 메카니즘을 고찰하기 위하여 Juan de Fuca 혜령의 최남단에 위치하는 Cleft segment의 열수장(hydrothermal field)에서 회수한 비활동성이고 황화물과 실리카가 풍부한 침니를 대상으로 광물 및 유체포유물 연구를 수행하였다. 기존 연구에 의하면, Cleft sogment에는 많은 활동성 및 비활동성의 열수 분출구가 존재하는 것으로 보고되어 있다. 연구 대상 침니는 주로 비정질 실리카, 황칠석, 섬아연석 및 섬유아연석(wurtzite)으로 구성되어 있고,소량의 황동석 및 백칠석을 함유하고 있다. 유체통로로 추정되는 침니의 내부는 다공질이며, 비정질의 교질성(colloidal) 실리카로 피복되어 있다. 섬아연석과 섬유아연석으로 구성되어 있는 아연이 풍부한 황화물의 FeS 함량은 13.9~34.3 mole%의 범위를 보이며, 철이 풍부한 중심부와 철이 부족한 연변부를 지닌다. 이는 광화유체의 화학적.물리석 특성들의 변화로부터 기인되었으리라 사료된다. 침니 내부성장대별 화학조성은 열적구배 및 구성광물의 차이로 인해 다른 특징들을 보여주고 있다. 광화후기에 침전된 비정질 실리카중의 액상이 풍부한 유체포유물을 대상으로 가열 및 냉각 실험을 수행한 결과, 열수유체의 최소 포획 온도는 약 114$^{\circ}$~145$^{\circ}C$이며, 해당 염농도는 3.2~4.8 wt.% NaCl equip, 이다. 실제 열구에서 배출되는 유체 온도 자료를 입수하지는 못했지만, 본 연구를 통해서 광물의 침전작용 동안 상대적으로 저온의 침전조건이 매우 지배적이었음을 알수 있다. Juan de Fuca 해령내 Cleft seamen에서 회수된 황화물 침니는 산출형태, 교질성 조직, 전(bulk) 화학조성, 광물조합(황철석+백철석+섬유아연석+비정질 실리카) 등으로 볼 때, 기존 보고된 침니 유형보다는 상당히 낮은 온도에서 느린 유체 유동과 전도성 냉각(<25$0^{\circ}C$)에 의해 생성되었으리라 사료된다. In order to elucidate the growth mechanism of sulfide chimney formed as a result of seafloor hydrothermal mineralization, we carried out the mineralogical and fluid inclusion studies on the inactive, sulfide- and silica-rich chimney which has been recovered from a hydrothermal field in the Cleft segment of the Juan de Fuca Ridge. According to previous studies, many active and inactive vents are present in the Cleft segment. The sulfide- and silica-rich chimney is composed of amorphous silica, pyrite, sphalerite and wurtzite with minor amounts of chalcopyrite and marcasite. The interior part of the chimney is highly porous and represents a flow channel. Open spaces within chimneys are typically coated with colloform layers of amorphous silica. The FeS content of Zn-sulfides varies widely from 13.9 to 34.3 mole% with Fe-rich core and Fe-poor rims. This variation possibly reflects the change of physicochemical characteristics of hydrothermal fluids. Chemical and mineralogical compositions of the each growth zone are also varied, possibly due to a thermal gradient. Based on the microthermometric measurements of liquid-rich, two-phase inclusions in amorphous silica that was precipitated in the late stage of mineralization, minimum trapping temperatures are estimated to be about 1140 to 145$^{\circ}$C with the salinities between 3.2 and 4.8 wt.% NaCI equiv. Although the actual fluid temperatures of the vent are not available, this study suggests that the lowtemperature conditions were predominant during the mineralization in the hydrothermal field at Cleft segment. Comparing with the previously reported chimney types, the morphology, colloform texture, bulk chemistry, and a characteristic mineral assemblage (pyrite + marcasite + wurtzite + amorphous silica) of this chimney indicate that the chimney have been formed from a relatively low-temperature (<250$^{\circ}$C) hydrothermal fluid that was changed by sluggish fluid flow and conductive cooling.

사월 초파일 전봇대

윤성택 우리신학연구소 2012 갈라진 시대의 기쁜소식 Vol.- No.1025