[월:] 2014년 04월

【석유】

 

1) 자연적으로 지하에 있는 유류(원유, crude oil) → 이를 증류한 유류를 석유(petroleum)라고 함

CnH2n+2, CnH2n 등의 화학식을 가짐(n=1,2,3 :천연가스, n>4 :원유)

Petroleum : 휘발유 → 등유 → 경유 → 중유 → 파라핀 및 아스팔트 등

 

2) 보존량

신생대(60%) > 중생대(25%) > 고생대(15%) → 특히 ‘신생대 제 3기’

한반도 연안의 대륙붕(제3기층)은 석유탐사의 유망지로 주목됨

 

3) 생성: 유기물이 해저에 가라앉음 → 퇴적물에 섞여서 보존 → 석유

500기압, 50~150℃, 100만년 이상의 시간이 필요함

박테리아에 의해 산소, 질소 등의 원소 제거 → 수소, 탄소만 존재

지하에 뭍혀 열과 압력을 받을 것

원유로 변한 유기물이 보존될 수 있는 장소로 이동

(유기물이 근원암에서 성숙이 완료되기 전에, 근원암을 떠나 이동 도중과 저류암에 도달하여 성숙 완료)

 

4) 석유의 배태조건: 근원암 + 유민(Oil Trap: 저류암, 유개암) + 지질구조

※ 유민; 석유가 보존될 지질학적 조건 즉, 생성된 원유를 지하에 보존시키는 모든 장치

‘저류암 + 유개암 + 지질구조’

① 근원암

– 유기물을 포함하고 있다가 원유를 생성시키는 암석(즉, 석유의 근원이 되는 물질을 함유하고 있는 암석)

– 유기물을 대량 포함하고 있는 흑색 셰일, 이암 등

– 환원성 환경일 것

→ 근원암으로부터의 이동 도중과 저류암 도달 후 원유로 성숙(mature)

② 저류암

– 다공질 암석으로 원유를 포함하고 있는 암석

– 공극률이 높은 사암, 석회암, 고회암 등 ← 다공질 쇄설성 석회암

③ 유개암(≒덮개암, Cap Rock)

– 저류암 위에 있는 치밀한 퇴적암

– 셰일, 이암, 응회암(몬모릴로나이트化), 규암, 점판암 및 석고층 등

④ 석유가 보존되어 있을 적당한 지질구조(유민의 종류)

– 배사구조 : 근원암 → 저류암 → 유개암

– 단층구조 : 단층의 한 쪽이 유개암 역할

– 도옴구조 : 특히, 암염돔의 diapair

 

– 부정합면 아래 등

5) 석유탐사시 고려사항

– 암상도, 공간복원도, 대륙저지 등

– 해저석유 탐사 시, 탄성파 탐사(P파 반사법), 중력, 자력탐사 고려

– 지층 중의 혈암을 찾을 때, r(감마)선 검층 이용

 

6) 기타

① 천연가스

: 신생대 3기, plankton 및 bacteria 등의 해양유기물의 퇴적 및 변형

가스상+액상+반고상의 물질

② 함유혈암(유기질 kerogen / oil shale)

: 역청질 물질을 많이 포함하여 가공 후 석유를 얻을 수 있는 셰일. 원유보다 탄화수소 함량이 높지만 폐기물의 발생이 많음. 세계 각지에 분포하며 그 부존량이 풍부하여 대체에너지로 개발 가능성이 높아지고 있음.

③ 역청사(tar sand)

: 역청과 같이 보이는 중유로 차 있는 사암.

폐기물 및 회수에 비용이 많이 소요(연구단계)

④ 생물체 연료(biomass fuel) : 도시 오물, 가축분뇨, 음식물 쓰레기 등을 이용한 메탄의 생산

 

※ 석유 부존에 중요한 지질학적 조건

– 유정의 거의 90% 이상이 배사축상에 있다.

– 배사구조는 상당한 크기를 가져야 한다.

– 상당한 두께의 다공질사암(공극율 17% 이상) 또는 균열이 많은 암석 등 석유가 저류하는데 유효한 지층이 지하 수 100feet에 존재해야 한다.

– 상당한 두께의 역청질 셰일이 존재해야 한다.

– 모암(유개암)의 역할을 하는 셰일이나 점토, 치밀한 석회암, 세립사암 등이 존재해야 한다.

– 원유가 보존되어 있을 다공질 저류암이 있어야 한다.

– 저류암을 협재한 지층들이 적당한 지질구조 즉, 배사구조나 돔구조가 있어야 한다.

– 원유와 가스가 달아나지 못하게 치밀한 유개암(cap rock)이 있어야 한다.

 

 

※ Trap 구조

석유광상의 형성을 위해서는 다음과 같은 조건이 필요하다.

1) 원유를 저장할 저류암의 존재: 다공질 암석으로 사암, 석회암 등이 좋은 저류암

2) Cap Rock의 존재: 원유와 가스의 유실을 막기 위한 치밀한 암석으로 불투수성의 셰일층이 적당

3) 석유와 가스를 집적시킬 적당한 지질구조의 존재: 구조적, 층서적, 복합적 Trap

① 구조적 Trap: 습곡, 단층, 암염돔 Trap 등

ⅰ) 배사 Trap: 구조적 유민 중 가장 대표적, 서방세계 석유의 약 80%가 이에 해당,

가스는 배사의 정부에 집적되고 그 하부에 석유, 맨 아래에 물이 존재함.

배사 Trap은 정단층, 역단층 또는 Thrust를 수반하는 경우가 있음.

ⅱ) 단층 Trap: 단층에 의해 석유나 가스가 갇혀 형성된 Trap으로 정단층, 역단층, Thrust 등

ⅲ) 암염돔 Trap: 암염돔의 부력에 의해 형성됨

암염돔 주변부에는 보통 정단층과 돔 상부에 배사구조을 형성함

Trap 중 많은 것들이 열곡과 관련되어 있는 것으로 보임.

② 층서적 Trap: 초생적인 층서적 Trap → 퇴적의 직접적 산물-Lenz, Facies 등

이차적인 층서적 Trap → 퇴적암의 생성 후 생긴 층서적 변화의 산물–부정합 등

ⅰ) 점멸 Trap: 저류암(공극율이 큰 사암, 석회암 등)의 상부쪽으로의 층서적 점멸에 의한다.

ⅱ) 침투율 Trap: 국부적인 공극율 변화와 투수율 변화에 의한다.

ⅲ) Shoestring Sand Trap: 古 하상 또는 Offshore Bar에서 형성된 것, 대체로 Lenz상 Trap

ⅳ) 삼각주 Trap: 고기 하천에 의해 형성된 것, 조족상, 하상, 호상 등. 호상삼각주가 가장 유망한 Trap

③ 복합적 Trap: 구조적 Trap과 층서적 Trap의 혼합형

반암동광상(Porphyry copper deposits)

 

1. 광상학적 특성

 

; porphyry copper deposits는 세계 동 생산량의 반 이상을 차지하는 가장 중요한 동광상임. 이 광상은 일부 반상조직을 갖는 화강암질 아다멜라이트질암의 암주나 plug의 외곽 사이에 관입된 암석 중에 배태됨. 광화의 중심부에서는 광염은 조상을 이루나 주변부에서는 맥상으로 산출됨(그물맥상 분포: stockwork)

 

1) 광상의 대상분포(중앙 → 외측)

: 자철석–황동석–황철석

2) 모암 변질의 대상분포(중앙 → 외측)

: potassic 변질(장석–백운모–흑운모) – phyllic 변질(석영–견운모–황철석) – 점토화 변질(kaolinite-monmorillonite) – propylitic 변질(녹니석, 방해석)

3) 광화작용의 시기

; 광화작용은 시간적으로나 공간적으로 calc-alkali 암계에 속하는 관입암과 밀접하게 관계되며 광화작용의 일부는 적어도 관계 관입암과는 동시기에 이루어짐.

4) 광상 분포지

; 세계적 분포는 중생대~신생대의 조산대, 현재 활동 중인 암석권 판의 경계부에 집중되어 있음. 광상의 대부분은 환태평양 조산대와 Alpine 조산대의 중앙부에 분포함.

 

 

2. 판구조론과의 관련성

 

– 어떤 학자들은 calc-alkaline volcanic rock을 형성한 마그마가 섭입대에서 유래되었다고 주장함. 즉, 해양암권이 섭입되어 밀려 들어갈 때 발생되는 마찰열로 인해 부분용융 되어 형성되었다고 여기고 있음.

– 환태평양대에 있는 화산암들은 해구에서 육지 쪽으로 가면서 K와 Si의 비율이 일정하게 증가하는 경향이 있음. 이것은 대양지각이 부분 용융되어 일어나는 현상과 모순되며 섭입대 상부의 대양지각의 부분 용융에서 유래된 현상과 일치함.

즉, porphyry copper와 molybden 광상은 c 및-alkaline magmatism에 의해 형성되는 조산대에 의해 결정됨.

 

화산형 광상(telescoping ore)

 

; 비교적 얕은 곳이나 지표에서 생성된 화산형 광상은 마그마가 그 주변암석에 국부적인 고압형의 광화작용을 함과 동시에 급격한 냉각에 의한 저온광화작용도 하기 때문에 이 두 작용이 교차하는 현상을 볼 수 있음(telescoping: 고압–저온)

 

1) 중압고온형 광상

; 초기에는 고온이었다가 말기에 급격히 저온으로 되는 형의 광상

Sn, W, 동, 석, 녹니석 등이 공생하는 광상형

2) 저온형 광상

; 금, 은, 아연 광맥 중에 이 형에 속하는 것이 있으며, 지표에 있는 온천의 침전물과 공통성질을 갖는 광물이 많음.

kaolinite, 견운모 등의 점토광상이 이 형에 속함.

3) 화산분기형 광상

; 지표에서 마그마의 휘발성분이 가스로서 방출되기 때문에 만들어진 광상. 화산의 주변에 만들어진 승화황광상이 이에 속함.

기타 온천속에 생성된 온천침전광상이나 H2S, SO2가스가 모암을 교대 광염화하여 생성됨. 황화철, 황광상도 이 형에 속함.

 

지표생성광상(표성부화광상, supergene enrichment, “Gossan”)

 

; 지하 심부에서 생성된 광상이 지표에 노출되면 산화작용을 받아 유용광물이 분해 되어 용액의 형태로 지하로 침투됨. 따라서 지표노두에서 발견된 광체가 극히 저품위로서 경제성이 없는 것이 하부에서 고품위로 되는 경우가 있음. 이러한 광상을 표성부화광상이라 하며, 이것은 화성원의 광상이 2차적으로 부화되었음을 의미함.

 

* 부화되는 심도는 지하수면과 밀접한 관계가 있음. 지하수면의 상부는 통기대이므로 산화작용을 받게 되고, 그 하부는 포화대이므로 환원대가 됨. 따라서 지표에서 침출된 성분이 지하수면 위에 농집되면 산화부화광이 되며, 지하수면 하부에 응집되면 2차부화광 또는 황화부화광이 됨(황화금속광물의 광상)

 

* 고산(Gossan)

; 황산철 용액의 철분은 지표에서 산소 및 물과의 반응으로 수산화철(갈철석)로 남는데, 이 잔류물이 지표의 암석을 검붉은 색으로 물들게 함. 이것을 고산이라고 하며 하부광체의 부화대 존재의 단서가 됨.

대부분의 금속광상은 황철석(pyrite)을 수반하며 이 황철석이 표성부화작용의 황화부화광이 됨.

 

1) 산화부광대(oxidized rich zone)

– 지표에서 침출된 금속성분의 황산용액은 지하수면 상부에서 다시 침전되어 부광부를 형성함. 즉, 광상 중의 금속황화물은 천수의 작용으로 산화물, 수산화물, 탄산화물, 염화물, 자연금속 등으로 변화함.(황산동:CuSO4 → 산화물:Cu2O, 규산염, 주변이 탄산염암 → 공작석 / 황산아연 → 능아연)

– 이 중 제일 많은 수산화물 특히 갈철석의 잔류물은 노두를 적갈색으로 물들게 하며 이것을 고산이라고 함. 이 고산은 하부광체부화대 존재의 단서가 됨.

– 지하수면과 산화대(고산부분과 그 밑에 있는 지하수면)는 밀접한 관계가 있기 때문에 지하수면이 깊은 건조지방은 산화대의 폭이 넓으며, 비가 많은 지방에서는 산화대의 폭이 좁음.

 

2) 황화부화대(이차황화광부화대, secondary rich sulfide zone)

– 지하수면 바로 하부에 해당되며 불변대의 상부 지역임. 산화대에서 침전되는 조건이 없으면 금속의 황산용액은 지하수면 아래에 침출되어 초생광화대 내의 기존 황화광물과 환원반응에 의해 새로운 황화물로 침전됨(동 → 휘동석, 코벨라이트 / 은 → 휘은석 / 아연 → 섬아연석)

– 이 지역은 광업 상 대단히 중요하며 특히 동광상의 경우 이 대에 휘동석(chalcocite: Cu2S), 반동석(bornite: CuFeS4)등이 집중되어 암갈색을 띔.

– 이 대는 교대작용과 환원작용이 일어났으므로 환원대라 할 수 있음.

 

3) 불변대(Primary or hypogene zone)

– 천수의 영향을 전혀 받지 않으므로 초생광물이 그대로 존재, 성분이나 양, 맥석은 깊이에 따라 다름.

– 에) 상부에서는 방해석이 많다가 하부로 갈수록 석영이 많아짐.

 

 

기타

 

1. 광물의 공생(paragnesis)

: 광상의 각 시대에 생성된 광물은 규칙적인 정출 순서가 있으며, 각 시대 에는 어느 정도 공통된 몇 가지 광물이 집중하여 광상을 형성하는 현상.

⑴ 정마그마 시대 : Pt, Ni, P, Cr

⑵ Pegmatite 시대 : Nb, Ta, Y, La, Ce 등의 희원소

⑶ 접촉 광상 시대 : Ti, Li, Be, B, Mo, Cu

⑷ 기성 광상 시대 : Sn, W, Cu

⑸ 열수 광상 시대

① Au, Cu

② Hg, Pb, Zn

③ Ni, Co, Ag

④ Sb, Hg

 

2. 광상의 대상 분포

: 화성암 – Sn, W – Au – Cu, Pb, Zn – Ag(+Au) – Hg, Sb

* zone 구분 ① 광역대 * zone은 수직적이고 수평적이다.

② 국부대

③ 광체대

 

3. 광상이 특정 장소에 존재하는 구조지질학적 조건

⑴ 특수한 화학 성분을 가진 지층의 존재

⑵ 광액의 투과를 방해하는 특수한 암층 존재

⑶ 성질을 달리하는 두 암상의 경계부 및 부정합면 발달

⑷ 지층이 지각 운동으로 혼란된 부분(습곡부)과 조산 운동이 있었다가 침식, 노 출된 지역

⑸ 단층, 열하, 파쇄 등으로 생긴 공극이 많은 곳

⑹ 화성암체 내부, 파쇄대, 화성 관입대(암주나 저반 주변 및 내부)

* 후생 광상(Epigenetic deposits)

: 광상이 모암 생성 후에 생성되는 것

생성 조건 : 위의 ⑴,⑸

 

4. 부광체(Ore Shoots)

: 가행 가치가 있는 광석이 광상의 어느 부분에 집중되어 있는 것.

⑴ 모양에 따라

① Bonanza

② ore nest

③ ore pipe

④ ore pocket

⑤ ore bunch

⑵ 성인에 따라

① 천수의 작용에 의한 것

② 압력과 온도의 변화에 의한 것

③ 모암의 성분이나 구조적 영향에 의한 것

④ 광화 작용의 반복에 의한 것

⑤ cap rock이 있어 광액이 통과하지 못하고 집중되어서 된 것

 

5. 광체의 길이, 맥폭, 품위가 주어질 때

∑ ( 맥폭 × 길이 )

평균 맥폭 ＝

광상의 생성온도

 

1. 지질온도계 : 광상의 생성온도를 결정하는데 사용되는 광물

⑴ 지질온도계로 광상의 온도를 측정하는 방법

① 직접법 : 용암, 분기공, 온천 등의 온도를 직접 측정 ⇒ 광물 생성의 온도를 추정

② 가열법 :

– 용융점의 측정 : 광물의 용융온도를 측정하여 광물 안정성의 최대한계을 추정, 광물 정출의 최대온도를 추정.

․ 단점 : 단일광물의 용융점보다는 여러 가지 광물조합의 용융점이 더 의미 있음.

– 해리(Dissociation) : 광물에서 휘발성분이 분리될 때의 온도를 측정

․ 해리의 온도는 압력이 높아지면 상승

– 전이(Inversion point) :

․ 석영은 분명한 전이점을 가지고 있으므로 지질온도계로서 중요.

석영 : 870℃이하에서 생성: ┏ 573℃에서 α수정이 β수정으로 전이.

┗ 저온의 α수정은 573℃ 이하에서 안정

⇒ 일반적으로 불순물이 들어있으면 전이점은 내려간다.

․ 백철석(450℃이하에서 안정) ⇒ 황철석(450～575℃) ⇒ 자황철석(575℃이상 )

– 이용현상(Exsolution) : 고용체를 만드는 광물은 고온일 때 한하여 생성

③ 유체포유물 연구(Fluid inclusion study)

– 정의 : 광물 생성 시 광물 내 생성된 공간 속에 광화유체가 포획되어 있는 것.

– 구조 : Solid, Liquid, Gas 등의 혼합체로 되어 있음.

– 이용원리 : 유체가 포획될 당시는 단일한 상으로 되어 있었다고 가정.

– 성인적 분류 :

․ 1차포유물 : 유체포유물 내 다른 유체의 유입이나 유출 흔적이 없음.

․ 가이차포유물 : 결정성장도중에 Crack이 생성되었다가 결정성장이 완료되기 전 에 봉합되어 내용물의 유출이나 유입이 없는 경우

․ 2차포유물 : 내용물의 유출이 일어날 수 있는 Crack속에 있어서 측정된 유체포 유물의 자료를 신뢰할 수 없는 것

⇒ 일차포유물, 가이차포유물은 유효한 유체포유물로서 연구대상이 된다.

⑵ 섬아연석 지질온도계

: 섬아연석(Zn, Fe)S내 Fe 함량이 압력에는 거의 무관하고, 온도의 함수임.

① 고온성 : Fe함량이 높고 검은색을 띔. 최고 20%

② 저온성 : Fe함량이 낮고 옅은색을 띔. 최저 0%

⑶ 지질학적 측정방법

① melting point측정

②. inversion point(전이점) 측정

③ 안정온도

④ 용융점 : 같이 침전하는 환경에 있는 것.

⑤ 광물조직과 환경

⑥ 이온의 치환

⑦ 결정구조

⑧ 동위원소

⑨ fluid inclusion : 그 물질의 온도, 압력, 염도를 알수 있다.

⑷ 최근 이용되는 방법

광물의 결정이 정출될 때 결정 내에 포획된 광화 용액이나 광 화 가스를 이용. 산소, 수 소 등의 안정동위 원소의 변화량 측정

변질작용과 변질광물 공생군

 

1. 변질작용

⑴ 가수분해 : H+이온을 수반해서 무수광물이 함수광물로 변질

(원래 물이 없었는데 물이 생김)

⑵ 수화작용 : 광화유체내의 물을 포획

(함수광물의 생성으로 광화유체내의 물을 제거하는 반응)

⑶ 탈수반응 : 광물 내에 있는 물을 제거시키는 반응

⑷ 알카리 탈취 반응

⑸ 알카리 교대 반응

⑹ 탈탄산 반응 : CO2가 빠져나가는 반응

⑺ 규화 반응 : Silica를 첨가해서 새로운 광물을 생성시키는 반응

⑻ 규소 작용 : 규산염 광물간의 교대작용

 

2. 변질광물 공생군

⑴ Phyllic alteration : 미립의 백운모(= 견운모)가 우세하게 산출되는 변질대

⑵ Argillic alteration : 사장석, 각섬석이 점토광물로 변질되는 변질대

⑶ Prophylitic alteration : 사장석, 각섬석, 흑운모등이 탄산염광물, 녹니석, 녹염석등으로

변질되는 변질대

⑷ Potassic alteration : 광화유체로부터 K가 유입되어

장석을 생성시키는 변질대

   

3. 지시원소

⑴ Au – Ag광상 → As

⑵ Sn – W – Be – Mo광상 → Bi

⑶ Pb – Zn – Ag광상 → Hg

⑷ 반암동광상 → Mo

⑸ U광상 → Rn

⑹ Ag – Pb – Zn광상 → Zn

⑺ Cu – Pb – Zn광상 → Zn, Cu

⑻ 유화광물 광상 → SO4

 

광상의 형태와 구조

 

1. 광상의 형태

⑴ 동생광상(Syngenetic Deposits) : 광상과 모암이 같은 시기에 생성된 것.

① 정마그마 광상 : 대부분 불규칙적 괴상, 또는 판상 또는 렌즈상으로 집합.

② 퇴적암중에 침전으로 생긴 광상 : 층상, 렌즈상

③ 사광상

⑵ 후생광상(Epigenetic Deposits)

① 광상이 모암생성 후에 생성된 것.

② 페그마타이트 광상, 기성 광상, 열수 광상: 판상 또는 광맥

2. 광맥의 발생적 분류

⑴ 충진 광맥 : 단순히 열하를 충진, 모암과 광맥경계가 뚜렷, 포획물이 모가 나 있고 방 향성이 없음.

⑵ 교대 광맥 : 모암의 일부를 교대하여 생성, 모암과 광맥경계가 점이적으로 변하고 포 획물이 둥글고 방향성이 모암의 방향과 일치함.

 

3. 광상의 형태적 분류

⑴ 망상광맥(Stockwork vein)

⑵ 안상광맥(Saddle reefs) : 성층암이 습곡을 받았을 때 그 배사나 향사부분에 생긴 열 하를 메운 광맥

⑶ 제상광맥(Ladder veins) : 화성암의 암맥양측에 수직에 가까운 다량의 소광맥이 병행 하여 배열된 것

⑷ 각력광맥(Breccia veins) : 모암이 파쇄되어 각력상구조를 한 부분에 광맥이 충진된 것.

– 원인에 따라 ① Volcanic breccia vein

② Collapse breccia vein

③ Tectonic breccia vein

⑸ Gash vein : 지표에 가까운 곳에 있는 석회암의 작은 gash를 충진하고 있는 광맥

 

4. 광상의 구조

– 일차적 구조 : 광상이 생길 때 만들어진 구조

이차적 구조 : 외부의 영향으로 만들어진 구조

⑴ 괴상구조(Massive structure) : 광석, 맥석, 중석등 크기가 다른 것들이 불규칙하게 혼합되어 있는 구조

⑵ 호상구조(Banded or Crustified structure) : 이종 광물이 호상으로 배열하는 구조.

⑶ 각력상구조(Brecciated structure) : 각력암과 같이 다각상의 파편이 다른 물질로 교 착된 구조

⑷ 정동구조(Drusy structure) : 광상 中 대소 각종의 공동이 생긴 구조

⑸ 결핵체(Concretion) : 퇴적암중에 작은 둥근 덩어리로 나타나는 구조

⑹ 공융구조(Eutectic structure) : 광물이 공융결합체를 한 Magma에서 정출하면 황철 석과 인회석의 연정에서 볼 수 있는 구조

⑺ 교상구조(Colloform structure)

⑻ Book structure : 박리가 발달한 암석중의 석영 맥에서 석영과 모암이 교대로 병행하 는 호상구조

한국의 광상

 

⑴ 서언

① 선캄브리아기에서 고생대, 중생대, 신생대에 이르기까지 각 지질시대의 퇴적암류와 화 성암류.

② 이들을 근원암으로 하는 변성암류가 분포되어 다양한 암석의 종류가 우리나라의 지질 구성.

③ 좁은 국토에서 광물의 종류가 다양. 약 330여종 경제성이 있는 유용광물 – 120종, 생 산실적이 있는 광물 : 50여종.

 

⑵ 금속광상 : 산성 화성암류와 밀접히 관련된 접촉교대광상, 열수교대광상, 열수맥상광상 등으로 대부분 산출. 백금, 다이아몬드, 크롬, 철석 등은 거의 없음.

 

⑶ 비금속광물

① 화성기원 : 형석, 운모, 규석, 사문석

② 퇴적기원 : 석탄, 석회석

③ 광역변성기원 : 인상, 흑연, 홍주석

④ 열수변성기원 : 활석, 납석

⑤ 풍화 잔류기원 : 고령토

⑥ 희유원소 : 일부 금속광상에 수반

 

⑶ 한국의 광상 생성 시기와 광상구(by 김옥준)

① 선 캠브리아 광화기 및 광상구

② 고생대 광화기 및 광상구

③ 쥬라기 – 백악기 초 광화기 및 광상구

④ 백악기 말 – 제 3기호 광화기 및 광상구

⑤ 시대 미상 : 하동 고령토

by 국립 지질조사소 – 태백산 광화대

– 황강리 광화대

– 경남 광화대

 

⑷ 금, 모나자이트, 일메나이트, 지르콘 등이 사광상으로 산출

⑸ 광상 생성기

① 선캠브리아기광화기, 고생대 광화기, 쥬라기 – 백악기 초 광화기

② 백악기말 – 제 3기초 광화기, 시대말군 광화기

⑹ 금속광화대로서 광상 집중지역 : 태백산광화대, 황강리 광화대, 경남 광화대

⑺ 우리나라 광상

① 고령토 : 경남 하동, 산청 (풍화잔류광상)

② 철 : 강원 양양(퇴적광상), 충주,울산(skarn)

③ W, Mo : 상동, 충북 제천, 단양 (열수, pegmatite, 접촉)

④ 연․ 아연 : 연화, 울진 (접촉교대광상)

⑤ 망간 : 장군 광상

⑥ 형석 : 단양, 제천 (열수광상)

⑦ 구리(황동석) : 고성, 함안

⑧ 활석 : 성산, 동양(충주)

⑨ 석탄 : 고생대 평안계 사동통

 

변성광상

 

⑴ 생성 원인

화성광상 및 수성광상이 지하 깊은 곳에 있을 때에 동력변성작용을 받아 광상이 생성 된 것.

⑵ 변성작용에 있어 가장 중요한 요인

시간, 압력, 온도, 여러 가지용액

⑶ 왜력광물(Stress mineral) : 견운모, 십자석, 남정석, 녹니석,

비왜력광물(Antistress mineral) : 홍주석, 고토감람석, 조장석, 근청석

⇒ 동력변성광사에서는 Stress mineral이 포함됨.

⑷ 종류와 특성

① 함동 황화물 광상 : 황철석, 또는 자황철석과 이것에 소량의 황동석이 혼합된 치밀한

황화광물의 층상 광상

② 편암식 철광상 : 결정편암 기타의 동력변질작용을 받은 암층중에 자철석 또는 적철석 이 층상광상을 이룬 것

 

 기타금속, 비금속광상

⑴ 형성광상 : 열수교대, 열수충진 광맥광상(90-240도)

광맥에서 주성분광물로나 금속광맥. 특히 연이나 은광맥의 맥석으로 나타남. 색은 여러 가지이며 등축정계에 속하고 경도는 4도이다. 금속제련용, 비료, 시멘트용, 유리용 등으로 쓰임. 남한에선 강원도, 경기도 형(열수광상) 충북, 전북형(석회광물로 교대)

⑵ 활석광상

모암이 돌로마이트(충북 충주), 돌로마이트질 석회암인 것과 사문암(충북 예산, 경기 도 동부) 제지공업에 이용, 품위는 백색도에 따라 결정– 표면 반사광의 광도에 의해

⑶ 석회석 광상

① 석회암은 전체 퇴적암의 20%이상 차지, 주산지는 강원도 및 충북 북부

② 선캄브리아기 : 퇴적기원 변성암류에 협재, 재결정 대리석재나 제철용

③ 고생대 : 캠브리아기, 오르도비스기의 조선계층군인 대석회암층군과 평안계층군 내의 협층, 제천의 갑산층은 양질

⑷ 고령토 광상

① 이층구조의 점토광물. 전남 완도, 경남 밀양, 하동, 산청에 주로 분포

② 요업원료, 품위는 백색토와 내화도에 의해 결정

⑸ 금, 은 광상

광역적인 분포에는 광상의 성인에 관계되는 화성암이 대부분 화성활동과 관계되는 화강 암이기 때문 (금정광산, 무봉, 무극광산, 부평광산)

⑹ 동광상

연, 아연, 철과 공존하는 경우가 많다. 동광상중 가장 많은 것은 황동석이며, 경남 경 북 에 많음. 열수광맥광상이 1/3, 접촉교대광상과 열수교대광상이 2/3정도 산출

⑺ 연, 아연광상

석회암의 교대광상이 연, 아연의 대부분을 공급 연광은 방연석, 아연광은 섬아연석이 주 이며 2차적으로 생긴 백연성 등이 있음. 연화, 울진광상이 대표적

⑻ 철광상

자철석, 적철석, 황철석, 능철석 강원도 양양에서 많이 나옮. 철 생산량의 대부분을 공 급하는 광상은 철광층임.

⑼ 중석, 수은광상

① 대체로 동일 광상에서 산출 강원, 경북, 충북 도계에 80%밀집.

② 접촉교대광상 : 상동(중석) 검은색의 철망간중석, 당색의 회중석. 주로 접촉광상. 그 외의 페그마타이트, 열수광상

퇴적광상

– 이미 존재하여 왔던 광상이나 유용광물을 포함한 암석이 풍화, 침식, 퇴적작용을 받는 동안에 유용광물을 집중시킨 광상

– 퇴적광상의 종류 : 표사광상, 잔류광상, 침전광상(화학적, 유기적 침전광상)

⑴ 사광상(표사 광상)

① 기존에 있던 것들이 풍화, 침식되어 다른 곳으로 이동해서 만든 광상으로서 침식작용 으로 깎여 내려서 하상으로 운반되어 밀도가 크고 풍화에 저항이 강한 유용광물이 사력 층을 가라앉아서 진흙층이나 기반암위에 모이게 된 것 (자연의 힘으로 선광되어 이루어 진 광상)

② 산출광물 : 금강석, 백금, 이리도스민, 금, 자철석

중사 : 모나자이트, 석류석, 저어콘, 주석석 등을 포함하고 있는 모래.

③ 종류

– 천사광상(Shallow placer) : 현재의 하천유역에 있는 충적평원, 하안단구,

하천의 유로에서 나온 것.

– 심사광상(Deep placer) : 고지질시대의 지층이나 용암류 등으로 덮혀 있을 때

– 해빈사광상(Beach placer) : 해안의 강선부근에 발달

⑵ 잔류광상(풍화 잔류광상)

① 형성 과정

암석 중에 함유되었던 유용성분이 풍화작용에 의해 토양중에 잔류되거나 염호 등의 염류가 잔류 집중되어 형성된다. 보통, 저항력이 큰 광물이 생성.

– 장석 : 장석류는 물 또는 탄산의 작용으로 Kaoline광상을 형성

K2OAl2O36SiO2 + 2H2O → 2KOH + Al2O32SiO22H2O + 4SiO2

(정장석) (고령토)

CaOAl2O36SiO2 + CO2 + 2H2O → CaCO3 + Al2O32SiO22H2O

(회장석) (고령토)

– 열대지방 : 장석풍화 → Kaoline → Bauxite

② 형성 광물

철, 망간, 니켈, 보오크사이트, 점토

 

⑶ 화학적 침전광상(= 광층)

① 형성 과정

풍화에 의하여 물에 용해된 물질이 다른곳으로 운반되어 화학적으로 침전해서 만들어 진 광상, 주로 증발과 화학작용에 의함

산화작용에 의한 것, 황화수소에 의한 것, Bacteria, 미생물에 의한 것

– 철광층의 성인 : 주로 철박테리아의 작용에 의해 침전 ⇒ 전 세계 철광의 90%이상 공급.

– 망간 광층의 성인 : 수용액의 산화작용이나 미생물의 작용으로 생성.

망간 광층의 3가지 유형

․응회암, 기타 화산쇄설퇴적층을 수반하는 Mn광상

․화산활동과는 무관한 Mn광상

․철광층과 같이 나타나는 Mn광상

– 황화물광층의 성인 : 물속에 있는 생물의 부패물이나 미생물들은 황산염류를 분해하 여 H2S를 발생시키며 이것은 금속화합물의 용액과 작용하여 황 산금속을 침전, 각종 광층을 형성.

⑷ 유기적 침전 광상

① 형성 과정

석회암은 드물게 화학적 침전으로 만들어질때도 있으나, 대개는 방추충, 산호, 조개류 등 생물의 뼈가 퇴적되어 만들어진다. ⇒ 이러한 생물기원의 광상

⑸ 증발광상(성충 침전광상)

① 해수의 증발에 의해 형성되는 광상

– 암염층, 석고층, 해수의 농도가 극도에 달하면 K, Na, B등의 증발광상을 만듬

– 석리염, 카날라이트, 반토화이트, 방붕석.

② 내륙호수나 지하수가 지표로 유출되어 생성되는 광상

– 알칼리호 : 나트론, 글라우버염

– 갈륨성분이 많을 때 : 칼륨광물, 황산염, 탄산염.

– 질산염 용액의 지하수 : 칠레초석

⑹ 표성 부화광상

지하심부에서 생성된 광상이 지표에 노출되면 산화작용을 받아 유용광물들이 분해되어 용액으로 되어 지하로 침투 따라서 지표노두에서 발견된 광체는 극히 저 품위이거나 하부 에서 고품위로 되는 광상 – 황철석이 표성 부화작용의 기폭제가 됨.

⑺ 퇴적광상의 특징

① 성층, 위층대상을 하나 대칭적인 것은 드뭄.

② 구성광물입자가 용식되거나 둥글한 모양임.

③ 화석을 포함하기도 하며 모암과의 경계가 명확하지 않음.

④ 모암과 동생적이며 규모가 큼.

⑤ 작은 공극이 없음.

⑻ 퇴적광상의 형성조건

① 유용성분의 공급원이 될 공급원이 있어야 한다.

② 물질용액이나 미립의 쇄설물로 추출되어야 한다.

③ 유실 또는 분산되지 않고 퇴적장소에 운반되어야 한다.

④ 퇴적장소에 침전되어야 한다.