남서태평양 Manus Basin에서 산출되는 열수 분출구에 대한 지화학적 연구

Abstract

Manus Basin, located in the equatorial western Pacific, is a back arc basin formed by collision between the IndoAustralian and the Pacific Plates. The basin is host to numerous hydrothermal vent fields and ore deposits. The basement rocks of the Manus Basin consist primarily of dacite and basaltic andesite. Some of the minerals that form the hydrothermal chimneys that were dredged on the Manus basin include pyrite, chalcopyrite, marcasite, sphalerite and galena. The chimneys can be classified into chalcopyrite dominant Cu-rich type and sphalerite dominant Zn-rich type. The concentration of Zn shows good positive correlation with that of Sb, Cd and Ag. The content of Cu, on the other hand, positively correlates with that of Mo, Mn and Co. For samples that were taken from Zn-rich chimney, a strong positive correlation is found between Au and Zn contents. The chimney also shows enrichments of Cd, Mn and Sb. On the other hand, the samples from Cu-rich chimney exhibit strong correlation among Au, Zn and Pb, and are enriched in Mo and Co concentration. Average contents of Au in Cu-rich and Znrich chimneys were 15.9 ppm and 29.0 ppm, respectively. Because of high concentration of Au with Ag and Cu, the ore deposit have high economic potential. Homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions in anhydrite and amorphous silica from Zn-rich chimney are estimated to be l74-220 ∘ C and 2.7-3.6 equiv. wt. % NaCI, respectively. These value suggest that ore forming processes were occurred at around 200 ∘ C and that the oxygen fugacity changed from 2: 10 −39.5 bar to -s: 10 −40.8 bar and the sulfur fugacity from -s: 10 −14.7 bar to 10 −13.4 bar during the process. It appears that the temperature at which the ores formed on Cu-rich chimney was higher than that on Zn-rich chimney.

남서태평양 Manus Basin은 인도-호주판과 태평양판이 충돌하여 형성된 배호분지로 열수분출작용이 활발하며, 석영 안산암 및 현무암질 안산암 계열의 산성 화산암류를 기반암으로 발달한 열 수분출구 등 열수광체가 산재되어 있다. 열수분출구는 주로 황철석, 황동석, 백철석, 섬아연석, 방연석 등의 광석광불과 이에 수반되는 경석고, 중정석, 비정질 규소 등으로 구성되어 있으며, 황동석이 괴상으로 다량 산출되는 Cu-rich chimney와 섬아연석이 괴상으로 다량 산출되는 Zn-rich chimney로 대분된다. 열수분출구글 구성하는 금속원소들의 전체적인 상관관계에Ai Zn은 Sb, Cd, Ag, 등과 그리고 Cu는 Mo, Mn, Co 등과 좋은 정의 상관관계가 인지된다. 또한, 열수분출구에 따라 Zn-rich chimney에서는 Au가 Zn과 대단히 높은 정의 상관관계를 보여주며 Cd, Mn, Sb 등이 부화되어 있는 반면에, Cu-rich chimney에서는 Au가 Zn 및 Pb와 좋은 정의 상관관계를 보여주며 Mo, Co 등이 부화되어 있는 특성을 보여준다. 연구지역 Cu-rich chimney 및 Zn-rich chimney의 Au 평균품위는 각각 15.9 ppm 및 29.0 ppm이며, Ag, Cu, Zn 등 유용금속도 상당량 부화되어 있어 경제성이 높은 것으로 평가된다. Zn-rich chimney에 산출하는 경석고 및 비정질규소의 유체포유물 균일화 온도 및 염농도는 174~22 0∘C 및 2.7~3.6 equiv, wt.% NaCl로. 섬아연석 등 광석광물의 주 광화 작용이 약 20 0∘C 를 전후한 범위에서 진행되었으며, 이때 산소분압은 1040.8 bar이하에서 1039.5 이상으로 황분압은 1014.7 bar이하에서 1013.4 이상으로 각각 증가 전이되는 것으로 추론된다. 한편, Cu-rich chimney는 Zn-rich chimney의 주 광화온도조건보다 높은 온도에서 광화작용이 진행되었을 것으로 판단된다.