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Gravity Anomaly around Boam Deposit, Uljin: Implications on Economic Geology
울진 보암광상 일대 중력 이상: 광상학적 함의
Econ. Environ. Geol. 2022 Oct;55(5):521-9
Published online October 31, 2022;  https://doi.org/10.9719/EEG.2022.55.5.521
Copyright © 2022 The Korean Society of Economic and Environmental Geology.

Il-Hwan Oh1, Chul-Ho Heo1,*, Young-Hong Shin2
오일환1 · 허철호1,* · 신영홍2

1Critical Minerals Research Center, Korea Institute Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea
2Active Tectonics Research Center, Korea Institute Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea
1한국지질자원연구원 희소금속광상연구센터
2한국지질자원연구원 활성지구조연구센터
Received September 21, 2022; Revised October 20, 2022; Accepted October 20, 2022.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
 Abstract
Gravity exploration was conducted to determine the distribution of igneous complex related to lithium pegmatite in the Boam deposit of Uljin, Gyeongsangbuk-do, and the spatial relationship with the regional geology and ore bodies were studied. The gravity exploration result shows that the Boam deposit area is characterized by relatively low gravity anomaly that surrounds the deposit. The Boam deposit is located near the southwest-northeast directional boundary of gravity anomalies where igneous complex (granite gneiss) contacts with the Yuli and Wonnam groups in the southeast, Janggun limestone layers in the east-west direction, and Dongsugok metasedimentary rocks. While the western boundary in the southwest-northeast direction is relatively clear, there may also be unknown igneous complex that are not exposed on the surface at the eastern and southern boundaries because a relatively low gravity anomaly surrounds the deposit. The distribution characteristics of these hidden igneous complex will be used as useful data for predicting the distribution of the lithium pegmatite in the future.
Keywords : gravity exploration, igneous complex, lithium pegmatite, Uljin
Research Highlights
  • Gravity survey provides quick and easy way to estimate spatial distribution of granitic rocks because hidden granitic rocks estimated to be fertile granite producing Li-bearing pegmatite are distinctly less dense than Janggun limestone in the survey area.

  • We identified gravitational anomalies surrounding Boam deposit, Uljin area and assumed that this is small-scale granitic intrusive rocks around sedimentary layers.

  • Through drilling and 3D model reinforcement, the presence of hidden igneous rock that produced lithium pegmatite will be confirmed.

1. 서 언

최근 4차 산업혁명과 탄소중립 정책 등에 따라 배터리 및 신재생에너지 산업에 필요한 리튬, 니켈, 코발트, 망간 및 흑연과 같은 배터리원료 광물들의 수요가 증가하고 있다. 이 중 리튬은 2차 전지의 핵심 원소로 염호 또는 광석(경암형)에서 추출하는 방식으로 생산된다. 경암형 리튬은 대부분 리튬 페그마타이트에서 추출되며 전세계에 약 3.9 Mt이 매장되어 있는 것으로 추정된다(Gourcerol et al., 2019). 리튬 페그마타이트의 생산은 호주가 24.2%, 중국이 12.4%, 북아메리카가 30.7%, 남아프리카가 26.8%, 러시아가 5.4%를 차지하고 있다(Gourcerol et al., 2019).

우리나라에는 울진 일대에 리튬을 함유한 희유원소 페그마타이트가 분포하는 것으로 알려져 있다. 울진 광화대에는 선캠브리아기의 화강편마암, 변성퇴적암, 석회암 내에 희유원소 페그마타이트들이 다수 분포하며, 이들 중일부는 주석 또는 리튬 광화작용과 관련이 있는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 1991; Moon et al., 1996). 이들 페그마타이트의 형성 시기는 778-696 Ma와 179-127 Ma로 보고되어 있으나, 주석 및 리튬광화작용과 관련된 희유원소 페그마타이트는 약 179-127 Ma에 생성된 것으로 보고되었다(Moon et al., 1996; Choi et al., 2014; KIGAM, 2021). 희유원소 페그마타이트들이 분포하는 광화대 주변에서 지표에 노출된 화성암체는 화강편마암이 유일하며, 북동-남서 방향으로 길게 분포하는 이 화강편마암은 산출형태와 지화학적 특성이 울진일대의 분천화강편마암과는 다소 차이를 나타내어, 일부 연구자들은 왕피리화 강편마암으로 분류하기도 한다(Moon and Park, 1994; Moon et al., 1996). 주석 및 리튬 함유 희유원소 페그마타이트들은 이 왕피리화강편마암과 공간적으로 관계가 있으나, 생성시기에 차이를 나타내어 관계화성암이 불분명한 상태이다.

중력탐사는 밀도차이에 의해서 지표 하부에 분포하는 암석의 분포를 추정하는 물리탐사 방법으로 희유원소 페그마타이트와 관련된 심부 화성암체의 분포와 규모를 예측하는데 유용한 자료로 활용되고 있다(e.g. Shin et al., 2014). 국내 광상 연구와 관련하여 중력 탐사를 적용한 기존 연구로는 NMC 몰랜드 광산과 태백산광화대 일대에서 관계화성암의 분포를 중력 이상으로 추정한 것이 있다. 전자의 경우 지표지질에서는 제천화강암이 광산에 맞닿아 있는 것으로 나타나지만 중력이상에서는 광상에서 훨씬 멀리 떨어져 있는 것으로 알려진 무암사화강암이 실제로는 지하에 더 큰 규모로 직접적인 영향을 미치고 있음을 밝혔다(Shin et al., 2014). 후자의 경우는 남부 태백산광화대에 분포하는 많은 광상들이 비록 지표지질에서는 관계화성암의 분포가 뚜렷하게 드러나지는 않았지만 중력이상으로 계산한 화강암과 주변 퇴적암의 경계를 따라서 주로 분포하고 있음을 보였다(Shin and Ko, 2019). 중력탐사는 질량 분포에 대한 탐사이기 때문에 밀도 차이가 뚜렷한 두 암상의 경계를 추정하는 데에 유용한데, 위의 두 가지 경우는 광상 형성에 영향을 미치는 관계화성암이 밀도가 작은 광물들을 많이 함유하고 있는 화강암을 대상으로 하였기 때문에 이의 분포는 주변보다 낮은 중력이상으로 나타났다.

본 연구에서는 울진일대에서 리튬을 함유한 희유원소 페그마타이트와 관련된 화성암체의 분포를 파악하기 위해 중력탐사를 실시하고, 주변 지질 및 광체와의 공간적 관계를 분석하고자 한다. 이러한 잠두 화성암체의 분포특성은 추후 희유원소 페그마타이트의 분포와 규모를 예측하는데 유용한 자료로 활용될 것이다.

2. 지질 및 광상

연구지역의 지질은 선캠브리아기의 원남층군(원남층, 동수곡층, 장군석회암층), 율리층군, 화강편마암 및 각섬암, 중생대 흑운모화강암, 그리고 이들을 후기에 관입한 페그마타이트, 산성암맥, 염기성암맥 등으로 구성된다(Fig. 1). 원남층은 연구지역의 최하부 지층으로 주로 운모 편암과 천매암으로 구성되며, 주 구성광물은 석영, 장석, 운모류이다. 원남층은 다수의 습곡작용을 받았으며, 부분적으로 석회암층이 미약하게 발달되어 있다(Kim et al., 1991). 원남층을 정합으로 덮은 동수곡층은 대부분 운모편암으로 구성되어있으나, 부분적으로 각섬석 편암과 변성사질암이 분포한다. 동수곡층도 원남층과 같이 다수의 습곡작용을 받았다. 원남층군 최상부의 장군석회암은 변성이질암을 협재하는 탄산염암으로 구성되어 있으며 동수곡층을 정합으로 덮는다. 장군석회암의 상부는 담 회색의 석회암과 흑색의 사질석회암이 호층을 이루며, 하부는 담분홍색의 괴상 석회암으로 구성되어 있다. 원남층군을 부정합으로 덮는 율리층군은 주로 천매암과 운모편암으로 구성되어 있다. 율리층군은 대부분 동서방향의 축을 가지는 등사습곡이 발달되어 있으며, 회색~암회색 편마암류와 천매암, 그리고 변성사질암이 호층을 이루고 있으며 부분적으로 석회암이 협재하여 분포하고 있다(Kim et al., 1991). 각섬암은 원남층과 분천화강편마암의 경계부를 따라 분포하며 주 구성광물은 각섬석, 전기석, 흑운모이다. 화강편마암은 연구지역의 전반에 걸쳐 광범위하게 분포하고 있다. 이 중 왕피리-통고산 지역에 분포하는 화강편마암은 산출형태와 지화학적 특성에 의해 왕피리 화강편마암으로 세분되기도 하며 주석 및 리튬 페그마타이트 광화대 주변에 북동-남서 방향으로 길게 분포하고 있다(Moon and Park, 1994). 중생대 흑운모 화강암은 사장석, 정장석, 석영 및 흑운모로 구성되며 주로 연구지역의 동측에 분포한다. 페그마타이트는 원남층군, 율리층군 및 화강편마암을 관입하여 암맥군을 이룬다. 이 암맥군의 전반적인 주향은 N30°-70°E이며 경사는 30°-70°W이다(Moon et al., 1996). 페그마타이트의 주 구성광물로는 거정질의 석영, 장석, 백운모이며, 이들 중 희유원소 페그마타이트는 부분적으로 주석을 함유하거나 알바이트화 및 그라이젠화로 인해 변질된 부분이 관찰된다. 산성암맥과 염기성암맥은 소규모로 연구지역 곳곳에 분포하고 있다.

Figure 1. Geological map of Uljin area (Kim and Park, 1963; Yun and Shin, 1963).

연구지역의 광상은 주석광상과 리튬광상으로 구성된다. 주석광상은 왕피리화강편마암의 남부를 따라 NE-SW 방향으로 폭 0.3∼30 m, 연장 5∼500 m 범위 내에서 평행암맥 군을 형성하는 희유원소 페그마타이트 내에 발달하는 것이 대부분이나, 일부는 율리층 내의 암석을 모암으로 배태하기도 한다(Kim et al., 1991; Moon and Park, 1994; Moon et al., 1996). 이들 희유원소 페그마타이트를 대상으로 과거에 개발된 광상으로는 울진광산, 유창광산, 동석광산 등이 있다. 이 주석 페그마타이트 광상들은 광화대의 동북부에서는 화강편마암의 남연부와 화강편마암으로부터 멀리 떨어진 곳에까지 배태되나 광화대의 중부에서는 화강편마암의 남연부, 광화대의 남서부에서는 화강편마암 내에만 배태되어있다(Moon and Park, 1994; Moon et al., 1996). 주석 페그마타이트 광상은 페그마타이트를 모암으로 배태된 경우라도 페그마타이트와 율리층의 암석과의 경계에 한하여 주로 배태되고, 페그마타이트 내에 배태된 경우는 단층 등의 열극에 연하여 배태되었다(Moon and Park, 1994; Moon et al., 1996). 광체가 율리층의 편암에 배태된 경우에는 편리면을 따르거나 편리에 거의 평행한 단층에 따라 맥상으로 배태하며, 주석광상의 모암이 화강편마암인 경우에는 품위가 저하되는 경향을 갖는다(Moon and Park, 1994; Moon et al., 1996).

리튬 광화작용은 변성퇴적암층 또는 장군석회암층을 관입한 희유원소 페그마타이트 내에서 발생되었다. 이 희유원소 페그마타트들은 알바이트화 작용을 수반하며, 광석광물은 리튬운모(lepidolite), 리튬휘석(spodumene), 리튬전기석(elbaite), 그리고 소량의 진왈다이트(zinnwaldite) 등으로 구성된다. 리튬광체의 산출양상은 두 가지 서로 다른 형태로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 리튬광석이 모암인 희유원소 페그마타이트 내에서 장군석회암과 함께 각력으로 파쇄된 형태로 나타나는 각력상 광체와 희유원소 페그마타이트 내에 유사한 방향성을 보이며 산출하는 맥상광체로 구분된다. 각력상 리튬광체는 최근까지 가행 중이었던 보암광상의 본갱에서 주로 관찰되며, 맥상 광체는 본갱의 양쪽에 위치하는 서갱과 동갱에서 희유원소 페그마타이트 내에 유사한 방향성을 보이며 산출된다.

3. 연구방법

연구지역 일대에서 2020년부터 2022년까지 836개 측점에서 중력을 측정하였다. 측점 간격은 보암광상을 비롯하여 광상 인근에서는 300 m 이내로 비교적 정밀하게 하였으며, 이의 외곽으로는 광상에서 떨어진 거리를 고려하여 500 m 혹은 1 ~ 2 km로 점차 늘렸다. 중력 탐사는 연구 지역 주위의 질량분포에도 영향을 받기 때문에 연구지역에 국한하기보다는 주위까지 확대하여 탐사를 하는데, 주변으로는 측점 밀도가 높지 않아도 된다. 측점의 좌표를 정확하게 측정하기 위하여 위성항법시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)을 이용하였는데, 이를 이용하면 대부분의 측점에서 타원체 높이와 경위도 좌표를 십 수 cm 이내로 정확하게 결정할 수 있으나, 본 연구지역은 대체로 지형이나 식생에 의한 전파방해가 많아서 오차가 수십 cm 이상으로 나타나는 지점도 많았다. 위성항법시스템에서 결정되는 높이는 기준타원체로부터의 높이이기 때문에 우리가 사용하는 해발고도와는 차이가 있으며, 이것은 지오이드 모델을 이용하여 환산할 수 있는데, 여기서는 EGM(Earth Gravitational Model)2008 모델(Pavlis et al., 2012)을 이용하였다.

중력기준점은 탐사지역이 넓기 때문에 효율적인 측정을 위해 여러 개의 통합기준점(U0423, U0425, U0426, U0429, U0433, U0434, U0435, U0436, U1162)과 임시기준점(TG000, BOA06)까지 모두 11개의 기준점을 만들어서 활용하였으며, 이들은 안동기상대(979,849.650 mGal)와 태백관광대학(979,767.977 mGal)에 있는 절대중력기준점에서 전이하였다. 이외에도 일부 측점(BOA482R, BOA01, BOA05, UJ085)에서 편의상 반복 측정을 하였고, 위 기준점 중에서 2개 측점(U0429, U0436)은 활용되지 않았다.

중력이상을 결정하는 과정은 Lim et al. (2019)를 따랐는데, 이는 달과 태양의 기조력 보정(Tamura, 1982; Na et al., 2011, 2016), 기계 높이와 대기 질량 보정, 스프링의 변이와 잔차에 대한 망조정(Choi et al., 2003)을 통해 관측 중력을 결정하고, 이후 순높이보정, 부게보정, 지각평형보정을 거쳐서 각각 순높이이상, 부게이상, 지각평형이상까지 산출하는 것이다. 망조정 기선의 방정식은 836개가 형성되었고, 자유도는 62, 미지수는 836 이며, 준거표준편차는 0.058 mGal로 스프링 변이가 큰 편이었는데, 이는 2021년 탐사에서 사용된 중력계 LaCoste & Romberg G-899의 스프링 변이가 컸기 때문이다. 836개 측점 중에서 오측으로 판단되는 3개 측점을 제외한 833 측점에 대한 중력 이상 산출 통계는 Table 1과 같다. 이후 위성항법시스템 측량의 신호가 불량한 지점을 피해서 매우 근거리에서 반복 측정한 11개 측점을 제외하고 822 점을 사용하였다.

Table 1 . Statistics of gravity correction and anomaly

AverageStandard DeviationMaximumMinimum
Station Height (m)431.7259.81066.00.7
Height Difference (m) SRTM-GNSS9.0213.7143.97-34.63
Free-air Anomaly (mGal)58.5622.22114.5723.48
Bouguer Anomaly (mGal)16.248.2438.38-4.95
Isostatic Anomaly (mGal)26.013.7135.8914.85
Terrain Correction (mGal)6.562.7819.301.52
Isostatic Correction (mGal)9.775.9323.86-6.83

* Note: it is assumed that the density of crust, density of ocean water, density contrast between crust and mantle, and normal crustal thickness are 2670 kg/m3, 1030 kg/m3, 500 kg/m3, and 30 km, respectively.



지형자료는 육상 지역에 대해서는 SRTM (Suttle Radar Topography Mission) 3″×3″격자 자료(Farr et al., 2007)를 사용하고, 해양 지역은 SRTM30_plus 의 30″×30″격자 자료(Becker et al., 2009)를 사용하여 육상과 해상의 지형을 모두 보정하도록 하였다. 각 측점의 높이는 SRTM에 비해서 평균 9.02 m 낮게 나타났는데, 이는 측점들이 주로 계곡과 같은 낮은 지역을 따라 형성된 도로에 많이 분포하기 때문이다. 순높이보정은 높이의 제곱항까지 고려하여 수행되었고, 표준중력의 계산은 GRS1980계를 따랐다. 지질학적 응용의 목적으로 가장 널리 사용하는 중력이상은 부게이상이지만, 본 연구지역은 태백산맥 아래의 깊은 지각과 내륙에 비해 천부까지 올라온 동해 맨틀의 효과가 큰 지역으로 순높이이상, 부게이상, 지각평형 이상의 표준편차가 각각 22.22, 8.24, 3.71 mGal 로 뚜렷하게 줄어드는 경향을 나타내기 때문에 지각과 해양의 뿌리/반뿌리 효과까지 보정한 지각평형이상을 사용하였다. 지형의 인력효과를 계산하기 위해 지구의 구면 효과를 고려하였으며, 지형보정을 계산하기 위해서는 적분 반경은 166.735 km (Bullard B surface radius)로 하였고, 지각평형보정을 계산하기 위해서는 적분 반경을 지형보정에서보다 두 배로 하였다. 지각의 뿌리/반뿌리를 계산하기 위해 Airy-Heiskanen의 지각평형가설을 채택하였고, 보상면에서의 등질량을 가정하고 3차항 이후의 고차항의 작은 값을 무시하였다 (Heiskanen and Vening Meinesz, 1958).

4. 연구결과

본 연구에서 계산된 지각평형이상은 14.85 에서 35.89 mGal 사이에 분포하며, 평균 26.01 mGal, 표준편차 3.71 mGal로 나타났다. 이를 한국지질자원연구원의 광역 중력 이상 자료(Lim et al., 2019)와 함께 연구지역과 주위의 광역 중력이상도를 작성하고 지질도와 비교하여 나타내었다(Fig. 2). 광역적인 지각평형중력이상에서 가장 두드러진 특징은 남쪽에 높은 중력이상대가 넓게 분포하고, 북서쪽으로 낮은 중력이상대가 나타나고 있는 것이다. 전자는 변질퇴적암, 편마암, 편암, 석회암 등으로 구성된 원남층군 원남층과 역암, 사암, 셰일, 이암 등으로 구성된 낙동층군 율련산층에 해당하는데, 밀도가 높은 퇴적층이 넓게 분포하는 것을 의미한다. 후자는 백악기의 춘양화 강암과 시대미상의 각섬석화강암, 그리고 선캄브리아대의 분천화강편마암에 해당하는데, 화성암체에서 볼 수 있는 전형적인 낮은 중력이상을 나타내고 있다. 연구지역은 이들의 경계에 위치하고 있는데, 연구지역에 집중해서 분포하는 검은 점들은 2020년부터 측정한 822개의 측점이며, 주변의 흰 점들은 그 이전에 측정한 측점들로 대략 4 km 정도의 간격으로 측정한 광역 자료이다.

Figure 2. Regional gravity anomaly and geology in and around the study area. The white box indicates the study area. The black dots are the distribution of gravity data surveyed since 2020 and the white dots are of the previous ones. Gravity anomalies are represented by colored contours.

연구지역의 중력이상은 Fig. 3에 확대하여 그렸으며, 그중에서도 보암광상 주변의 지역에 대해서는 보다 자세히 확대하여 나타내었다. 기존의 광역 측점들은 새 측점과 매우 가까운 점들과 겹치지 않도록 Fig. 2의 흰 점 대신 Fig. 3에서는 빨간 원으로 표시하였다. 연구지역 북서쪽에서는 분천화강편마암에 의해 낮은 중력이상을 보이며, 그 외의 대부분의 지역에서는 선캄브리아대 원남층군이 광범위하게 분포하는데 주로 높은 중력이상과 관련이 있어서 밀도가 크고 남쪽으로 두껍게 분포할 것임을 알 수 있다. 중앙에 율리층군이 동서로 길게 분포하는데, 서쪽의 낮은 중력이상과 동쪽의 높은 중력이상이 같이 나타는 것으로 보아 서쪽은 화성암체의 관입에 영향을 더 크게 받고 있음을 나타내고 있다. 이와 북서쪽에 맞닿아 있는 중생대 거정화강암질암맥이 소규모로 관입해 있는 곳에서는 낮은 중력이상이 나타나는데, 이 암체 경계의 동쪽으로도 이어지고 있어서 이곳에 지표에 드러나지 않은 관입체가 있을 것으로 추정된다. 한편 연구지역 북동쪽에 소규모 낮은 중력 이상은 선캄브리아대 화강편마암에 해당된다.

Figure 3. Gravity anomaly and geology of study area and Boam mine. The black dots are the distribution of gravity data surveyed since 2020 and the open red circles are of the previous ones. Gravity anomalies are represented by colored contours.

보암광상 주변은 소규모의 퇴적층 주위로 천부에 소규모의 화성암체들이 둘러싸고 있음이 중력이상으로도 확인이 된다. 광산 주변을 둘러싼 낮은 중력이상 중에서는 북서쪽이 상대적으로 크게 영향을 미치는 것으로 보인다. 1/5만 지질도에서 분천화강편마암으로 기재한 남서-북동방향으로 길게 분포하는 화성암체가 남동쪽의 율리층군, 원남층군, 동서 방향의 원남층군 장군석회암층과 동수곡층의 퇴적암과 만나서 이루는 남서-북동 방향의 중력이상 경계 인근에 광상이 위치하고 있다. 그러나 이러한 남서-북동 방향의 경계가 상대적으로 뚜렷하기는 하지만, 광상 주변으로 상대적으로 낮은 중력이상이 둘러싸고 있기 때문에 주변으로 지표에 드러나지 않은 화성암체의 관입이 분포하고 있을 수 있다. 특히 광상의 남쪽에서는 지표지질에서 동서 방향의 장군석회암층과 동수곡층의 경계 이남으로 중력 측점이 없는 곳에서 향후 측점을 확보하면 이곳에서 끊겨진 낮은 중력이상이 동서 방향으로 이어지면서 낮은 밀도의 관입암체의 존재가 드러날 수도 있을 것으로 예상된다. 또한 광상에서 동쪽으로도 측점이 부족하기 때문에 향후 측점을 더 확보할 필요가 있다.

5. 고찰 및 결론

2020년부터 보암광상의 리튬 페그마타이트와 관련된 생산성 화강암(즉, 관계화성암)을 찾기 위하여 Breaks and Tindle (1997)의 페그마타이트 생성연구에 근거하여 설정된 탐사대상지(314km2)를 중심으로 지구화학적 벡터링 연구가 수행되고 있다(KIGAM, 2021). 리튬 페그마타이트와 관련된 생산성 화강암은 Table 2와 같은 지구화학적 특징을 나타내고 있으며(Turekian and Wedepohl, 1961; Flinter, 1971; Tauson and Kozlov, 1973; Beus and Grigorian, 1977; Tischendorf, 1977; Biste, 1981; Ivanov and Spomior, 1981; Moseley, 1981; Govett, 1983; Selway et al., 2005), 보암광상에서는 분천화강편마암(왕피리화강편마암) 주변에 소규모로 분포하는 통고산 화강암이 Table 2에서 제시된 15개의 특징을 모두 만족하여 가장 유의미한 생산성화강암으로 고려되고 있다. 또한, 이 통고산 화강암의 생성 시기는 197.5 Ma (KIGAM, 2015)로 리튬 페그마타이트의 생성시기(약 169-155 Ma; Park et al., 2014)와 같은 쥐라기로 알려져 있다. 일반적으로 중력탐사는 초기 광역탐사에서 화성암류의 대략적인 공간적 분포를 파악하는데 사용되고 있다(e.g. Shin et al., 2014). 따라서 이번 중력탐사 결과는 광상 주변에서 관찰되지 않는 잠두 화성암체의 존재를 규명하고, 생산성화강암을 찾기 위한 지구화학적 벡터링 연구에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Table 2 . Geochemical characteristics of Li-Sn bearing granitoid (element content and ratios)

IndicatorsCriteriaTonggosan graniteReferences
SiO2≥72 %75.4 %Flinter, 1971; Tischendorf, 1977; Moseley, 1981
Sn>10 ppm102 ppmFlinter, 1971; Biste, 1981; Ivanov and Spomior, 1981;
Li>72 ppm>400 ppmBiste, 1981; Ivanov and Spomior, 1981;
Rb>326 ppm748 ppmBiste, 1981
Be>4 ppm10.8 ppmIvanov and Spomior, 1981; Moseley, 1981
F>1,415 ppm1,700 ppmBiste, 1981; Moseley, 1981
Mg/Li<102.5Selway et al., 2005
Nb/Ta<82.6Selway et al., 2005
(Li×1000)/K>2.414.6Tauson and Kozlov, 1973
Ba/Rb<0.50.02Tauson and Kozlov, 1973
K/Rb<13036.6Beus and Grigorian, 1977
Rb/Sr>691.2Govett, 1983
(Rb2×Li)/(K×Mg×Sr)>10-30.9986Govett, 1983
Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)*≥1.11.5Govett, 1983
Log(Li×Rb×Be×F×Sn)>911.7Turekian and Wedepohl, 1961

* Mole ratio



보암광상 주변의 지질은 선캠브리아기의 변성퇴적층과 석회암층, 화강편마암, 그리고 소규모의 통고산 화강암으로 구성된다. 일반적인 암석의 밀도는 변성 퇴적암이 2.50~2.90 kg/m3, 석회암이 2.50~2.75 kg/m3, 화강편마암이 2.50~2.80 kg/m3, 화강암이 2.50~2.80 kg/m3으로 알려져 있다(Gandu et al., 1986; Schön, 2015)). 이번 중력탐사 결과에서 보암광상 주변의 변성퇴적암층과 석회암층은 상대적으로 높은 밀도를 나타내며, 화강편마암류는 낮은 밀도를 나타내었다. 이는 상대적으로 생성시기가 오래된 연구지역의 퇴적암류(원남층군, 율리층군 등)가 변성작용을 받으면서 밀도가 높아진 것으로 판단되는데, 일반적으로 변성도가 높아짐에 따라 밀도가 높아진다(Jacoby and Smilde, 2009). 또한, 보암광상 주변에서 관찰되는 저밀도 영역은 지질도에 표시된 분천화강편마암(왕피리화강편마암)의 경계보다 넓게 분포하고 있는데, 지표에 노출되지 않은 잠두 화성암체에 의한 영향이거나 광상 주변으로 변성퇴적암층의 두께가 얕은 이유로 판단된다.

이번 중력탐사 결과를 통해 우리는 보암광상 주변에서 저밀도 이상대를 확인했다. 이러한 저밀도 이상대는 장군석회암층을 포함한 변성퇴적암층 주변에 분포하고 있는 소규모의 화성암체에 의한 영향으로 판단된다. 하지만, 주변의 상당지역을 차지하고 있는 분천화강편마암(왕피리화강편마암)과 보암 리튬 페그마타이트를 생성시킨 것으로 추정되는 생산성 화강암(통고산화강암)을 구분하기 위해서는 첫째, 지구화학적 벡터링 기법으로 생산성 화강암으로 추정되는 통고산화강암에 대한 정밀 격자중력탐사가 필요할 것으로 사료된다. 현재까지는 통고산화강암이 탐사대상지에서 유일하게 확인된 중생대 화강암이면서 지구화학적 벡터링기법으로도 가장 가능성이 높은 생산성 화강암에 해당되므로 정밀 격자중력탐사를 통한 보암광상 주변의 중력이상과의 비교를 통한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 둘째, 시추여건이 조성된다면 시추를 통하여 지표하부 화성암체의 존재를 확인하고 지질연대측정과 지구화학적 벡터링기법을 통해 보암 리튬페그마타이트의 관계화성암임을 증명하는 것이다. 세 번째는 분천화강편마암(왕피리화강편마암)의 남연부를 따라 부존하고 있었던 주석광산(울진, 유창, 동석)의 과거 시추/채굴적 자료를 확보하여 기존 보암광상의 3D 지질 모델을 정교하게 수정 및 보완하여 천/심부지질에 대한 정보를 보완하고 현재까지 진행된 중력탐사결과자료와 비교하는 것이다. 또한, 보암광상 주변에서 실시한 4개의 시추탐사 자료(KIGAM, 2015)와 상기 주석광산의 시추/채굴적 자료를 보완하여 중력탐사결과 및 역산자료와 비교검토를 진행한다면 보암광상의 리튬 페그마타이트와 관련된 관계화성암을 규명하는데 진일보 할 것으로 생각된다.

사 사

본 연구는 한국지질자원연구원 주요사업인 '국내 바나듐(V) 등 에너지 저장광물 정밀탐사기술 개발 및 부존량 예측(GP2022-008)'과제로 수행되었습니다. 바쁘신 와중에도 이 연구논문의 미비점을 지적, 수정하여 주신 책임편집위원님과 심사위원님들께 깊이 감사를 드립니다.

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