A Biogeochemical Orientation Study in Mo Skarn Deposits, Jecheon District in Korea

Abstract

연구지역인 NMC Moland 광산은 행정구역상 충청북도 제천시 금성면에 위치하고 있는 스카른 타입 광상으로 휘수연석과 같은 Mo 광물이 산출된다. 주요 지질은 제천화강암이라고 불리는 쥬라기의 화강편마암이 관입한 오오도비스기의 백운암, 석회암, 석회규산염암들로 구성되어있다. 스카른은 화강암과 석회암의 경계면에 부존하고 있으며 스카른 내 파쇄대에서 Mo이 판상, 산점상으로 배태되어 있다. 주요 광물은 휘수연석, 회중석, 방연석, 황동광 등이 있다. 대조지역으로 선정된 곳은 서울대학교 본 캠퍼스가 위치하고 있는 관악산이며 지질은 주로 쥬라기의 화강암으로 이루어져있다. 시료는 2011년 5월과 6월 사이에 암석, 토양 및 식물을 대상으로 채취하였으며, 식물은 우세종인 떡갈나무(Quercus dentata, daimyo oak)의 잎과 가지, 산벚나무(Prunus sargentii REHDER, Sargent Cherry)의 잎을 채취하였다. 채취한 시료들은 ICP-MS으로 Mo, Cu, Pb, Zn, Cd, As, Mn 등의 원소를 대상으로 분석하였다. 연구지역의 시료채취선은 각 광체를 수직으로 지나도록 남북방향으로 총 3개를 잡았으며 각 시료채취선에서 30 m 간격으로 총 암석 5개(임의의 지점), 토양 36개 식물 108개의 시료를 채취하였다. 대조지역에서는 임의로 10개의 시료채취점을 선택하여 토양 10개, 식물 30개의 시료를 채취하였다. 연구지역의 암석, 토양, 식물시료 내 Mo, Cu, Pb, Zn, Cd, As, Mn을 대상으로 분석해본 결과, 암석시료의 경우 연구지역의 시료에서 특별히 눈에 띄는 지구화학적 특징은 보이지 않았다. 토양시료는 연구지역에서 Mo의 함량(0.1~38.7 ppm)이 대조지역에서의 Mo의 함량(0.1~3.2 ppm) 보다 높았다. 연구지역의 식물 시료 내 존재하는 Mo의 평균함량은 떡갈나무 잎(0.86 ppm

0.14~4.91 ppm), 산벚나무 잎(0.83 ppm

0.15~6.56 ppm), 떡갈나무 가지(0.53 ppm

0.01~3.19 ppm)의 순서로 그 함량이 높았다. 이 값은 대조지역에서의 떡갈나무 잎(0.18 ppm

0.08~0.47 ppm), 산벚나무 잎(0.23 ppm

0.14~0.42 ppm), 떡갈나무 가지(0.07 ppm

0.02~0.26 ppm)에 비하여 4배에서 8배 가량 높은 수치였다. 생물학적 흡수계수(BAC)의 결과는 Mo의 경우 떡갈나무 잎에서 1.4, 가지에서 0.4, 산벚나무 잎에서 1.2의 수치를 보여 세 식물, 특히 떡갈나무 잎과 산벚나무 잎이 높은 BAC 값을 나타냈다. 또한 Mo 원소는 토양과 식물 사이의 상관성이 다른 원소에 비하여 매우 높은 것으로 밝혀졌다. 더불어 공간적인 분포(spatial distribution)와 지구화학적 변동(geochemical variation)으로부터 토양과 식물내의 Mo의 함량의 변화는 Mo 이상대를 잘 반영하고 있음을 알 수 있었다. 결과를 종합하여 보았을 때 Mo 원소는 식물에 의해 잘 흡수될 수 있는 형태로 존재할 가능성이 높으며, 기관내의 원소 함량이 토양 내의 원소 햠량을 잘 반영하는 지시식물인 indicator로서 Mo을 대상으로 생지구화학탐사시에 활용될 가능성이 있다.

A biogeochemical orientation survey was conducted in the vicinity of Mo skarn deposits in Jecheon district in Korea. The main geology of the study area is Ordovician dolostone, limestone and limeslicate rocks intruded by Jurassic biotite granite so called Jecheon granite. The skarn zones occur at the contacts of granite and limestone. Molybdenum occurs in fracture zones in skarn within the screen and in disseminated form. The skarn ore minerals are mainly of molybdenite, scheelite, galena and chalcopyrite. The control area is Gwanak mountain where the Seoul National University is located. This area mainly consists of Jurassic granite. The total samples of rocks, soils and two plant species (daimyo oak leaves/branches - Q. dentata, and sargent cherry leaves - P. sargentii) were collected from the target area and barren control area in May and June 2011, and analyzed for the analysis of Mo, Cu, Pb, Zn, Cd, As, Mn, etc. by ICP-MS. Each of three sampling lines was designed to cross over the each orebody at 30 m spacing intervals in the study area and 10 sampling points are chosen randomly in the control area. The soil samples (n=36/10, target/control) collected from the target area show higher values of Mo (<0.1~38.7 ppm) than those from the control area (<0.1~3.2 ppm Mo). The concentration level of Mo in plants (n=108/30, target/control) from the target area (0.14~4.91 ppm in Q. dentata leaves, 0.01~3.19 ppm in Q. dentata branches and 0.15~6.56 ppm in P. sargentii leaves) is 4~8 times higher than that from the control area (0.08~0.47 ppm in Q. dentata leaves, 0.02~0.26 ppm in Q. dentata branches and 0.14~0.42 ppm in P. sargentii leaves). The biological absorption coefficient (BAC) of Mo is generally high (Q. dentata leaves = 1.4, Q. dentata branches = 0.4 and P. sargentii leaves = 1.2) and Mo content in soils and plants is strongly correlated. The geochemical variation patterns of Mo in plants are similar to those in soils, which suggest a corresponding Mo anomaly and enhanced contrast near the Mo orebodies. The three plant organs (Q. dentata leaves, branches and P. sargentii leaves) have high possibilities to be used as indicators for the biogeochemical prospecting of Mo.