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ISSN : 1225-309X(Print)
ISSN : 2288-7172(Online)
Journal of the mineralogical society of korea Vol.32 No.1 pp.71-77
DOI : https://doi.org/10.9727/jmsk.2019.32.1.71

New Geochronological and Lead Isotopic Data for Porphyry-Skarn Cu-Mo-Au Deposits in the Andahuaylas-Yauri Batholith, Southeastern Part of Peru

Jorge Acosta1, Chul-Ho Heo2,5*, Eder Villarreal1, Synthia Yauli3, Carlos Salazar4, Seok-Jun Yang2, Moisés Ortega3, Braulio Zorrilla2,3
1Instituto Geológico Minero y Metalúrgico - INGEMMET. Lima, Perú
2Mineral Resources Development Research Center, Mineral Resources Research Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 34132, Korea
3Universidad Nacional Mayor de San Marcos - UNMSM. Facultad de Ingeniería Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica. Lima, Perú
4Hudbay Perú S.A.C.
5Department of Mineral and Grroundwater Resources, University of Science and Technology, Daejeon 34113, Korea
Corresponding author: +82-42-868-3108, E-mail: chheo@kigam.re.kr
January 6, 2019 February 11, 2019 February 21, 2019

Abstract


New geochronological data of U-Pb, Re-Os and the lead isotope analysis of the Cu-Mo-Au mineral deposits are reported in the Trapiche and Constancia around Apurimac province, southeastern part of Peru. The measured ages were the first regional pulse of previously reported mineralization age between 28 and 33 Ma. The lead isotopic results indicate two sources of mineralization. The first source is thought to be derived from the upper crust and the second one is thought to be derived from a mixture of the upper crust and the lower crust.



페루 남동부 안다우아일라스-야우리 저반에 부존하는 반암-스카른 동-몰리브데늄-금광상의 새로운 지질연대 및 납동위원소 자료

호 르게 아꼬스타1, 허 철호2,5*, 에 데르 비야레얄1, 신 씨아 야울리3, 까 를로스 살라자르4, 양 석준2, 모 이세스 오르테가3, 브 라울리오 조리야2,3
1페루지질광업제련연구소
2한국지질자원연구원 광물자원연구본부 자원탐사개발연구센터
3산마르코스 국립대학교 지질공학·광물제련·지리학부
4후드베이 페루
5과학기술연합대학원대학교 광물지하수자원학과

초록


페루 남동부 아뿌리막주 일대에 부존하는 트라피체 및 콘스탄시아 동-몰리브데늄-금광상의 새 로운 U-Pb, Re-Os 지질연대 및 납동위원소 분석결과가 제시되었다. 금번 지질연대는 상기 지역에 대해 보고된 28~33 Ma 광화연령 구간의 첫 번째 광역적 펄스에 해당된다. 그리고 납동위원소 결과는 두 개의 광화작용 기원을 제시한다. 첫 번째는 상부지각에서 유래한 것이며 두 번째는 상부지각 및 하부지각의 혼합물로부터 기인한 것으로 사료된다.



    Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, KIGAM

    서 론

    화산호 같은 섭입대 환경하에서는 금과 동의 발 달이 유리하며, 페루지역은 해양판인 나즈카판이 대 륙판인 남아메리카판을 서쪽에서 약 200만년에 걸 쳐 섭입하고 있다(Rosenbaum et al., 2005). 트라 이아스기 후기(220 ± 10 Ma)부터 시작된 조산활 동은 아직도 진행되고 있다. 이로 인하여 페루에는 남서쪽부터 철, 동-몰리브덴-금, 동-연-아연-은, 주 석-텅스텐-은-안티모니-비스무스 금속광화대가 대 상으로 발달하고 있다(Stoll, 1965;Grant et al., 1980). 16세기부터 페루 남동부 광화대에 대한 개 발이 시작되었으며, 그중 세계수준의 매장량을 보이 는 곳도 있다(Clark et al., 1990;Mlynarczyk and Williams-Jones, 2005;Heo and Kim, 2010;Ryoo et al., 2012).

    페루 남동부 아뿌리막 지역에 부존하는 탐사단 계 후기에 있는 트라피체(Trapiche) 반암동 광상은 페루 브에나벤츄라 광업회사(Compania de Minas Buenaventura)에서 100 % 지분을 보유하고 있으 며, 1995년부터 2001년까지 진행된 대규모 탐사사 업에 의해 발견되었으며, 가장 적절한 공정을 찾기 위해 다양한 선광제련평가와 프로젝트의 타당성 평 가를 수행하고 있다. 트라피체 프로젝트는 반암동 광상으로 페루 남동부 아뿌리막(Apurimac)주 아방 까이(Abancay)시에서 남쪽으로 약 100 km 지점에 위치하고 있다. 첫 시추작업은 2001년에 시작되었 으며, 다양한 축척의 지표조사와 유도분극탐사 및 자력탐사 등의 물리탐사도 수행되었다. 지구물리탐 사는 2001~2012년 사이 간헐적으로 진행되었다. 자류철석-적철석-황철석-황동석을 함유한 미유꾸초 (Millucucho)는 스카른으로 특징지어지는 자력이상 대가 발견되었다. 이러한 조사들로 인해 자원량은 920 Mt (0.41 % Cu)이며, 한계품위는 0.15 %로 산 정하고 있다. 그리고 남동부 꾸스코(Cusco)주에 부 존하고 있는 콘스탄시아 동광산은 캐나다의 Hudbay 사가 100 % 지분을 가지고 있으며, 현재 상용생산을 하고 있다(Yang et al., 2015;Yang and Heo, 2016).

    본 기술정보에서는, 트라피체 및 콘스탄시아 광 상에서 채취한 모암 및 광석시료를 대상으로 U-Pb 및 Re-Os 방법에 의한 광화연령과 광석의 납동위 원소결과를 제시한다. 이 자료들은 페루 아뿌리막 일대 반암 및 천열수 동-금 광화작용의 성인을 이 해하는데 도움이 될 것으로 사료된다.

    광역지질

    본 연구지역은 페루의 남중부인 안데스의 서부 코 르디에라(Cordillera)에 위치하고 있으며, 좌표는 남 위 13°00'-14°45', 서경 71°30'-74°00'에 해당하고 아뿌리막(Apurímac)주 및 꾸스코(Cusco)주의 일부 지역에 걸쳐있다(Fig. 1). 중생대 해성 퇴적층을 관 입하는 안다우아일라스-야우리(Andahuaylas-Yauri) 저반관련 수조의 신생대 심성암체가 대부분의 모암 을 차지하고 있다(Carlotto, 1998). 중생대 해성퇴 적층은 쥬라기 규질쇄설암의 유라(Yura)층군, 아르 꾸르뀌나(Arcurquina)의 백악기 탄산염암 및 무르코 (Murco)층의 이토질 암석들로 구성되어 있다. 북부 에는 캠브로-오르도비스기 오얀따이땀보(Ollantaytambo) 층 및 오르도비스기 산호세(San José)층군이 연구지역 중 최고기 층준으로 인지된다. 남부에는, 고 제3기-신제3기의 타까자(Tacaza) 화산층군 및 신제 3기-선신세 바로소(Barroso) 화산-퇴적층군이 인지 된다(Fig. 1).

    안다우아일라스-야우리 저반의 지질연대

    저반은 삐스떼(Piste), 쭈끼밤비야(Chuquibambilla), 소라야(Soraya) 층군(유라층군과 대비), 마라(Mara), 페로밤바(Ferrobamba), 푸뀐(Puquin), 칠카(Chilca) 및 산 게로니모(San Gerónimo) 층군들에 의해 형성 된 주로 중생대와 신생대 해성 및 육성 층준을 관 입한다. Carlier et al. (1996), Carlotto (1998) 및 Perelló et al. (2003)에 의해 보고된 일부 K-Ar 연 령들은 대부분의 저반에 대해서 시신세 초기부터 점신세 초기 연령(~48-32 Ma)을 보고한다. Perelló et al. (2003)의 지질연대 자료에 의하면, 층서 상 초기 단계에 형성된 것으로 고려된 암석들이 실제 로 중성 저반(40-32 Ma)들보다 최고기(48-43 Ma) 암석이라는 Bonhomme and Carlier (1990)의 생각 을 지지하고 있다. 그러나 Bustamante (2008)에 의 해 제안된 우뚜빠라 섬록암(저반의 북서쪽)의 K-Ar 연령은 저반과 관련해서 더 오래된 지질연령(63.2, 61.5 Ma)을 제안한다. 그러므로 이들 자료들은 향 후 더욱 정확한 지질연대 측정 자료를 통해 보완되 어야 할 것으로 사료된다(Fig. 2와 Fig. 3).

    반암-스카른 동-몰리브데늄-금 광화작용 연령

    동-몰리브데늄-금광화작용이 시신세-점신세 관입 체와 관련된 반암(Cu-Mo-Au), 스카른(Au, Zn) 및 Au-Cu-Fe 금속광화대에서 발견된다(Quispe et al., 2008). 안다우아일라스-야우리 저반에서, 변질-광화 작용 연령은 화강섬록암, 토날라이트, 몬조나이트 및 석영 몬조나이트로 구성된 중성 저반의 최후기 암석 연령과 관련된 것으로써 위니꼬차(Winicocha), 까탕가(Katanga), 트라피체(Trapiche), 차카로(Chacaro), 로스찬카스(Los Chancas)에서 28-33 Ma, 라 후아니(Lahuani), 뽀르타다(Portada), 알리시아(Alicia), 라스밤바스(Las Bambas), 꼬따밤바스(Cotabambas), 모로사이후아스(Morosayhuas)에서 35-37 Ma, 뻬냐 알타(Peña Alta)에서 40 Ma로 연속적이다(Perelló et al., 2003, Fig. 2).

    저어콘 U-Pb 방법에 의해 측정된 트라피체 광상 의 연령은 몬조나이트 반암(KIGAM-M-001)이 29.29 ± 0.27 Ma 및 29.34 ± 0.20 Ma이며, 몬조나이트 반암(KIGAM-M-002)이 29.39 ± 0.22 Ma이다. 이 들 연령은 28.95 ± 0.5 Ma와 28.89 ± 0.39 Ma 사이 에 얻어진 연령들과 관계된다(Llosa et al., 2013).

    콘스탄시아 광산의 광화연령은 휘수연석 Re-Os 방 법에 의해 얻어진 30.73 ± 0.2 Ma이다. 본 시료는 아각상 몬조나이트 쇄설반정과 휘수연석 기질로 구 성된 각력암(KIGAM-135), 몬조나이트 반암과 접 촉관계를 보이고 있다.

    반암-스카른 동-몰리브데늄-금광상의 광화작용 근원

    납동위원소 연구를 위해서, 트라피체 동-몰리브데 늄 반암 및 콘스탄시아 동-몰리브데늄-금 반암-스 카른 광상의 시추공과 노두에서 총 4개의 시료를 채취했다(Table 1). 트라피체 광상에서, 2개 시추공 시료는 석영 몬조나이트 반암(PQM)이며, 석영-황 화물맥에서 황철석(KIGAM-M-016)과 황철석-황동 석(KIGAM-M-018C)을 분리했다. KIGAM-M-013 시료는 산점상 황철석을 수반한 석영 안산암 반암 (PQD)의 노두와 일치하며, 석영 몬조나이트 반암 (PQM)보다 후기이다.

    콘스탄시아에서는, 황철석과 황동석을 수반한 고 령토화작용을 받은 섬록암에서 황철석(KIGAM-M- 038)을 채취했다. 섬록암은 광상이 생기기 전 정치 된 것으로 사료된다.

    납동위원소 분석으로부터 광화작용의 근원(예: 상 부지각, 하부지각, 맨틀 또는 조산대)을 밝히기 위하 여, 208Pb/204Pb, 207Pb/204Pb 및 206Pb/204Pb의 동위원 소비를 비교하였다. Stacey and Krammers (1975)의 plumbotectonic model을 통해 설정된 납의 동위원 소 진화 곡선을 참고로 하여, 207Pb/204Pb-206Pb/204Pb 의 동위원소비를 점시했다. 같은 방식으로, 208Pb/ 04Pb-206Pb/204Pb 관계는 Zartman and Doe (1981)의 plumbotectonic model을 통해 설정된 납동위원소 진화곡선에 점시하였다.

    Stacey and Krammers (1975)의 plumbotectonic model에서, 동위원소비는 두 개의 그룹으로 인지된 다. 제1그룹(트라피체, 콘스탄시아 및 우뚜빠라)은 상부 지각 곡선 위에 놓여있으며, 이들 광상의 광화 작용의 근원이 상부지각에서 기원한다는 것을 지 시한다(Fig. 4A).

    한편, 제2그룹은 꼬따밤바와 우뚜빠라로 조산대와 상부지각 곡선 사이에 위치하여(UTU-004 시료의 경우는 예외), 주요 근원이 상부지각의 암석으로 사 료된다. 그러나 하부지각 또는 맨틀의 오염의 영향 을 받을 수 있을 것으로 추정된다. 우뚜빠라 황화 물 시료는 관입암(섬록암)의 납동위원소 곡선과 같 은 경향을 따르는 것이 확실하며(Table 1), 결과적 으로 섬록암(UTU-012, UTU-016)이 우뚜빠라의 광 화작용의 주요 근원으로 받아들일 수 있다(Fig. 4A).

    Plumbotectonic model을 위해 설정된 208Pb/204Pb- 206Pb/204Pb 상관도는 광화작용 근원이 하부지각, 상 부지각 또는 맨틀에서 유래되었는지를 구분하는데 사용된다. 이 경우, 하부지각과 맨틀 사이는 구분되 어야 한다. Fig. 4B를 보면 시료들이 조산대 혼합 물과 하부지각 곡선들 사이에 점시되는 것을 알 수 있다. 이는 광화작용이 조산대와 하부지각의 혼합물 로부터 기인한 것을 지시한다.

    결 론

    페루 남동부 아뿌리막 일대 콘스탄시아 및 트라 피체 반암-스카른광상에서 취득한 ~31과 ~29 Ma의 광화연령은 Perelló et al. (2003)에 의해 이전에 보 고된 28~33 Ma 사이의 첫 번째 광화작용 펄스와 일 치한다. 그리고 납동위원소 결과는 트라피체와 콘 스탄시아의 동-몰리브데늄-금광화작용은 상부지각 에서 유래한 반면에 우뚜빠라와 꼬따밤바스 동-금 광화작용의 주요 근원은 상부지각의 암석에서 유래 한 것으로 사료되나 하부지각 또는 맨틀의 오염의 영향을 받을 수 있을 것으로 추정된다.

    사 사

    본 기술정보에서 제시한 결과들은 2015년 개별 광상 에서 시료를 채취하고 현장조사에 도움을 주신 Hudbay Peru S.A.C.와 Minas Buenaventura S.A.A. 광산회사 측에 감사드린다. 아울러, 본 연구는 한국지질자원연구원에서 2019년 수행 중인 “3D 지질모델링 플랫폼 기반 광물자 원 잠재성 예측 및 채광효율 기술개발(19-3211-1)”과제 의 지원으로 수행되었다. 원고를 심사하시고 개선사항을 지적하여 주신 익명의 심사위원님들께 감사드립니다.

    Figure

    JMSK-32-1-71_F1.gif

    Geological map of the Apurimac mineralized zone, southeastern Peru.

    JMSK-32-1-71_F2.gif

    Host rocks and age of mineralization in Andahuaylas-Yauri Batholith, Peru (1: Perelló et al., 2003; 2: Llosa et al., 2013; 3: This study; 4: Carlier et al., 1996; 5: Carlotto, 1998; 6: Rivera et al., 2011). This figure was modified and taken from Perelló et al. (2003).

    JMSK-32-1-71_F3.gif

    Mineralization ages of the mineral deposits related to the Andahuaylas-Yauri Batholith, Peru. This figure was modified and taken from http://repositorio.ingemmet.gob.pe/handle/ingemmet/1911.

    JMSK-32-1-71_F4.gif

    Plumbotectonic diagram of 207Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb (A) and 208Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb (B) for sulphides of the Utupara, Cotabambas, Trapiche, and Constancia in the Andahuaylas-Yauri Batholith, respectively (Stacey and Krammers, 1975; Zartman and Doe, 1981; http://repositorio.ingemmet.gob.pe/handle/ingemmet/1911, 2018).

    Table

    Results of Pb isotope analysis of the Utupara, Cotabambas, Trapiche and Constancia deposits

    Reference

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