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문제 정의
- 국토기 본도폭발간사업에 동참하였던 한국지 질 자원연구원의 홍승호, 이병주, 최범영, 이승렬 박사와 연구생으로 참여했던 연세대학교 대학원생 고 김경록 군에게 감사하며, 이 논문의 미비점을 지적하여준 심사자들께 사의를 표한다.
가설 설정
- CHIME 연대측정을 위한 EPMA 분석은 초기 Pb과방사성기원의 Pb을 구분하지 못하므로 대상광물에 초기 Pb이 존재하지 않았다고 가정한다. 또한 CHIME 연대가 신빙성을 가지기위해서는 대상광물이 형성 후 이차적인 성분 교란이 없는 폐쇄계를 유지해야 한다.
제안 방법
- CHIME 분석은 일본 나고야대학교 연대측정연구센터에서 JEOL JXA-733 기기를 사용하여 이루어졌다. 기기조건, 분석절차, 연대계산 등의 제반 사항은 Asami et al.
- 또한 대보 화강암류의 관입에 의해 선캠브리아 암체가 받은 열적 영향을 살펴보기 위해 반상조직의 각섬석-흑운모 화강암의 한 시료도 CHIME 연대측정을 하였다. 이들 시료의 위치, 암상과 유용한 K-Ar 연대측정치(조등룡, 미발표)는 Fig.
- 또한 중앙부 동 측 일대에는 관계미상으로 근청석-규선석 편마암이 변성 사질암과 함께 소규모로 분포한다. 선캠브리아 암체가 경험한 전반적인 열역사를 규명하기 위해 대표적인암체의 저어콘 및 모나자이트에 대한 CHIME 연대측정을 실시하였으며, 참고적으로 수행한 각섬석-흑운모 화강암의 CHIME 갈염석 분석은 174.2±16.6Ma의 관입 시기를 나타낸다.
- 연구지역의 선캠브리아 암체가 경험한 전반적인 열 역사를 규명하기 위해 화강암질 편마암, 준 편마암 복합체의 규암, 반상변정질 화강편마암, 반려암질 편마암,화강편마암, 함석류석 화강편마암, 근청석-규선석 편마암을 대상으로 CHIME 연대측정을 실시하였다. 또한 대보 화강암류의 관입에 의해 선캠브리아 암체가 받은 열적 영향을 살펴보기 위해 반상조직의 각섬석-흑운모 화강암의 한 시료도 CHIME 연대측정을 하였다.
- 우리는 이와 같은 경기육괴 선캠브리아 기반암 연구의 부족한 부분을 보완하기 위해 1 : 50, 000 고성-간 성지 질도 폭 구역의 지질조사를 수행하고, 대표적인 암체에 대한 CHIME 연대측정(Suzuki and Adachi, 1991a, b, 1994, 1998)을 실시하였으며, 이를 바탕으로 경기육괴에 1.8Ga보다 젊은 고원생대~중원생대의 지질학적 사건이 존재할 가능성과 그 지체구조적 의미에 대해 토의한다.
- (2006)에 기재된 바와 같다. 이를 요약하면 기기 조건은 가속전압 15 kV, 전류 200-400nA, 빔 직경 약 3 um 내외이고, PET 분석 결정의 WDS 4개 채널로 ThMa, UM0, PbMa와 YLa 선을 동시에 측정하였다. 측정시간은 원소의 함량에 따라 피크값은 200초 혹은 400초이고, 배경값은 +와 - 위치에서 각각 100초 혹은 200초이며, 2회 내지 3회 반복하여 평균값을 취하였다.
- 이를 요약하면 기기 조건은 가속전압 15 kV, 전류 200-400nA, 빔 직경 약 3 um 내외이고, PET 분석 결정의 WDS 4개 채널로 ThMa, UM0, PbMa와 YLa 선을 동시에 측정하였다. 측정시간은 원소의 함량에 따라 피크값은 200초 혹은 400초이고, 배경값은 +와 - 위치에서 각각 100초 혹은 200초이며, 2회 내지 3회 반복하여 평균값을 취하였다. 표준물질로 Th과 Ue Smellie et a/.
대상 데이터
- 18 wt.% PbO 함량의 합성유리 (Suzuki and Adachi, 1998), Y는 Pb를 전혀 포함하지 않은 합성유리를 각각 사용하였다. YLy선과 ThMC선의 PbMa선 간섭 및 Th My 선의 UM0선 간섭에 대한 보정은 Amli and Griffin (1975)의 방법으로 이루어졌다.
- 각섬석-흑운모 화강섬록암(#KG11): 3입자의 갈 염석에서 30점의 분석치를 얻었다. ThQ와 PbO는 각각 1.
- 03079). 같은 시료에서 저어콘 입자를 선별하여 분석하였으며, 이들 중 일부는 PbO-UO2* 관계도 (Fig. 3c, d)에서 시생대말기와 고원생대에 해당하는 등 시선 연령 2782±73Ma(n = 5, MSDW = 0.08, 절편 = 0.00077 + 0.00176), 2771±187 Ma(n = 8, MSDW = 0.21,절편 =-0.00233 + 0.00300), 2O38±15 Ma(n = 4, MSDW = 0.002, 절편 =-0.00180± 0.00025), 2001±108Ma(n = 6, MSDW = 0.06, 절편 =0.00134 ±0.00174)을 나타낸다.
- 반려암질 편마암(#601-1): 5입자의 모나자이트에서 90점을 분석하였다. 분석치의 ThO;는 1.
- 반상변정질 화강편마암(#408-4): 2입자의 모나자이트로부터 27점의 분석치를 구하였으며, 이들의 ThO;는 9.33-23.12%, PbO는 0.032시.611%로 각각 변화하고, 외견연령은 81~1666 Ma로 범위가 넓다. PbO-ThO, * 관계도(Fig.
- 야외에서 채취한 시료를 EPMA용 연마박편으로 제작하거나, 분말에서 필요한 광물을 분리한 후 박편용 슬라이드 글라스에 에폭시 수지로 장착하여 CHIME 연대측정에 사용하였다. 아입자 분석을 위한 중광물 분리와 시료준비 방법은 이미 다른 연구에 자세히 소개되어 있으므로(조등룡, 2004) 여기서는 생략한다.
- 연구지역은 경기육괴 북동부에 위치하고, 선캠브리아 경기편마암복합체의 준편마암류와 정편마암류를 기저로 하여 이를 관입하는 쥬라기의 대보화강암, 백악기-제3기의 반심성암, 맥암류와 현무암으로 구성된다. (Fig.
- 화강암질 편마암(#411-5): 2입자의 모나자이트로부터 97점의 분석치를 구하였다. 이들의 ThO;는 0.
- 화강편마암(#KS-3B): 저어콘 3 입자로부터 19점의 분석치를 구했는데, 이들의 U0*, PbO와 외견 연령은 각각 0.02-1.04%, 0.004~0, 258%와 1265~1793 Ma의 범위이다. PbO-UO2* 관계도(Fig.
이론/모형
- % PbO 함량의 합성유리 (Suzuki and Adachi, 1998), Y는 Pb를 전혀 포함하지 않은 합성유리를 각각 사용하였다. YLy선과 ThMC선의 PbMa선 간섭 및 Th My 선의 UM0선 간섭에 대한 보정은 Amli and Griffin (1975)의 방법으로 이루어졌다.
- 5%이다. 각 분석치의 외견연령(apparent age)과 이들을 이용한 등시선 연령은 Suzuki와 Adachi (1991a, 1994, 1998)의 방법 및 EPMA 분석치의 오차를 적용하여 York(1966)의 절차에 따라 구하였으며, 인터넷에서 내려받을 수 $1^-(http://ganko.eps.nagoya-u.ac.jp/gsd/ CHIME/) Kato et al.(1999)의 컴퓨터 프로그램을 사용하였다.
성능/효과
- CHIME 연대측정 자료를 요약하면 고성-간성 지역선캠브리아 지층의 기저는 2.0Ga 이전의 암석을 근원암으로 하여 2.0 Ga와 1.7 Ga 사이에 퇴적되었으며, 1.7~1.6Ga에 화강암류의 관입과 이에 수반한 변성작용을 겪었고, 이후 근청석-규선석 편마암의 모암이 퇴적되었으며, 이들은 다시 1.5~1.4Ga에 단속적인 화성암의 관입과 부분적인 변성작용을 경험하였다. 이 연구의 연구결과는 기존의 연구와 더불어 경기육괴에 시생대에 퇴적된 암석이 존재할 가능성이 희박함을 지시한다.
- (1999)의 컴퓨터 프로그램을 사용하였다. 분석 결과는 Fig. 2, 3, 4의 PbO-ThO2* 혹은 PbO-UO2* 관계도에 제시되었으며, CHIME EPMA 분석치는 양이 너무 많아 이 연구에서 제시하지 않았으나 필요시 요청하면 교신저자에게 받을 수 있다.
- 6Ma는 관입시기로 해석되며, 냉각시기에 해당한다고 할 수 있는 같은 시료의 K-Ar 흑운모 연령이 167 ±4Ma로 수 Ma 젊은 점이 이러한 해석을 지지한다. 선캠브리아 정편마암류에 속하는 반상변정질 화강편마암의 모나자이트와 저어콘 등시선 연령 1672+ 69Ma 와 1642±71Ma는 오차범위 내에서 잘 일치하여(Fig. 2b, 2c) CHIME 연대자료가 상당한 신빙성이 있음을 시사하고, 이는 화강편마암의 저어콘 등시선 연령(Fig. 2e) 1667±41 Ma와 같아 이 시기에 화강암질암의 관입이 활발하였음을 나타낸다. 한편 반려암질 편마암과 함석류 석 화강편마암의 모나자이트 등시선은 보다 젊은 관입 시기인 1514±75 Ma와 1414±36Ma를 각각 제시한다(Fig.
- 7 Ga 사이로 제한되는 것을 의미한다. 연구지역의 중앙부 동 측에 변성사질암과 더불어 소규모로 분포하는 근청석 -규선석 편마암의 모나자이트 등시선 연령은 1395 + 97 Ma로서 (Fig. 3e) 가장 젊은 정편마암인 함석류석 화강편마암의 모나자이트 등시선 연령과 유사하여 후기의 화강암의 관입과 관련한 변성작용이 부분적으로 영향을 미쳤음을 알 수 있다. 근청석-규선석 편마암의 저어콘 분석치는 대부분 U/Th 비가 0.
- 이 연구의 CHIME 연대측정 결과를 종합하면(Fig. 4) 경기육괴 북동부 고성-간성 지역 선캠브리아 지층의 기저는 2.0Ga 이전의 암석을 근원암으로 하여 2.0Ga 와 1.7 Ga 사이에 퇴적되었으며, 1.7~1.6 GM] 화강암류의 관입과 이에 수반한 변성작용을 겪고, 이후 근 청석-규선석 편마암의 모암이 퇴적되었으며, 이들은 다시 1.5-1.4 Ga에 화성암의 관입과 이에 관련된 부분적인 변성작용을 경험하였다.
- 4Ga에 단속적인 화성암의 관입과 부분적인 변성작용을 경험하였다. 이 연구의 연구결과는 기존의 연구와 더불어 경기육괴에 시생대에 퇴적된 암석이 존재할 가능성이 희박함을 지시한다. 그러나 경기육괴의 기반암에 약 1.
후속연구
- 4 Ga 반려암질 -화강암질 암석의 관입과 이에 수반한 변성작용은 콜롬비아 초대륙 형성 후의 대륙연변부의 성장과 관련된지체구조운동의 산물로 잠정적으로 해석할 수 있다. 이러한 해석은 주로 연대측정 자료에 의존한 것으로서 이를 확실히 하기 위해서는 앞으로 여러 지질학 분야의 심도 있는 연구가 필요하며, 특히 고성-간성 지역의 정편마암류와 준편마암류의 지체구조적 환경 규명을 위한 암석학 및 지구화학적 연구와 고분해능이 차이온 질량분석과 같은 보다 정밀한 연대측정이 따라야 할 것이다.
- 이상의 경기육괴 전체와 결부한 고성-간성 지역의 지체 구조적 해석은 주로 연대측정 자료에 의존한 잠정적인 것으로서 이를 확실히 하기 위해서는 여러 지질학 분야의 심도 있는 연구가 필요하며, 특히 고성-간성 지역의 정편마암류와 준편마암류의 지체구조적 환경이 섭입과 관련된 활동성 대륙연변부(active continental margin) 혹은 호상열도(Island arc)에 해당하는지에 대한 암석학 및 지구화학적 고찰과 고분해능이 차이온 질량분석과 같은 보다 정밀한 연대측정이 따라야 할 것이다.
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