제주도 동남부 신산리 해안가에 분포하는 현무암에 세립질의 맨틀 페리도타이트가 드물게 포획되어 있으며, 반상쇄정 잔류물의 거정질 입자와 세립질의 입자로 구성된 조직적 특성에 의해 반상쇄정의 페리도타이트 맨틀포획암(FPP)으로 정의된다. 조사되어진 FPP들의 서로 유사한 조직적 특성과 주성분원소 조성은 FPP가 하나의 구조 영역에서 유래했음을 지시한다. 또한 킹크밴드를 가지는 거정의 반상쇄정($2{\sim}3mm$) 사이에 변형의 흔적이 없는 세립질의 입자($200{\sim}300{\mu}m$)로 구성된 쌍봉분포, 삼중점과 직선형의 입자경계, 간극사이에 형성된 멜트포켓, 입자경계가 이동했음을 나타내는 미세구조 등은 FPP가 동력재결정작용 ${\pm}$ 정적재결정작용을 경험하였음을 반영하고 있다. 이러한 변형사건에는 멜트/유체의 이동이 있었으며, 특히 엽리면을 따라 일어났다. 신산리 지역에 가장 흔하게 산출되는 프로토그라뉼라 조직의 맨틀포획암과 FPP는 매우 유사한 주성분원소 조성을 보이는데, 이는 FPP가 프로토그라뉼라 조직의 포획암과 비슷한 상부맨틀 깊이에 위치하고 있었음을 나타낸다. 이러한 FPP의 조직적 특성과 주성분원소 조성은 FPP가 지엽적인 소규모의 좁은 영역에 관여한 변형사건을 경험하였음을 나타낸다. 이 변형사건의 실체에 대한 것은 앞으로 좀 더 연구가 진행되어야 할 것이나, 제주도가 만들어지기 이전의 상부맨틀 암석권에서 마그마의 상승과 관련된 단층작용에 의해 형성되었을 가능성을 제시한다.
제주도 동남부 신산리 해안가에 분포하는 현무암에 세립질의 맨틀 페리도타이트가 드물게 포획되어 있으며, 반상쇄정 잔류물의 거정질 입자와 세립질의 입자로 구성된 조직적 특성에 의해 반상쇄정의 페리도타이트 맨틀포획암(FPP)으로 정의된다. 조사되어진 FPP들의 서로 유사한 조직적 특성과 주성분원소 조성은 FPP가 하나의 구조 영역에서 유래했음을 지시한다. 또한 킹크밴드를 가지는 거정의 반상쇄정($2{\sim}3mm$) 사이에 변형의 흔적이 없는 세립질의 입자($200{\sim}300{\mu}m$)로 구성된 쌍봉분포, 삼중점과 직선형의 입자경계, 간극사이에 형성된 멜트포켓, 입자경계가 이동했음을 나타내는 미세구조 등은 FPP가 동력재결정작용 ${\pm}$ 정적재결정작용을 경험하였음을 반영하고 있다. 이러한 변형사건에는 멜트/유체의 이동이 있었으며, 특히 엽리면을 따라 일어났다. 신산리 지역에 가장 흔하게 산출되는 프로토그라뉼라 조직의 맨틀포획암과 FPP는 매우 유사한 주성분원소 조성을 보이는데, 이는 FPP가 프로토그라뉼라 조직의 포획암과 비슷한 상부맨틀 깊이에 위치하고 있었음을 나타낸다. 이러한 FPP의 조직적 특성과 주성분원소 조성은 FPP가 지엽적인 소규모의 좁은 영역에 관여한 변형사건을 경험하였음을 나타낸다. 이 변형사건의 실체에 대한 것은 앞으로 좀 더 연구가 진행되어야 할 것이나, 제주도가 만들어지기 이전의 상부맨틀 암석권에서 마그마의 상승과 관련된 단층작용에 의해 형성되었을 가능성을 제시한다.
Fine-grained peridotite xenoliths are rarely trapped in the basaltic rocks from the southeastern part of Jeju Island. Based on textural characteristics of the constituent phases showing uniform-sized, fine-grained tabular to mosaic grains with rare porphyroclastic relics, the studied samples can be ...
Fine-grained peridotite xenoliths are rarely trapped in the basaltic rocks from the southeastern part of Jeju Island. Based on textural characteristics of the constituent phases showing uniform-sized, fine-grained tabular to mosaic grains with rare porphyroclastic relics, the studied samples can be defined as fine-grained, foliated porphyroclastic peridotites (FPP). Almost no significant difference among the FPPs in textures and major element compositions implies that the FPPs were derived from a structural domain, experiencing similar deformation events and deformation patterns. Moreover, the bimodal distribution with kink-banded porphyroclasts ($2{\sim}3mm$) and stain-free neoblasts ($200{\sim}300{\mu}m$), straight to gently curved grain boundaries with triple junctions, interstitial melt pockets, and microstructures for migrating grain boundary suggest that the studied samples went through dynamic recrystallization (${\pm}$ static recrystallization) in the presence of melt/fluid movement along foliation planes. No notable difference between the FPP and common protogranular xenoliths in major element compositions and geochemical evolution also implies that the FPP and protogranular xenoliths were from a similar horizon. Thus, the textural and geochemical characteristics of the FPPs reflects deformation events occurred at a localized and narrow zone within the lithospheric mantle beneath the Jeju Island. Although further detailed studies are necessary to define deformation events, the most possible process which could trigger deformation in the FPP in the rigid upper mantle was the ascending basaltic magma forming high-stress deformation zones. The suggested high-stress deformation zones in the lithosphere beneath the Jeju Island may be produced by paleo-faulting events related to the ascent of basalt magma before Jeju Island was formed.
Fine-grained peridotite xenoliths are rarely trapped in the basaltic rocks from the southeastern part of Jeju Island. Based on textural characteristics of the constituent phases showing uniform-sized, fine-grained tabular to mosaic grains with rare porphyroclastic relics, the studied samples can be defined as fine-grained, foliated porphyroclastic peridotites (FPP). Almost no significant difference among the FPPs in textures and major element compositions implies that the FPPs were derived from a structural domain, experiencing similar deformation events and deformation patterns. Moreover, the bimodal distribution with kink-banded porphyroclasts ($2{\sim}3mm$) and stain-free neoblasts ($200{\sim}300{\mu}m$), straight to gently curved grain boundaries with triple junctions, interstitial melt pockets, and microstructures for migrating grain boundary suggest that the studied samples went through dynamic recrystallization (${\pm}$ static recrystallization) in the presence of melt/fluid movement along foliation planes. No notable difference between the FPP and common protogranular xenoliths in major element compositions and geochemical evolution also implies that the FPP and protogranular xenoliths were from a similar horizon. Thus, the textural and geochemical characteristics of the FPPs reflects deformation events occurred at a localized and narrow zone within the lithospheric mantle beneath the Jeju Island. Although further detailed studies are necessary to define deformation events, the most possible process which could trigger deformation in the FPP in the rigid upper mantle was the ascending basaltic magma forming high-stress deformation zones. The suggested high-stress deformation zones in the lithosphere beneath the Jeju Island may be produced by paleo-faulting events related to the ascent of basalt magma before Jeju Island was formed.
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문제 정의
제주도 동남부 신산리 해안가의 현무암에는 다양한 조직(texture)의 맨틀 페리도타이트 포획암이 포획되어 있다(남복현, 2008). 본 논문은 다양한 조직을 보이는 맨틀포획암 중에 세립질의 페리도타이트에 대한 암석기재와 주성분원소 조성을 통해 조직적 특성과 주성분원소의 특성이 부여하는 의미와 그에 따르는 지구동력학적인 특성에 대해 보고하고 있다.
, 2007a). 제주도에서 산출되는 맨틀포획암도 대부분 프로토그라뉼라이며, 대부분의 국내연구도 프로토그라뉼라 조직의 맨틀포획암을 보고하고 있으며(윤성효외, 1998; Choi et al., 2001), 본 연구에서 처음으로 세립질의 엽리를 보이는 FPP에 대해 소개하고 있다.
상부맨틀의 암권에서 광범위하지 않은 국부적인 변형작용을 일을 킬 수 있는 가장 가능성 있는 과정은 현무암질 마그마의 상승이다. 제주도 아래 맨틀에서 높은 응력의 변형영역은 현무암질 마그마의 상승과 관련된 단층작용과 연관되어 암석권에서의 과거의 지진 사건(paleoseismic event)에 의해 형성되었을 가능성을 제시한다. FPP는 완전히 안정상태의 조직으로 돌입한 것이 아니라 준 안정한 변형작용 후의 단계를 나타낸다고 추측된다.
제안 방법
FPP의 상세한 조직의 특성을 파악하기 위해 편광현미경을 통한 암석기재는 전통적인 박편을 제작하여 관찰하거나 한 시편을 엽리면의 수직인 xz-면과 yz-면으로 나누어 만들어진 연마편과 박편를 사용하여 관찰되었다(그림 3). 모드분석, Mercier and Nicolas (1975)의 정의를 따르는 조직분류, 입자 크기, 삼중점의 존재 유무와 입자간 경계의 특성, 입자의 형태와 가로세로 비, 광물들 사이의 반응 모습, 파동소광, 킹크밴드와 아입자(subgrain) 형성, 재결정작용의 특성과 정도에 대해 집중적으로 관찰되었다.
가속전압 15kv, 샘플 전류 10 nA, 빔 직경 1 µm으로 분석 되었으며 각 원소에 대하여 counting time을 10초로 하였다.
FPP의 지화학적 특성을 파악하기 위해 FPP를 구성하고 있는 감람석, 사방휘석, 단사휘석, 첨정석에 대한 주성분원소 분석이 부산대학교 공동실험실습관에 있는 CAMECA SX100 전자현미분석기를 통해 이루어졌다. 가속전압 15kv, 샘플 전류 10 nA, 빔 직경 1 µm으로 분석 되었으며 각 원소에 대하여 counting time을 10초로 하였다.
대상 데이터
하나는 엽리나 선구조가 없는 조립질인 프로토그라뉼라 조직의 포획암으로 제주도에 산출되는 맨틀포획암의 거의 90% 이상이 여기에 속한다(a in 그림 2). 또 다른 하나는 엽리와 선구조를 보이는 세립질의 맨틀포획암으로 드물게 산출되고 있으며, 본 연구에서 다루어지는 맨틀포획암이다(b in 그림 2). 다음 장에서 상세하게 기재되고 있는 이 세립질 포획암의 구성광물의 조직적 특징에 근거를 두어 세립의 엽리를 가진 반상쇄정 맨틀포획암(fine grained and foliated porphyroclastic peridotites: FPP)으로 기재한다.
가속전압 15kv, 샘플 전류 10 nA, 빔 직경 1 µm으로 분석 되었으며 각 원소에 대하여 counting time을 10초로 하였다. 분석을 위해 천연과 인조의 표준 샘플이 사용되었다. 정밀도는 ± 1%, 정확도는 ± 0.
FPP의 단사휘석과 첨정석, 감람석의 주원소 화학성분이 그림 6에 도시되었다. 비교를 위해 제주도의 다른 맨틀포획암의 조성도 같이 도시되었으며, 인용된 데이터는 모두 프로토그라뉼라 조직의 맨틀포획암이다. 그림 6에 도시된 패턴으로부터 두 개의 지화학적 그룹이 인지되며, FPP도 두 개의 그룹에 각각 부합되는 경향을 보인다.
성능/효과
② 감람석 결정 내에 산출되는 첨정석 포유체, 감람석과 첨정석사이의 남겨짐(left-over) 특징과 입자경계이동(GBM: grain boundary migration)을 보이는 조직과 같은 미세구조의 존재는 동력재결정작용의 증거를 제시한다(그림 5eh). 또한 FPP의 입자사이의 경계가 직선형이며 삼중점을 보이는 것과 입자의 크기가 작아질수록 삼중점의 양은 증가하는 것은 FPP가 어닐링 되어졌고 이는 FPP가 정적재결정작용을 경험하였음을 지시한다. FPP의 어닐링 특징은 멜트포켓과 엽리면을 따라 더욱 발달되어 있다(그림 5c, d).
1) 세립의 엽리를 보이는 맨틀 페리도타이트 포획암이 제주도의 신산리 일대의 해안가에 분포하는 현무암에 드물게 포획되어 있다. 연구된 맨틀포획암은 선구조를 보이며, 거정의 반상쇄정 잔류물과 세립의 판상에서 모자이크상 입자로 산출되는 조직의 특성에 의해 세립의 엽리를 가지는 반상쇄정의 페리도타이트 맨틀포획암(FPP)으로 정의된다.
2) FPP는 킹크밴드를 가지는 거정의 반상쇄정 잔류물사이에 변형의 흔적이 없는 세립질의 입자로 구성된 쌍봉의 분포, 신장된 결정들의 직선형과 삼중점을 보이는 입자경계, 입자경계이동을 지시하는 미세구조들을 가진다. FPP의 주성분원소 조성은 일반적으로 흔하게 산출되는 프로토그라뉼라 조직의 선구조를 보이지 않는 맨틀포획암의 거의 유사하다.
3) FPP의 조직적 특성과 주성분원소 성분조성은 프로토그라뉼라 포획암과 비슷한 깊이에 위치하였지만 지엽적인 소규모의 좁은 영역에서 형성되었으며, 마그마의 상승과 관련된 단층작용과 연관되어 암석권에서의 고기의 지진사건(paleoseismic event)에 의해 형성될 가능성이 제시된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
제주도는 조구조적으로 어떤 특성을 갖고 있는가?
제주도는 조구조적으로는 대륙지판 내부(continental intraplate)의 맨틀 플럼 활동에 의해 형성된 화산섬으로 지화학적으로 OIB (oceanic island basalt) 특성을 나타내고 있다(박준범 외, 1999; Tatsumi et al., 2005).
제주도는 어디에 위치하고 있는가?
, 2005). 또한 제주도는 지판내의 조 구조적 환경이면서 태평양판과 필리핀판이 유라시아판 아래로 섭입하는 섭입대 환경 가까운 곳에 위치하고 있다. 이는 판구조론적으로 상반된 환경, 즉 발산(constructive)/섭입(destructive), 혹은 비조산대(anorogenic)/조산대(orogenic) 환경이 서로 인접되어진 곳으로 지질학적으로 매우 흥미로운 지역이다.
제주도가 지질학적으로 매우 흥미로운 지역인 이유는?
또한 제주도는 지판내의 조 구조적 환경이면서 태평양판과 필리핀판이 유라시아판 아래로 섭입하는 섭입대 환경 가까운 곳에 위치하고 있다. 이는 판구조론적으로 상반된 환경, 즉 발산(constructive)/섭입(destructive), 혹은 비조산대(anorogenic)/조산대(orogenic) 환경이 서로 인접되어진 곳으로 지질학적으로 매우 흥미로운 지역이다. 이러한 상반된 환경은 한반도 주변에 서로 상반된 마그마활동 등을 주도하였으며, 상부맨틀/하부지각, 혹은 맨틀웻지(mantle wedge) 지역에 대한 물리화학적, 지구동력학적(geodynamic) 상태와 지구의 판구조론적 물질의 순환 연구에 매우 중요하고 독특한 조건을 제공하고 있다.
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