영남육괴 북동부 덕구온천지구 우백질 화강암의 희토류원소 분포도, Sm-Nd, Rb-Sr 연대 및 지구화학적 의의 Rare Earth Element, Sm-Nd and Rb-Sr Age and its Geochemical Implication of Leucogranite in the Deokgu Hot Spring Area, Yeongnam Massif, Korea원문보기
이 논문에서는 영남육괴 북동부에 위치한 덕구온천지역 주변 우백질 화강암의 주성분조성, 희토류원소를 포함한 미량원소의 함량 그리고 Sm-Nd과 Rb-Sr 동위원소비를 토대로 덕구지역 주변에 분포하는 우백질 화강암의 생성시기, 조구조 환경과 중국대륙과의 연관성에 대해 토의하였다. 희토류원소 분포도는 Eu의 이상과 분포도의 형태에 따라 3종류로 분류되며, $SiO_2$의 함량과도 연관성이 깊다. 이와 같은 특성은 동일기원 마그마내 장석의 분화과정에 의한 것임을 지시해주는 것이다. 영남육괴 북동부의 덕구지역 주변 우백질 화강암의 Rb-Sr 및 Sm-Nd의 등시선 연대는 각각 $1,735{\pm}260Ma$ ($^{87}Sr/^{86}Sr$ 초기치 = $0.702{\pm}0.046,\;2{\sigma}$), $1,785{\pm}180Ma$ ($^{143}Nd/^{144}Nd$ 초기치 = $0.51003{\pm}0.00016,\;2{\sigma}$; ${\varepsilon}_{Nd}(T)=-5.9$)로서, 초기 ${\varepsilon}_{Nd}$ 값은 우백질 화강암의 마그마가 지각 물질로부터 기원되었음을 지시해준다. 특히 초기 $^{143}Nd/^{144}Nd$ 비를 토대로 한 한반도의 선캠브리아기 기반암과 중국내 북중국지괴 혹은 남중국지괴와의 비교에서는, 영남육괴의 선캠브리아기 기반암은 북중국 지과와 유사한 Nd 동위원소 지구화학적 특성을 갖는 기원물질로부터 유래되었음을 지시해준다.
이 논문에서는 영남육괴 북동부에 위치한 덕구온천지역 주변 우백질 화강암의 주성분조성, 희토류원소를 포함한 미량원소의 함량 그리고 Sm-Nd과 Rb-Sr 동위원소비를 토대로 덕구지역 주변에 분포하는 우백질 화강암의 생성시기, 조구조 환경과 중국대륙과의 연관성에 대해 토의하였다. 희토류원소 분포도는 Eu의 이상과 분포도의 형태에 따라 3종류로 분류되며, $SiO_2$의 함량과도 연관성이 깊다. 이와 같은 특성은 동일기원 마그마내 장석의 분화과정에 의한 것임을 지시해주는 것이다. 영남육괴 북동부의 덕구지역 주변 우백질 화강암의 Rb-Sr 및 Sm-Nd의 등시선 연대는 각각 $1,735{\pm}260Ma$ ($^{87}Sr/^{86}Sr$ 초기치 = $0.702{\pm}0.046,\;2{\sigma}$), $1,785{\pm}180Ma$ ($^{143}Nd/^{144}Nd$ 초기치 = $0.51003{\pm}0.00016,\;2{\sigma}$; ${\varepsilon}_{Nd}(T)=-5.9$)로서, 초기 ${\varepsilon}_{Nd}$ 값은 우백질 화강암의 마그마가 지각 물질로부터 기원되었음을 지시해준다. 특히 초기 $^{143}Nd/^{144}Nd$ 비를 토대로 한 한반도의 선캠브리아기 기반암과 중국내 북중국지괴 혹은 남중국지괴와의 비교에서는, 영남육괴의 선캠브리아기 기반암은 북중국 지과와 유사한 Nd 동위원소 지구화학적 특성을 갖는 기원물질로부터 유래되었음을 지시해준다.
Here we report major element composition, trace and rare earth element abundance, Sm-Nd and Rb-Sr isotopic composition from Deokgu leucogranite. Chondrite-normalized REE pattern and its Eu anomaly are divided into 3 types systematically, and have close relationship with $SiO_2$ contents. ...
Here we report major element composition, trace and rare earth element abundance, Sm-Nd and Rb-Sr isotopic composition from Deokgu leucogranite. Chondrite-normalized REE pattern and its Eu anomaly are divided into 3 types systematically, and have close relationship with $SiO_2$ contents. Such geochemical characteristic indicates that the leucogranite was derived by feldspar fractionation from a common source magma. Sm-Nd and Rb-Sr whole rock ages are $1,785{\pm}180Ma$ (initial $^{143}Nd/^{144}Nd\;ratio=0.51003{\pm}0.00016,\;2{\sigma}$; ${\varepsilon}_{Nd}(T)=-5.9$) and $1,735{\pm}260Ma$ (initial $^{87}Sr/^{86}Sr\;ratio=0.702{\pm}0.046,\;2{\sigma}$), respectively. Initial ${\varepsilon}_{Nd}$ value indicates that the magma should be derived from the crustal material. This initial ${\varepsilon}_{Nd}$ value also corresponds well with those from the Precambrian granitoids from North-China Craton rather than those of South-China Craton.
Here we report major element composition, trace and rare earth element abundance, Sm-Nd and Rb-Sr isotopic composition from Deokgu leucogranite. Chondrite-normalized REE pattern and its Eu anomaly are divided into 3 types systematically, and have close relationship with $SiO_2$ contents. Such geochemical characteristic indicates that the leucogranite was derived by feldspar fractionation from a common source magma. Sm-Nd and Rb-Sr whole rock ages are $1,785{\pm}180Ma$ (initial $^{143}Nd/^{144}Nd\;ratio=0.51003{\pm}0.00016,\;2{\sigma}$; ${\varepsilon}_{Nd}(T)=-5.9$) and $1,735{\pm}260Ma$ (initial $^{87}Sr/^{86}Sr\;ratio=0.702{\pm}0.046,\;2{\sigma}$), respectively. Initial ${\varepsilon}_{Nd}$ value indicates that the magma should be derived from the crustal material. This initial ${\varepsilon}_{Nd}$ value also corresponds well with those from the Precambrian granitoids from North-China Craton rather than those of South-China Craton.
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문제 정의
이 논문에서는 영남육괴 북동부의 덕구온천지구 주변에 분포하는 우백질 화강암에 대한 주성분조성, 희토류원소를 포함한 미량원소 함량, 그리고 Rb-Sr 및 Sm-Nd 동위원소 조성을 보고함으로써, 덕구온천수의 용존성분 및 온천수의 생성기원을 밝혀내기 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 또한 우백질 화강암의 생성연대 및 조구조 조건 그리고 중국대륙내 선캠브리아기 기반암의 기원물질과 영남육괴의 기반암의 기원 물질의 Nd 동위원소의 특성을 비교함으로써 영남육괴를 포함한 한반도의 선캠브리아기 지각진화사를 밝혀내는 기초자료를 제공하고자 한다.
본 연구는 한국지질자원연구원 기본사업인 ‘저온 지열 열병합 발전에 활용가능한 심부 지열수 자원 확보 기술 개발’과제의 일환으로 수행되었다.
이 논문에서는 영남육괴 북동부의 덕구온천지구 주변에 분포하는 우백질 화강암에 대한 주성분조성, 희토류원소를 포함한 미량원소 함량, 그리고 Rb-Sr 및 Sm-Nd 동위원소 조성을 보고함으로써, 덕구온천수의 용존성분 및 온천수의 생성기원을 밝혀내기 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 또한 우백질 화강암의 생성연대 및 조구조 조건 그리고 중국대륙내 선캠브리아기 기반암의 기원물질과 영남육괴의 기반암의 기원 물질의 Nd 동위원소의 특성을 비교함으로써 영남육괴를 포함한 한반도의 선캠브리아기 지각진화사를 밝혀내는 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
연대측정을 위한 Nd, Sm, Sr, Rb의 함량과 Nd, Sr 동위원소비는 한국기초과학지원연구원의 열이온화 질량분석기 (VG Sector 54-30)를 이용하여 측정하였다. NIST987 Sr 표준시료의 30회 반복측정에 의한 87Sr/86Sr비는 0.
대상 데이터
채취된 암석내 주성분원소는 한국지질자원연구원의 XRF(Shimadzu MXF-2300), 희토류원소와 미량원소는 ICP-MS (Elan 6100, Perkin-Elmer Ltd.)를 이용하여 분석하였다. 주성분의 분석오차는 3%이내이고 미량원소와 희토류원소의 경우 분석오차는 저어콘과 같이 산 분해가 어려운 원소를 제외하면 모두 10% 이내인 것으로 판단된다 (이승구 외, 2005).
성능/효과
4a), 2) Eu의 부 (-)의 이상이 상대적으로 작으면서 경희토류(LREE)가 부화되어 있고, 중희토류(HREE)는 거의 수평에 가까운 (DG5, DG-C) 희토류원소 분포도 (Fig. 4b), 그리고 3) 다소 미약한 Eu의 부(-)의 이상과 완만한 기울기의 희토류원소 분포도 특성 (Fig. 4c)을 보여주는 화강암과 같이 크게 3종류로 나뉘어진다. 원시맨틀성분으로 규격화한 거미변화도의 경우, Ba, Nb, Sr, P2O5, Zr, Eu, TiO2 등의 원소에서 결핍된 양상을 보여준다.
후속연구
(2011)의 결론과는 다른 결과이다. 따라서 Lee et al. (2011)이 보고한 덕구 지역 온천수의 87Sr/86Sr값의 지구화학적 의의를 보다 명확히 밝혀내기 위해서는 우백질 화강암내 구성 광물 특히 장석류에서의 87Sr/86Sr 값에 대한 추가연구가 필요하다고 본다.
(2005) 는 이들 암체들로부터의 Nd 동위원소 초기치를 토대로 영남육괴 선캠브리아기 기반암의 기원물질이 남중국 지괴(South China Block)보다는 북중국 지괴(North China Block)의 선캠브리아기 기반암의 기원물질과 더 연관성을 갖는다고 보고한 바 있다. 이 연구에서의 덕구온천 주변 우백질 화강암 또한 영남육괴 북동부에 분포하는 선캠브리아기 화강암체이므로 Lee et al. (2005)이 제안과 일치하는 Nd 동위원소 특성을 보여주어야 할 것이다. Fig.
7c 의 de-la Roche R1-R2 도면에서는 후기 조산운동의 영역에 도시되고 있다. 이와 같은 지구화학적 특성을 토대로 볼 때, 덕구온천 주변 우백질 화강암 생성시의 조구조 환경은 충돌대와 연관이 깊은 것으로 판단할 수 있지만, 현재의 시료들의 위치가 Fig. 1에서 볼 수 있는 바와 같이 홍제사 화강암과의 경계 부근에 모두 밀집한 관계로, 보다 명확한 결론을 유추하기 위해서는 우백질 화강암 전체에 대한 조사 뿐만 아니라 주변의 홍제사 화강암에 대한 지구화학적 조사가 필요하다고 본다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
영남육괴 북동부의 덕구온천의 온천수는 87Sr/86Sr값이 0.729034 로 0.705652-0.725420의 범위의 87Sr/86Sr값을 갖는 한반도내 다른 지역의 온천수보다 높은데 이는 무엇을 지시한다고 볼 수 있는가?
725420의 범위의 87Sr/86Sr값을 갖는 한반도내 다른 지역의 온천수보다 높다. 이는 덕구온천수의 대수층을 함유하고 있는 암석의 Sr 동위원소 지구화학적 특성이, 한반도내 다른 온천지역내에서 온천수를 함유하는 암석의 지구화학적 특성과는, 다르다는 것을 지시해준다고 볼 수 있다.
지하수내 Na, Ca, Sr 등과 같은 용존성분은 어떤 결과로 생겨났는가?
지하수내 Na, Ca, Sr 등과 같은 용존성분은 물-암석 반응의 결과로서, 지하수에서의 87Sr/86Sr값은 물속의 용질의 기원에 대한 정보를 제공해주며(Gosselin et al., 2004), 특히 심성암지역에서의 심부지하수내 87Sr/86Sr값은 사장석과의 반응에 의한 결과로서 알려져 있다(Franklyn et al.
우리나라의 고온성 온천수 지역의 대부분은 무엇과 밀접한 연관성이 있는가?
우리나라의 고온성 온천수 지역은 대부분이 중생대 화강암류의 분포와 밀접한 연관성을 보여준다 (정봉일, 1983; 김규한과 최현정, 1998; Lee et al., 2011).
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