안동 초염기성암 복합체에서 발견된 함금운모 사방휘석암의 산출과 광물학적 특성을 보고한다. 사방휘석암은 복합체 내에서 1 m 내외 두께의 층상암체로 산출되며, 대부분 조립 자형-반자형 사방휘석으로 구성되어 있다. 소량광물로서 단사휘석, 금운모, 사장석이 미량의 크롬스피넬, 펜틀란다이트, 인회석, 저어콘과 함께 수반된다. 단사휘석은 사방휘석 내에 용리되어 있거나, 후기에 사방휘석 간극을 충전한다. 전자현미분석에 의하면 사방휘석과 단사휘석은 각각 엔스태타이트와 투휘석이며, 시료별 조성 차이가 거의 없다. 금운모와 사장석도 사방휘석의 간극을 충전하며 거의 일정한 조성을 보인다. 후기변질작용으로 사방휘석, 단사휘석, 사장석이 각각 활석, 각섬석, 사문석으로 변질되었다. 사방휘석암은 초염기성 마그마로부터 분별결정작용으로 생성된 것으로 보인다. 현재 미상인 안동 초염기성암 복합체의 지질시대가 사방휘석암의 금운모와 저어콘에 대한 연대측정으로 규명될 것으로 기대된다.
안동 초염기성암 복합체에서 발견된 함금운모 사방휘석암의 산출과 광물학적 특성을 보고한다. 사방휘석암은 복합체 내에서 1 m 내외 두께의 층상암체로 산출되며, 대부분 조립 자형-반자형 사방휘석으로 구성되어 있다. 소량광물로서 단사휘석, 금운모, 사장석이 미량의 크롬 스피넬, 펜틀란다이트, 인회석, 저어콘과 함께 수반된다. 단사휘석은 사방휘석 내에 용리되어 있거나, 후기에 사방휘석 간극을 충전한다. 전자현미분석에 의하면 사방휘석과 단사휘석은 각각 엔스태타이트와 투휘석이며, 시료별 조성 차이가 거의 없다. 금운모와 사장석도 사방휘석의 간극을 충전하며 거의 일정한 조성을 보인다. 후기변질작용으로 사방휘석, 단사휘석, 사장석이 각각 활석, 각섬석, 사문석으로 변질되었다. 사방휘석암은 초염기성 마그마로부터 분별결정작용으로 생성된 것으로 보인다. 현재 미상인 안동 초염기성암 복합체의 지질시대가 사방휘석암의 금운모와 저어콘에 대한 연대측정으로 규명될 것으로 기대된다.
Phlogopite-bearing orthopyroxenite occurs in Andong ultramafic complex in a planar body of about 1 meter thick, and consists mostly of coarse subhedral to euhedral orthopyroxene crystals. Minor minerals are clinopyroxene, phlogopite, and plagioclase with trace chromian spinel, pentlandite, apatite, ...
Phlogopite-bearing orthopyroxenite occurs in Andong ultramafic complex in a planar body of about 1 meter thick, and consists mostly of coarse subhedral to euhedral orthopyroxene crystals. Minor minerals are clinopyroxene, phlogopite, and plagioclase with trace chromian spinel, pentlandite, apatite, and zircon. Clinopyroxene occurs as either exolution lamella or interstitial fillings with phlogopite and plagioclase. Electron microprobe analysis showed that orthopyroxenes are entatite, while clinopyroxenes are diopside with little chemical variation through samples. Hydrous alteration resulted in the formation of talc, amphibole, and serpentine from orthopyroxene, clinopyroxene, and plagioclase, respectively. The orthopyroxenite was probably formed by the fractional crystallization of the ultramafic magma. Radiogenic dating of phlogopite and zircon of the orthopyroxenite would reveal the age of the Andong ultramafic complex.
Phlogopite-bearing orthopyroxenite occurs in Andong ultramafic complex in a planar body of about 1 meter thick, and consists mostly of coarse subhedral to euhedral orthopyroxene crystals. Minor minerals are clinopyroxene, phlogopite, and plagioclase with trace chromian spinel, pentlandite, apatite, and zircon. Clinopyroxene occurs as either exolution lamella or interstitial fillings with phlogopite and plagioclase. Electron microprobe analysis showed that orthopyroxenes are entatite, while clinopyroxenes are diopside with little chemical variation through samples. Hydrous alteration resulted in the formation of talc, amphibole, and serpentine from orthopyroxene, clinopyroxene, and plagioclase, respectively. The orthopyroxenite was probably formed by the fractional crystallization of the ultramafic magma. Radiogenic dating of phlogopite and zircon of the orthopyroxenite would reveal the age of the Andong ultramafic complex.
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문제 정의
그렇지만 안동 초염기성암 복합체의 형성 시기가 아직 규명되지 않아서, 지체구조적 해석이 현재 매우 제한적이다. 저자들은 연대미상인 안동 초염기성암 복합체의 광물학적 연구를 수행중이며, 이 과정에서 대부분 사방휘석으로 구성되어 있고 연대측정이 가능한 광물들을 함유한 사방휘석암(orthopyroxenite)을 발견하여 그 산상 및 광물학적 특성을 보고자 한다.
가설 설정
Note geological hammer in the circle. (b) Orthopyroxenite collapsing readily to angular blocks of light greenish yellow color. (c) Coarse granular orthopyroxenite including reddish brown phlogiopite flakes.
제안 방법
전암화학분석은 Activation Laboratories에 의뢰하여 유도결합플라즈마 방출 분광분석, 유도결합플라즈마 질량 분광 분석, 중성자활성분석, Fe2+ 적정 등의 분석법을 복합적으로 적용하여 실시하였다. 그 외 극미립 변질 광물의 동정을 위하여 RIGAKU Ultima 기종을 사용하여 분말 X선 회절분석을 실시하였다.
주사전자현미경은 TESCAN VEGA LMU 기종을 이용하였고, 광물화학분석은 경상대학교 공동실험실습관의 JXA-8100을 이용하여 실시하였다. 박편상에서 광물조성 결정은 광학현미경 디지털 영상을 촬영한 후, 이미지분석법으로 각 광물의 면적을 측정하는 방법으로 실시하였다. 원광물들이 부분적으로 변질되어 있지만, 가상형태로 가장자리만 교대되어 있기 때문에 원광물의 면적을 측정하는 것은 어렵지 않았다.
시편의 연마박편을 제작하여 광학현미경과 주사전자현미경으로 광물들의 산출 상태를 관찰하였으며, 주요 광물인 휘석 및 금운모와 변질광물들에 대하여 전자현미분석기(EPMA)를 이용한 광물화학분석을 실시하였다. 주사전자현미경은 TESCAN VEGA LMU 기종을 이용하였고, 광물화학분석은 경상대학교 공동실험실습관의 JXA-8100을 이용하여 실시하였다.
원광물들이 부분적으로 변질되어 있지만, 가상형태로 가장자리만 교대되어 있기 때문에 원광물의 면적을 측정하는 것은 어렵지 않았다. 전암화학 분석은 약 300 g의 시료를 분쇄하여, 주원소 및 미량원소 화학분석을 실시하였다. 전암화학분석은 Activation Laboratories에 의뢰하여 유도결합플라즈마 방출 분광분석, 유도결합플라즈마 질량 분광 분석, 중성자활성분석, Fe2+ 적정 등의 분석법을 복합적으로 적용하여 실시하였다.
전암화학 분석은 약 300 g의 시료를 분쇄하여, 주원소 및 미량원소 화학분석을 실시하였다. 전암화학분석은 Activation Laboratories에 의뢰하여 유도결합플라즈마 방출 분광분석, 유도결합플라즈마 질량 분광 분석, 중성자활성분석, Fe2+ 적정 등의 분석법을 복합적으로 적용하여 실시하였다. 그 외 극미립 변질 광물의 동정을 위하여 RIGAKU Ultima 기종을 사용하여 분말 X선 회절분석을 실시하였다.
대상 데이터
절단면에서 조립의 사방휘석과 세립의 사방휘석이 점이적으로 교호하는 현상도 관찰할 수 있으며, 원물질이 감람석인 흑색의 사문암이 사방휘석 암의 균열을 따라 관입되어 있다(그림 2d). 다수의 사방휘석암을 사문암 채굴장에서 채취하였으나, 그 중 변질 정도가 낮은 풍산 채굴장의 PS103A 및 신립 채굴장의 SRP100B를 분석시편으로 선정하였다.
주사전자현미경은 TESCAN VEGA LMU 기종을 이용하였고, 광물화학분석은 경상대학교 공동실험실습관의 JXA-8100을 이용하여 실시하였다.
성능/효과
그 외 소량 변질광물들의 분석결과, 활석에 FeO가 7.3∼10.1% 정도 함유되어 있었고, 각섬석은 양기석이며, 사장석을 교대하는 백운모는 층간양이온인 Na : K의 비율이 거의 1:1로서 Na가 풍부하였다.
안동 사문암체에 대한 광물학적 분석 결과, 감람석이 심하게 극미립 사문석화되었으나, 단사휘석은 잔류하거나 투각섬석-양기석으로 변질되었다. 따라서 사문암의 단사휘석 또는 이를 교대한 각섬석 유사 반정의 함량으로부터 원암인 페리도타이트의 상세한 암종 구분도 가능할 것으로 보인다. 저자들의 현재까지 분석 결과에 의하면 안동 사문암체의 원암인 페리도타이트은 다양한 비율의 감람석과 휘석으로 구성되어 있으며, 소규모이지만, 감람석 반려암이나 휘석암도 발견되었다.
박편상에서 두 시료의 원광물조성을 정량한 결과, 신립시편(SRP100B)의 경우 사방휘석 94.3%, 단사휘석 5.4%, 사장석, 1.8%, 금운모 0.2%였으며, 풍산시편(PS103A)은 사방휘석 89.0%, 단사휘석 5.6%, 금운모 5.4%이었다. 풍산시편에도 원래 사장석이 신립시편처럼 간극에 존재했던 것으로 보이지만 녹니석계열의 점토광물로 완전히 교대되어 있어서 계산에서 제외하였다.
분석값에서 계산한 휘석 3성 분계 단성분 조성은 En = 81.4(± 1.2)%, Fs = 16.0(± 0.9)%, Wo = 2.5(± 1.0)%로서, 분석된 휘석은 모두 사방휘석인 엔스태타이트(enstatite)이다.
그러나 그 함량은 1% 내외로 작을 것으로 추정된다. 사장석-사방휘석-단사휘석 3성분계에서 신립 및 풍산 휘석암의 사방휘석 함량은 각각 92.9% 및 94.1%, 감람석-사방휘석-단사휘석 3성분계에서 함량은 각각 94.1%와 94.6%이다. 따라서 이 두 휘석암은 Streckeisen(1973)의 초염기성암 분류에 의하면 사방휘석암이며, 금운모가 특징적으로 함유되어 있으므로 함금 운모 사방휘석암(phlogopite-bearing orthopyroxenite)으로 명명할 수 있다.
1 : 50,000 안동지질도에는 반려암으로 기재되었고, 그 후 여러 논문들에서 인용되었으나, 저자들의 최근 조사에 의하면 사문암의 주요 모암은 감람석과 휘석이 주구성 광물인 페리도타이트이다. 안동 사문암체에 대한 광물학적 분석 결과, 감람석이 심하게 극미립 사문석화되었으나, 단사휘석은 잔류하거나 투각섬석-양기석으로 변질되었다. 따라서 사문암의 단사휘석 또는 이를 교대한 각섬석 유사 반정의 함량으로부터 원암인 페리도타이트의 상세한 암종 구분도 가능할 것으로 보인다.
연마편의 후방산란 주사전자현미경 관찰로 광물의 미세구조 및 변질현상과 미량 광물의 산출상태를 확인할 수 있었다. 사방휘석 내에 용리된 단사휘석이 얇고 긴 렌즈모양으로 결정학적 방향을 따라 배열되어 있다(그림 5a).
따라서 사문암의 단사휘석 또는 이를 교대한 각섬석 유사 반정의 함량으로부터 원암인 페리도타이트의 상세한 암종 구분도 가능할 것으로 보인다. 저자들의 현재까지 분석 결과에 의하면 안동 사문암체의 원암인 페리도타이트은 다양한 비율의 감람석과 휘석으로 구성되어 있으며, 소규모이지만, 감람석 반려암이나 휘석암도 발견되었다.
후속연구
사방휘석암은 초염기성암 마그마로부터 분별결정작용으로 생성된 것으로 보인다. 현재 사방휘석암의 금운모와 저어콘에 대한 연대측정이 수행중이며, 그동안 미상이었던 안동 초염기성암 복합체의 형성시기가 규명될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
초염기성암은 대부분 심한 사문암화작용을 받는데, 비교적 신성한 상태로 보존되어 있는 경우는?
, 2010; Choi, 2012). 암체규모로 분포하는 초염기성암은 대부분 심한 사문암화작용을 받아서 원암의 광물 조성, 화학조성, 조직을 판별하기 어렵지만, 현무암 내 포획암으로 산출되는 경우에는 비교적 신선한 상태로 보존되어 있어서 여러 가지 암석학적 및 지화학적 연구들이 이루어진 바 있다. 초염기성 포획암의 연구결과를 종합하면(Choi, 2012), 초염기성암의 암종은 대부분 광물조성상 감람석(40∼83%), 사방휘석(14∼32%), 단사휘석(2∼23%), 첨정석(0.
암석학적으로 초염기성암을 연구했을 때 어떤 정보를 얻을 수 있는가?
국내에 분포하는 초염기성암은 한반도와 그 주변 지각의 하부를 구성하는 암석질 맨틀에 대한 정보를 제공하거나, 지체구조 진화에 대한 단서를 제공하므로 암석학적으로 활발히 연구되고 있다(Park, 2010). 그러나 초염기성암의 산출규모는 매우 빈약하며, 안동, 홍성, 청양, 울산 일원에 수 km 이하의 소규모암체로 분포하며(Hwang et al.
초염기성암 소규모 암체의 연속 추적이 어려운 이유는?
초염기성압 복합체는 고결된 후, 현위치에 정치하기까지 반복적인 변형작용을 받아서 내부적으로 많은 소규모 단층, 파쇄대, 절리들이 발달되어 있다. 채굴장(신립 및 풍산) 노두는 매우 신선하긴 하지만, 거의 수직인 경사, 그리고 절리를 따라 떨어지는 각력 낙석으로 인하여 소규모 암체의 연속 추적이 어려운 형편이다.
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