[논문]한반도 지각암류의 지구화학적 특성

이승구; 김동연

doi:10.7854/jpsk.2012.21.2.113

한반도 지각암류의 지구화학적 특성
Geochemical Composition of the Continental Crust in Korean Peninsula 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.21 no.2 = no.68, 2012년, pp.113 - 128

이승구 (한국지질자원연구원 국토지질연구본부) , 김동연 (한국지질자원연구원 국토지질연구본부)

초록
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대륙지각의 화학조성은 지각의 형성과 진화에 대한 이해 및 대륙지각내에서 발생된 여러 과정을 정량화하는데 있어서 중요한 역할을 한다. 이 논문에서는 1990년대 이후 보고된 한반도내 화성암류와 퇴적암류의 지구화학적 자료를 토대로 한반도를 구성하고 있는 대륙지각의 화학조성을 지질시대별로 살펴보았다. 평균상부지각조성을 기준으로 한반도에서의 생성시기별 상부지각의 지구화학적 특성을 비교해보았을 때, 트라이아스기의 화강암이 다른 시대와 비교해서 일부 원소에서 현저하게 부화되었거나 결핍된 특성을 보여주었다. 또한 선캠브리아기와 쥬라기 이후의 화강암은 매우 유사한 주성분, 미량성분, 희토류원소의 지구화학적 특성을 보여준다. 하부지각의 지구화학적 특성을 지시해주는 선캠브리아기 고변성도 편마암의 희토류원소 및 미량원소의 지구화학적 특징은 쥬라기 이후 상부지각을 형성한 화강암의 희토류원소 및 미량원소의 지구화학적 특징과 유사한 특징을 보여주는데, 이는 이들 변성암류가 중생대 쥬라기 이후 화강암질 마그마의 기원물질이 되었을 가능성을 지시해준다. 반면에 한반도내 중생대 트라이아스기의 상부지각의 기원물질은 선캠브리아기나 쥬라기 이후의 상부지각을 형성한 기원물질과는 다른 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The chemical composition of the continental crust play an important role in understanding of crustal formation and evolution and quantifying other processes taking place within continental crust. We summarized geochemical data reported in the previous literature for the crustal rocks in the Korean Peninsula and divided their chemical composition into geologic time scale. In the variation diagram normalized by average composition of the upper crustal rocks, the geochemical characteristics of the upper crust during Triassic period is different from those of the upper crustal rocks after Jurassic period or before Precambrian. However, the geochemical characteristics of the Jurassic and Precambrian period are similar each other. Our summarized data indicate that the source material of Triassic upper crust may be different from that of Jurassic or Precambrian upper crust.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그리고 현재까지 보고된 한반도내 화강암의 지구화학적 특성을 토대로 판단해 볼 때, 중생대 트라이아스기와 고생대의 한반도 상부지각을 형성한 지각기원물질은 중생대 이후에 형성된 상부지각 구성 암석의 기원물질과는 지구화학적으로 달랐을 가능성이 크다. 앞에서도 언급한 바와 같이, 이 논문에서는 1990년대 이후 발표된 비교적 신뢰성 있는 미량원소 분석자료를 이용하여 정리하였다. 논문 정리과정에서 드러난 한반도 상하부 지각을 형성한 기원물질의 차이 특히 한반도내 상부지각 중 중생대 트라이아스기 및 고생대의 상부지각과 중생대 쥬라기 이후의 상부지각의 화학조성상의 차이에 대해 명확히 밝혀내기 위한 추가 연구가 필요하다고 본다.
이 논문에서는 현재까지 보고된 한반도 지각의 여러 구성 암석들에 대한 지구화학적 자료 특히 희토류원소와 미량원소자료를 토대로, 한반도 남부에서의 상부지각, 하부지각, 지각전체의 화학조성을 시대별 혹은 암상별로 정리·비교하여 한반도를 구성하고 있는 지각의 지구화학적 특징을 고찰하고자 한다.
한반도 지각을 구성하고 있는 암석들에 대해 1990년대 이후에 발표된 화학조성자료를 토대로 한반도 중남부지각의 지구화학적 특성을 밝혀내고자 하였다. 한반도의 하부지각의 지구화학적 특성을 대표하는 고변성도 편마암의 자료를 토대로 정리한 희토류원소 분포도와 거미도는 중생대 화강암류로부터 정리된 희토류원소 분포도 및 거미도와 유사한 양상을 보여주었다.

제안 방법

2 참조). 이와 같은 암석분포를 토대로 한반도 지각의 화학조성상 특성을 살펴보기 위해, 이 논문에서는 한반도의 상부지각의 화학조성특성을 밝혀내는 데는 SiO₂의 함량(65% 기준) 및 암상분류에 따라 화강암, 섬록암(화강섬록암 포함)과 같은 심성암류와 셰일 혹은 이암과 같은 세립질 퇴적암류를 이용하였고, 하부지각의 화학조성 추정에는 앰피볼라이트 혹은 그래뉼라이트상의 변성암류를 이용하였다. 또한 지각전체의 평균화학조성을 추적함에 있어서는 안산암을 이용하였다.
분석자료의 신뢰도 및 국내의 분석기술을 고려하여 자료수집에는 1990년대 이후에 발표된 것만을 활용하였다. 자료해석에는 대륙지각의 평균화학조성을 비교한 Fig.1과 같이 PAAS의 희토류원소 함량과 원시맨틀의 미량원소 함량을 기준값으로 사용하였다.

대상 데이터

또한 지각전체의 평균화학조성을 추적함에 있어서는 안산암을 이용하였다. 그리고 지각과 맨틀의 화학조성의 차이를 비교하기 위한 한반도내 맨틀의화학조성 추적에는 현무암자료를 이용하였다. 분석자료의 신뢰도 및 국내의 분석기술을 고려하여 자료수집에는 1990년대 이후에 발표된 것만을 활용하였다.
이와 같은 암석분포를 토대로 한반도 지각의 화학조성상 특성을 살펴보기 위해, 이 논문에서는 한반도의 상부지각의 화학조성특성을 밝혀내는 데는 SiO₂의 함량(65% 기준) 및 암상분류에 따라 화강암, 섬록암(화강섬록암 포함)과 같은 심성암류와 셰일 혹은 이암과 같은 세립질 퇴적암류를 이용하였고, 하부지각의 화학조성 추정에는 앰피볼라이트 혹은 그래뉼라이트상의 변성암류를 이용하였다. 또한 지각전체의 평균화학조성을 추적함에 있어서는 안산암을 이용하였다. 그리고 지각과 맨틀의 화학조성의 차이를 비교하기 위한 한반도내 맨틀의화학조성 추적에는 현무암자료를 이용하였다.
그리고 지각과 맨틀의 화학조성의 차이를 비교하기 위한 한반도내 맨틀의화학조성 추적에는 현무암자료를 이용하였다. 분석자료의 신뢰도 및 국내의 분석기술을 고려하여 자료수집에는 1990년대 이후에 발표된 것만을 활용하였다. 자료해석에는 대륙지각의 평균화학조성을 비교한 Fig.

이론/모형

, 1990; Hart et al.,1990; Miller and Christensen, 1994; Ketcham, 1996)나 2) 심부로부터 운반된 그래뉼라이트상의 포획물(Rudnick, 1992)을 이용하거나 3) 지진파를 이용한 원격탐사법(Christensen and Mooney, 1995; Rudnick and Fountain, 1995)을 이용하여 추정한다. 하지만 상부지각에 대해서는 화학조성의 평균치를 구함에 있어서, 지표에서의 대표암석의 면적비율을 고려해 전체의 화학조성을 계산할 수가 있다.

성능/효과

Figs. 4a와 4b에서 볼 수 있는 바와 같이 중생대 셰일 및 고생대 이암에서의 희토류원소 분포도는 (La/Yb)_N이 1.24에서 1.41정도로 비교적 편평한 양상을 보여주며, Eu 이상도 거의 존재하지 않는다. 이는 한반도내 퇴적암류의 화학조성 특히 희토류원소 조성이 평균적인 대륙지각과 유사하다는 것을 지시해주는 것이다.
그리고 고변성도의 편마암으로부터 판단할 수 있는 하부지각의 지구화학적 특성을 볼 때, 비록 논문에 인용된 자료의 정확성 및 신뢰도에 대한 검토는 충분하게 이루어지는 않았지만, 고변성도의 편마암류가 보여주는 희토류원소와 거미도는 이들 암석들이 중생대 쥬라기 이후의 화강암류를 형성한 마그마의 기원물질이었을 가능성이 높음을 지시해준다고 볼 수 있다. 향 후, 보다 신뢰도 및 정확도가 높은 미량성분 함량자료와 Sr, Nd 동위원소와 같은 추가자료의 확보를 통한 보다 세밀하고 체계적인 연구가 필요하다고 본다.
한반도 지각을 구성하고 있는 암석들에 대해 1990년대 이후에 발표된 화학조성자료를 토대로 한반도 중남부지각의 지구화학적 특성을 밝혀내고자 하였다. 한반도의 하부지각의 지구화학적 특성을 대표하는 고변성도 편마암의 자료를 토대로 정리한 희토류원소 분포도와 거미도는 중생대 화강암류로부터 정리된 희토류원소 분포도 및 거미도와 유사한 양상을 보여주었다. 이는 선캠브리아기의 암석들이 중생대 쥬라기 이후에 생성된 화강암류의 기원물질이었을 가능성이 높음을 지시해주고 있다고 판단된다.

후속연구

, 1990; Miller and Christensen, 1994; Ketcham, 1996). 대륙지각의 평균적인 화학조성은 1) 지표에 노출된 상부지각물질의 평균적인 화학조성, 2) 하부지각 생성 후의 조구조운동에 의해 상승하였다고 여겨지는 백립암상암체의 평균화학조성, 3) 하부지각에 대해 얻어진 지진파속도 구조와 암석에 대한 지진파속도 실험자료와의 비교, 4) 관찰된 지각열류량에 적합한 암종의 해석 등의 자료를 토대로 추정할 수가 있다. 하지만 2)에서 4)의 방법으로는 하부지각에 대한 정확한 정보를 얻는 것이 어렵기 때문에 추정치의 오류폭이 매우 크다.
앞에서도 언급한 바와 같이, 이 논문에서는 1990년대 이후 발표된 비교적 신뢰성 있는 미량원소 분석자료를 이용하여 정리하였다. 논문 정리과정에서 드러난 한반도 상하부 지각을 형성한 기원물질의 차이 특히 한반도내 상부지각 중 중생대 트라이아스기 및 고생대의 상부지각과 중생대 쥬라기 이후의 상부지각의 화학조성상의 차이에 대해 명확히 밝혀내기 위한 추가 연구가 필요하다고 본다.
대륙지각은 약 40억년에 걸친 형성과 발달의 과정을 겪은 집적체로서 표층부의 상부지각의 평균화학조성은 안산암질 또는 화강섬록암질이고, 불호정성 원소들이 부화되어 있으며 호정성 원소들은 결핍되어 있다. 이와 같은 불호정성 및 호정성원소들의 분포는 지각구성암석의 기원암의 지구화학적 특성을 밝혀내는데 유용한 정보를 제공해준다. 희토류원소의 분포도 또한 지각구성암석이 어떠한 기원물질로부터 분화되어 왔는지를 이해하는데 유용한 도구로 활용되어져왔다.
그리고 고변성도의 편마암으로부터 판단할 수 있는 하부지각의 지구화학적 특성을 볼 때, 비록 논문에 인용된 자료의 정확성 및 신뢰도에 대한 검토는 충분하게 이루어지는 않았지만, 고변성도의 편마암류가 보여주는 희토류원소와 거미도는 이들 암석들이 중생대 쥬라기 이후의 화강암류를 형성한 마그마의 기원물질이었을 가능성이 높음을 지시해준다고 볼 수 있다. 향 후, 보다 신뢰도 및 정확도가 높은 미량성분 함량자료와 Sr, Nd 동위원소와 같은 추가자료의 확보를 통한 보다 세밀하고 체계적인 연구가 필요하다고 본다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대륙지각이 가지는 역할은 무엇인가?	핵은 주로 금속철, 맨틀은 마그네슘 규산염광물인 감람석과 휘석이 주성분인 감람암으로 구성되어 있는 반면에, 지각은 매우 복잡한 물질로 구성되어 있다. 그리고 대륙지각은 지구 전체의 물질수지 계산과 지구의 열구조를 평가함에 있어서 중요한 역할을 한다. 대륙지각은 규산염지구 전체의 0.
	대륙지각의 화학조성의 역할은 무엇인가?	대륙지각의 화학조성은 지각의 형성과 진화에 대한 이해 및 대륙지각내에서 발생된 여러 과정을 정량화하는데 있어서 중요한 역할을 한다. 이 논문에서는 1990년대 이후 보고된 한반도내 화성암류와 퇴적암류의 지구화학적 자료를 토대로 한반도를 구성하고 있는 대륙지각의 화학조성을 지질시대별로 살펴보았다.
	불호정성 및 호정성원소들의 지각 구성암석내 분포도가 암석이 어떠한 초기기원물질로부터 분화되어 왔는지를 판단할 수 있는 근거가 되는 이유는 무엇인가?	대륙지각은 규산염지구 전체의 0.6% 정도를 차지하지만 열생성원소와 방사성기원 동위원소계(Rb-Sr, UPb, Sm-Nd, Lu-Hf)를 포함하는 불호정성 원소(액상농집원소, incompatible element)를 다량(20-70%) 함유하고 있다(Rudnick and Gao, 2003). 이와 같은 불호정성 및 호정성원소들의 지각 구성암석내 분포도는 암석이 어떠한 초기기원물질로부터 분화되어 왔는지를 판단할 수 있는 근거가 된다(Gill, 2010).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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