[논문]남원화강암과 순창화강암의 SHRIMP U-Pb 연령

조희제; 박계헌; 이기욱

doi:10.7854/jpsk.2013.22.2.197

남원화강암과 순창화강암의 SHRIMP U-Pb 연령
SHRIMP U-Pb Ages of the Namwon and Sunchang Granites 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.22 no.2, 2013년, pp.197 - 208

조희제 (부경대학교 일반대학원 지구환경시스템과학부 지구환경과학전공) , 박계헌 (부경대학교 환경해양대학 지구환경과학과) , 이기욱 (한국기초과학지원연구원 환경과학연구부)

초록
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남원화강암과 순창화강암은 한반도의 남서부에서 각각 영남육괴와 옥천변성대를 관입하고 있는 인접암체이다. 이 연구에서는 가장 신뢰도가 높은 연령 분석방법으로 평가되는 SHRIMP를 이용하여 남원화강암과 순창화강암체의 저어콘 U-Pb 연대측정을 실시하였다. 그 결과 남원화강암체로부터 $185.8{\pm}0.9(2{\sigma})$ Ma의 정치연령을 구하였다. 한편 순창화강암체의 북부지역으로부터는 $175.0{\pm}2.0(2{\sigma})$ Ma, 그리고 중부지역으로부터는 $179.8{\pm}0.9(2{\sigma})$ Ma의 연령을 구하였으며, 순창화강암체의 분석자료 전체로부터는 $177.4{\pm}1.3(2{\sigma})$ Ma의 평균연령이 계산되었다. 이러한 결과는 순창화강암에 현저한 변형을 초래한 호남전단대의 활동이 약 175Ma 이후에도 일어났음을 확인해준다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Namwon and Sunchang granites are neighbouring plutons intruding the Yeongnam massif and the Okcheon metamorphic belt, respectively in the southwestern part of the Korean peninsula. In this study, SHRIMP zircon U-Pb ages are determined from these plutons. The results show that the emplacement age of the Namwon granite is $185.8{\pm}0.9(2{\sigma})$ Ma. We obtained $175.0{\pm}2.0(2{\sigma})$ Ma from the northern part and $179.8{\pm}0.9(2{\sigma})$ Ma from the central part of the Sunchang granite, yielding $177.4{\pm}1.3(2{\sigma})$ Ma as the average age of the pluton. Such age results confirm that the Honam shear zone, which cause marked deformation of the Sunchang granite, was active after ca. 175 Ma.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

(2010)은 열이온화질량분석기(Thermal Ionization Mass Spectrometer, TIMS)를 이용한 U-Pb 연대자료를 중심으로 그 결과에 대한 신뢰도를 간략하게 평가한바 있다. 여기서는 화학적 연대측정법(Chemical U-Th-total Pb isochron method, CHIME)과 Rb-Sr 연대측정 결과를 포함하여 논의한다.
, 2005) 이에 대한 검증이 필요하다고 판단된다. 이 논문에서는 순창화강암과 남원화강암 두 암체에 대해 보고된 연대측정 자료들을 비교 논의한다. 이와 동시에 정확하고 정밀한 연대측정 방법인 초고분해능 이온현미분석기(Sensitive High Resolution Ion Micro Probe, SHRIMP)를 이용하여 새롭게 수행한 저어콘 U-Pb 연대측정 결과를 보고하며, 그 의미에 대하여 간략하게 논의한다.
순창화강암과 남원화강암에 대한 K-Ar 및 Ar-Ar 연대측정 자료들은 대부분 20년 이상 오래 전에 보고된 자료들이다. 이러한 자료들은 보다 현대적인 분석자료들에 비해서는 정밀도가 떨어진다고 판단하여 이 논문에서는 논의대상에서 제외하였으며, 일반적으로 더욱 정밀한 분석자료로 평가되는 최근에 보고된 자료들을 중심으로 논의한다. 최근 Park et al.
이 논문에서는 순창화강암과 남원화강암 두 암체에 대해 보고된 연대측정 자료들을 비교 논의한다. 이와 동시에 정확하고 정밀한 연대측정 방법인 초고분해능 이온현미분석기(Sensitive High Resolution Ion Micro Probe, SHRIMP)를 이용하여 새롭게 수행한 저어콘 U-Pb 연대측정 결과를 보고하며, 그 의미에 대하여 간략하게 논의한다.

제안 방법

1990년대 이전에 보고되었던 Rb-Sr 연대는 그 이후에 보고된 연대자료들에 비해 그 신뢰도가 상당히 떨어지기 때문에 이 논문에서는 추가적인 언급을 생략하며, 그 이후의 자료에 대해서만 논의하기로 한다.
연마된 에폭시 마운트를 탄소 코팅한 뒤에 한국기초과학지원연구원의 주사전자현미경(JEOL JSM-6610LV 모델)을 이용하여 후방산란전자(backscattered electron, BSE) 및 음극선발광(cathodoluminescence, CL) 영상을 획득하였다. BSE 및 CL 영상을 면밀하게 검토하여 저어콘 내부에 상속핵이어콘에 대한 연대측정은 한국기초과학지원 연구원에 설치되어 있는 SHRIMP-IIe 기 존재하는지 여부와 누대구조의 특성들을 파악한 뒤 연대측정을 수행할 분석점의 위치를 선정하였다(Fig. 2). 저종을 이용하였으며, 동위원소 분석을 위한 일차이온빔은 산소 음 이온(O₂^-)을 이용하였다.
연대측정을 위해 암석을 파쇄한 뒤 1회용 망체를 이용하여 120 메쉬를 통과하고 180메쉬에 걸린 입자들을 저어콘 분리에 이용하였다. 비이커와 물을 이용하여 중광물 부분을 모은 뒤에 실체현미경을 이용하여 저어콘만을 골라내었다. 이렇게 분리한 저어콘을 에폭시를 이용하여 직경 1인치의 원통형 마운트로 제작하였다.
이렇게 분리한 저어콘을 에폭시를 이용하여 직경 1인치의 원통형 마운트로 제작하였다. 에폭시 마운트의 표면을 갈아내어 심어진 저어콘 두께의 약 절반이 드러날 때까지 갈아낸 뒤에 다이아몬드 연마제를 이용하여 광택이 날 정도로 평탄하게 연마하였다. 연마된 에폭시 마운트를 탄소 코팅한 뒤에 한국기초과학지원연구원의 주사전자현미경(JEOL JSM-6610LV 모델)을 이용하여 후방산란전자(backscattered electron, BSE) 및 음극선발광(cathodoluminescence, CL) 영상을 획득하였다.
연대측정을 위해 암석을 파쇄한 뒤 1회용 망체를 이용하여 120 메쉬를 통과하고 180메쉬에 걸린 입자들을 저어콘 분리에 이용하였다. 비이커와 물을 이용하여 중광물 부분을 모은 뒤에 실체현미경을 이용하여 저어콘만을 골라내었다.
에폭시 마운트의 표면을 갈아내어 심어진 저어콘 두께의 약 절반이 드러날 때까지 갈아낸 뒤에 다이아몬드 연마제를 이용하여 광택이 날 정도로 평탄하게 연마하였다. 연마된 에폭시 마운트를 탄소 코팅한 뒤에 한국기초과학지원연구원의 주사전자현미경(JEOL JSM-6610LV 모델)을 이용하여 후방산란전자(backscattered electron, BSE) 및 음극선발광(cathodoluminescence, CL) 영상을 획득하였다. BSE 및 CL 영상을 면밀하게 검토하여 저어콘 내부에 상속핵이어콘에 대한 연대측정은 한국기초과학지원 연구원에 설치되어 있는 SHRIMP-IIe 기 존재하는지 여부와 누대구조의 특성들을 파악한 뒤 연대측정을 수행할 분석점의 위치를 선정하였다(Fig.
비이커와 물을 이용하여 중광물 부분을 모은 뒤에 실체현미경을 이용하여 저어콘만을 골라내었다. 이렇게 분리한 저어콘을 에폭시를 이용하여 직경 1인치의 원통형 마운트로 제작하였다. 에폭시 마운트의 표면을 갈아내어 심어진 저어콘 두께의 약 절반이 드러날 때까지 갈아낸 뒤에 다이아몬드 연마제를 이용하여 광택이 날 정도로 평탄하게 연마하였다.

대상 데이터

일차이온빔은 4-6 nA의 세기와 약 25 µm 직경을 갖도록 조절하였다. U함량측정과 U/Pb 연대보정을 위해 저어콘 표준물질은 SL13과 FC-1을 사용하였다. 이 기기를 이용한 일반적인 연대측정법은 Ireland and Williams(2003) 및 Williams et al.
이 연구에서는 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대측정을 위해 순창화강암에서는 3개 지점(JGG-31=N35° 30'57.0" E127°14'44.9", SCG-5=N35° 37'42.9" E127° 21'13.2", SCG-13=N35°26'41.2" E127° 11'58.8"), 그리고 남원화강암에서는 4개 지점(NWG-1=N35° 20'40.7" E127° 22'38.1", NWG-3=N35° 21'09.4" E127°22'39.8", NWG5=N35° 25'24.3" E127° 27'23.6", NWG-6=N35° 23'54.8" E127°18'18.3")에서 표품을 채취하였다(Fig. 1).
2). 저종을 이용하였으며, 동위원소 분석을 위한 일차이온빔은 산소 음 이온(O₂^-)을 이용하였다. 일차이온빔은 4-6 nA의 세기와 약 25 µm 직경을 갖도록 조절하였다.

이론/모형

분석점들에 대한 U-Pb 동위원소 분석결과는 Table 1에 1σ의 분석오차로 보고하고 가중평균연령은 2σ의 오차범위를 표시하였으며, 본문에서 이 연구의 결과로 보고 및 논의한 연대들은 모두 2σ의 오차범위를 사용하였다. 연령의 계산은 Isoplot/Ex와 Squid(Ludwig, 2008, 2009) 프로그램을 이용하였다.

성능/효과

1). 1:50,000 지질도 남원도폭(Kim and Lee, 1984), 오수도폭(Kim et al., 1984), 구례도폭(Hong and Hwang, 1984) 및 운봉도폭(Kim et al., 1964)에 걸쳐서 분포하고 있으며, 남원도폭, 오수도폭, 구례도폭에서는 모두 남원화강암으로 명명되어 있고, 운봉도폭에서만 별도의 이름 없이 흑운모화강암으로 명명되었다.
연구지역에서 채취한 암석에서 추출한 저어콘에 대한 표면 U-Pb 연대측정을 한국기초과학지원연구원의 SHRIMP-Ⅱe를 이용하여 수행한 결과를 Table 1에 나타내었다. BSE 및 CL 영상을 통해 연대측정에 이용된 저어콘 입자들은 대부분 진동누대구조를 잘 보이며, Th/U 비율이 0.14~0.74 값들을 보이기 때문에 분석된 U-Pb 연령은 모두 마그마로부터 정출된 화성 저어콘의 연령을 나타내는 것으로 판단된다.
그 결과 순창화강암은 179±2 Ma, 대강화강암은 178±2 Ma, 남원화강암은 암상에 따라 복운모화강암이 180±10 Ma, 반상화강암이 181±6 Ma, 흑운모화강암이 180±3 Ma, 그리고 페그마타이트질 화강암이 178±5 Ma의 연령을 갖는 것으로 나타났다.

후속연구

이러한 연령들은 오차를 감안할 때 거의 일치하는 값이라고 볼 수 있으며, 남원화강암이 암체 내의 위치에 따른 연령변화가 별로 없음을 나타낸다. 따라서 분석된 자료들을 모두 합하여 보다 정밀한 연령을 계산하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 전체 분석자료로 연령을 재계산한 결과는 185.
5-e). 아주 정밀한 연대자료가 필요한 경우 순창화강암의 정치시기가 지역에 따라 정말 다소간 차이가 있는지 여부와 전체 자료를 합하여 구한 연대자료의 정당성 여부는 추가적인 연구를 통해 판단하여야 할 것이다. 하지만 순창화강암의 정치연령을 약 175 Ma 또는 177 Ma 어느 연령을 사용하여도 대부분의 논의에서는 별 문제가 없을 것으로 생각한다.
(1997)이 추정한 것처럼 지각으로부터의 오염 또는 원래 근원물질의 불균질성 등에 의하여 순창화강암체 내에서의 위치에 따라 다소 불균질한 동위원소 조성을 가졌을 가능성을 시사한다. 이러한 동위원소 불균질성 여부는 보다 정밀한 연대측정자료와 함께 추가적인 동위원소 분석을 통해 검증할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	남원화강암과 순창화강암은 무엇인가?	남원화강암과 순창화강암은 한반도의 남서부에서 각각 영남육괴와 옥천변성대를 관입하고 있는 인접암체이다. 이 연구에서는 가장 신뢰도가 높은 연령 분석방법으로 평가되는 SHRIMP를 이용하여 남원화강암과 순창화강암체의 저어콘 U-Pb 연대측정을 실시하였다.
	순창화강암은 무엇인가?	순창화강암은 한반도 남서부에 위치한 임실과 순창을 잇는 지역에 북동-남서 방향으로 길게 분포하는 화강암체이다(Fig. 1).
	다른 정밀한 연대측정자료가 가용한 경우에는 그 효용성이 떨어진다고 할 수 있는 이유는?	순창화강암과 남원화강암은 여러 방법에 의한 연대 측정 결과들이 보고되었다. K-Ar 및 Ar-Ar 연대측정 법의 경우 심성암의 정치시기를 매우 정밀하게 알아낼 수 있는 잠재력이 있으나, 후기의 열적교란 또는 변질 등에 의해 원래의 연령을 잘 나타내지 못할 가능성이 있다. 따라서 다른 정밀한 연대측정자료가 가용한 경우에는 그 효용성이 떨어진다고 할 수 있다.

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