[논문]영남육괴 북동부 울진지역 화강암류의 지화학적 특성

위수민; 김지영; 임성만

doi:10.5467/jkess.2013.34.4.313

영남육괴 북동부 울진지역 화강암류의 지화학적 특성
Geochemical Characteristics of the Uljin Granitoids in Northeastern Part of the Yeongnam Massif, Korea 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.34 no.4, 2013년, pp.313 - 328

위수민 (한국교원대학교 지구과학교육과) , 김지영 (운암고등학교) , 임성만 (한국교원대학교 지구과학교육과)

초록
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영남육괴 북동부에 분포하는 쥐라기 심성암체들은 유라시아대륙의 동북부지역 아래로 고태평양판의 섭입에 의해서 야기된 활발했던 화성활동의 산물이다. 지화학적 연구를 통하여 이 지역에 분포하는 화강암류의 성인과 지구조환경을 유추하여 보았다. 영남육괴 북동부에 위치하는 울진화강암류는 비알칼리(subalkaline)영역에 속하는 칼크-알칼리(calc-alkaline)계열로, 분화에 따른 주성분원소의 변화 경향은 전반적으로 다른 지역의 쥐라기 화강암류의 분화 경향과 유사하게 나타나지만, 각 암체의 분화경향이나 화학조성을 살펴볼 때 각 암체의 마그마 근원물질은 서로 다른 것으로 사료된다. 울진화강암류는 연구지역 주변에 분포하는 다른 화강암류와 비교하여 $Al_2O_3$의 함량 및 Cr, Co, Ni, Sr, Y, Nb 등 미량원소의 함량에서 뚜렷한 차이를 보인다. 울진화강암류의 지화학적 특징은 높은 $Al_2O_3$, Sr 함량과 높은 Sr/Y, La/Yb비를 가지며, 낮은 Y과 Yb함량과 같은 슬랩용융(slab-melting)으로 생성된 아다카이트에서 흔히 관찰되는 지화학적 특성을 나타낸다. 울진화강암류의 주성분원소($SiO_2$, $Al_2O_3$, MgO) 및 미량원소(Sr, Y, La, Yb) 함량 범위는 아다카이트질 화강암의 범주에 포함되며, 지화학적 특성, 지구조환경 및 관입시기가 일본의 북서부 Hida belt에 위치한 Yatsuo심성암체와 유사하다. 연구지역의 암석의 희토류원소 패턴은 경희토류가 중희토류에 비해 부화($(La/Yb)_{CN}=10.6-103.4$)되어 나타나며, Eu의 부(-)이상을 보이지 않는다. ANK vs. A/CNK과 지구조판별도에서 화강암류의 모마그마는 I-type의 화산호 화강암의 특성을 나타내며, 이자나기(Izanagi)판의 섭입에 의한 압축장 응력이 작용하는 대륙연변부에서 생성된 것으로 해석된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Jurassic granitoids in the northeastern part of the Yeongnam Massif are possibly the result of intensive magmatic activities that occurred in response to subduction of the proto-Pacific plate beneath the northeast portion of the Eurasian plate. Geochemical studies on the granitic rocks are carried out in order to constrain the petrogenesis of the granitic magma and to establish the paleotectonic environment of the area. Whole rock chemical data of the Uljin granitoids in the northeastern part of the Yeongnam Massif indicate that all of the rocks have the characteristics of calcalkaline series in subalkaline field. The overall major element trends show systematic variations in each granitic body, but the source materials of each granitoids seem to have different chemical composition. The Uljin granitoids are different from other granitic rocks, which distributed vicinity of the study area, in the contents of $Al_2O_3$ and trace elements such as Cr, Co, Ni, Sr, Y and Nb. The Uljin granitoids have geochemical features similar to slab-derived adakites such as high $Al_2O_3$, Sr contents and high Sr/Y, La/Yb ratios, but they have low Y and Yb contents. The major ($SiO_2$, $Al_2O_3$, MgO) and trace element (Sr, Y, La, Yb) contents of the Uljin granitoids fall well within the adakitic field. The Uljin granitoids have similar geochemical characteristics, paleotectonic environments and intrusion ages to those of the Yatsuo plutonic rocks of Hida belt located on northwestern part of Japan. Chondrite normalized REE patterns show generally enriched LREEs ($(La/Yb)_{CN}=10.6-103.4$) and are slight negative to flat Eu anomalies. On the ANK vs. A/CNK and tectonic discrimination diagrams, parental magma type of the granites corresponds to I-type and volcanic arc granite (VAG). Interpretations of the chemical characteristics of the granitic rocks favor their emplacement in a compressional tectonic regime at the continental margin during the subduction of Izanagi plate in Jurassic period.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한, 울진 지역의 심성암체에 대한 연구에 있어서 영남육괴의 북동부와 경상분지 북부의 쥐라기 화강암은 지화학 자료와 연령 분석 자료의 부족으로 울진 지역과 대조함에 있어서 어려움이 있다. 따라서 연령 분석 자료에 근거하여 쥐라기 시대에 지화학 자료가 제시되어 있는 옥천대와 영남육괴의 화강암체에 대한기발표된 자료를 본 연구에서 수행된 울진지역의 자료와 함께 비교 연구함으로써 울진 지역의 화성활동 연구에 필요한 지화학적 자료를 제시하고 이 암체를 형성한 마그마의 유형과 성인 및 지화학적 특성을 규명하고자 한다.

제안 방법

마그마의 생성환경을 유추하기 위하여 지구조 판별도에 점시하여 보았다. Rb vs Sr 상관도(Fig.
본 연구지역의 암석화학적 특징을 밝히기 위해 울진 지역에 분포하는 화강암류에서 채취한 35개의 암석시료 중 신선한 12개의 시료를 Canada소재의 Activation Lab.에 의뢰하여 주성분원소, 미량원소 및 희토류원소에 대한 지화학 분석을 실시하였다. 주성분원소(Table 1)와 일부 미량원소(Sc, Be, V, Sr, Zr, Ba)에 대해서는 X선 형광분석기(XRF)로 분석을 하였고, 나머지 미량원소와 희토류원소는 유도결합플라즈마 질량분석기(ICP-MS)를 이용하여 분석하였다.
에 의뢰하여 주성분원소, 미량원소 및 희토류원소에 대한 지화학 분석을 실시하였다. 주성분원소(Table 1)와 일부 미량원소(Sc, Be, V, Sr, Zr, Ba)에 대해서는 X선 형광분석기(XRF)로 분석을 하였고, 나머지 미량원소와 희토류원소는 유도결합플라즈마 질량분석기(ICP-MS)를 이용하여 분석하였다. 주성분원소의 분석오차는 5% 미만이며, Tb, Tm, Lu (<10%)을 제외한 대부분의 미량원소 및 희토류 원소의 오차한계는 6% 미만으로 나타났다.

대상 데이터

주성분원소의 분석오차는 5% 미만이며, Tb, Tm, Lu (<10%)을 제외한 대부분의 미량원소 및 희토류 원소의 오차한계는 6% 미만으로 나타났다. 본 연구지역 화성암체의 지화학적 특성을 주변 지역과 비교 해석하기 위해 기 발표된 영남육괴와 옥천대 지역에 분포하는 쥐라기 화강암류의 지화학적 자료(Lee and Lee, 1991; Cheong and Chang, 1996a,b; Jwa, 1996; Yun et al., 1999, Yun and Hong, 2003)들을 인용하였다.
본 연구지역은 기반암인 선캠브리아기의 동수곡층과 이를 정합으로 피복하는 장군석회암층을 원생대 말에 화강편마암이 관입한 후, 기저의 암석을 모두 관입하는 쥐라기 화성암류와 소규모의 암맥 및 신기하성층으로 구성되어 있다(Yun and Shin, 1963). 선캠브리아기 기반암인 원남통을 부정합으로 덮는 율리 통을 관입한 화강편마암류는 지역 동북부 및 중앙부에 위치한다(Fig.

성능/효과

총희토류의 함량(ΣREE)은 울진이 116-163 ppm, 보은이 115-273 ppm, 음성이 128-371 ppm, 옥천이 150-174 ppm, 김천이 150-156 ppm 으로서 옥천대에 분포하는 쥐라기 화강암류가 영남육괴에 분포하는 쥐라기 화강암류보다 더 높은 값을 보인다. (La/Lu)_CN 값은 울진 32.9-47.7, 보은 26.0-103.4, 음성 42.7-93.7, 옥천 38.9-59.3, 김천 10.6-18.9 로 나타나 김천을 제외한 모든 지역에서 경희토류가 강하게 부화되어 있음을 확인할 수 있다.
1. 울진 지역의 중생대 쥐라기 화강암류는 비알칼리암 중 칼크-알칼리계열의 I-type 화강암류로, 마그마의 대부분이 metaluminous의 특성을 가진다. 주성분 원소와 미량원소 및 희토류원소의 함량 및 분화 경향은 전형적인 대보화강암의 범위에 해당되지만, 지역별로 분화에 따른 변화도의 기울기를 비교했을때, 일정한 SiO₂ 함량 범위 내에서 차이를 보이므로 이들 화강암류가 동일 기원 마그마의 가능성은 배제된다.
2. 울진 지역의 화강암류는 높은 SiO₂, Al₂O₃ 및 Sr의 함량과 낮은 MgO, Y, Yb의 값을 가지며 미량 원소와 희토류원소의 특성은 일본의 Hida belt내의 Yatsuo심성암체와 비슷하며, Sr/Y vs. Y과 La/Yb vs. Yb 판별도에서 아다카이트의 영역에 도시되는 등 아다카이틱한 특성을 보인다.
3. 조구조 판별도에 도시해 본 결과, 울진 지역은 화산호(VAG) 또는 동시 충돌형(syn-COLG) 화강암에 해당되며, 중생대 트라이아스기 말에서 쥐라기 초기에 고태평양판의 섭입환경에 의하여 동북아시아에서 일어난 대보화성활동의 영향으로 대륙주변부의 환경에서 생성되었음을 시사한다.
마그마의 생성환경을 유추하기 위하여 지구조 판별도에 점시하여 보았다. Rb vs Sr 상관도(Fig. 9)에서 화강암류가 형성되었을 때 지각의 두께를 해석해본 결과 지하 30 km 이상의 깊이에서 울진 지역의 화강암류는 형성되었으며, 그래프에 점시된 결과를 본다면 김천, 울진, 보은, 음성, 옥천의 순서대로 정치깊이가 깊어진다. Y vs.
7의 범위를 가져서 연구 지역의 마그마 생성환경이 대륙 또는 대륙 연변부의 범위에 해당함을 알 수 있다. 따라서 연구 지역의 화강암류를 형성시킨 마그마는 대륙주변부의 섭입환경에서 생성되었으며, 지각의 두께는 약 30 km 이상임을 알 수 있다. 이를 지화학적 특성과 종합하면, 연구지역의 화강암류는 쥐라기 동북아시아 대륙 주변부에서 고태평양판의 섭입에 따른 마그마 활동과 관련되어 있음을 시사한다.
이러한 결과는 일반적으로 S-type의 화강암으로 보고된(Hong, 1987) 대보화강암류와 일치하지 않아 연구지역 암석의 특성에 해당한다. 또한 분화가 진행됨에 따라 마그마의 특성이 metaluminous에서 peraluminous 쪽으로 진행됨을 알 수 있으며, 마그마의 유형은 Alkali vs. SiO₂ 상관도(Irivine and Baragar, 1971)와 AFM 변화도에 도시해 본 결과 비알칼리계열의 칼크 알칼리 분화 영역에 점시된다. 울진 지역의 경우 다른 지역의 화강암류의 분화 경로와 비슷하게 점시되어 이들 화강암류를 형성시킨 마그마의 특성이 유사함을 시사한다.
5-243 ppm으로 전반적으로 SiO₂함량이 증가함에 따라 Zr함량이 감소하는 경향을 보이며 화강암들의 Zr함량이 백악기 화강암들에 비해 상대적으로 낮게 나타난다고 보고한 바 있다. 본 연구 지역의 경우 Zr의 함량은 SiO₂에 대하여 감소하는 경향을 나타내고 Zr의 평균값이 74-266 ppm으로 전형적인 쥐라기 화강암의 특징과 잘 일치한다. 울진과 음성 지역의 희토류원소의 패턴이 유사하며 총 희토류함량이 울진의 경우 평균 136.
아다카이트의 주요 지화학적 특성을 연구지역 내 화강암류의 지화학적 자료와 비교한 결과 울진 화강암류에서 아다카이틱한 특성이 확인되었다. 울진지역의 화강암류는 다른 지역에 비하여 높은 Al₂O₃ 및 Sr의 함량과 낮은 MgO, Y, Yb의 함량을 가지고 있으며 Eu 이상이 없고 spider diagram에서 고장력원소인 Nb, Ta의 값이 매우 결핍되어 있다.
연구 지역의 화강암류들을 형성시킨 마그마의 근원을 알아보기 위하여 화학분석 자료를 A/NK vs. A/CNK 상관도(Maniar and Piccoli, 1989)에 도시한 결과 A/CNK의 평균값이 영주 1.12로 peraluminous의 영역에 해당하며, 옥천 1.07, 김천 1.06, 음성 1.02, 보은 1.02, 울진 1.01의 값을 가져 metaluminous한 특성을 보이며 영주와 김천의 일부 지역을 제외한 모든 지역에서 A/CNK값이 1.1보다 작은 I-type(White and Chappell, 1983)으로 나타난다(Fig. 8). 이러한 결과는 일반적으로 S-type의 화강암으로 보고된(Hong, 1987) 대보화강암류와 일치하지 않아 연구지역 암석의 특성에 해당한다.
따라서 연구 지역의 화강암류를 형성시킨 마그마는 대륙주변부의 섭입환경에서 생성되었으며, 지각의 두께는 약 30 km 이상임을 알 수 있다. 이를 지화학적 특성과 종합하면, 연구지역의 화강암류는 쥐라기 동북아시아 대륙 주변부에서 고태평양판의 섭입에 따른 마그마 활동과 관련되어 있음을 시사한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한반도 중생대 화성활동을 지체구조적 관점에서 보면 무엇과 밀접한 관련이 있는가?	한반도 중생대 화성활동은 지체구조적 관점에서 동북아시아의 형성과 밀접한 관련이 있다. 고생대 말에서 쥐라기 초기(250-210 Ma)에 걸쳐 아시아판의 형성 이후 220-180 Ma 사이에 아시아대륙 아래로 이자나기(Izanagi)판의 해령 섭입이 일어나면서 남중국과 한반도 및 일본에서는 활발한 화성활동이 일어났으며(Maruyama, 1997; Choi et al.
	영남육괴 북동부에 분포하는 쥐라기 심성암체은 무엇에 의한 결과물인가?	영남육괴 북동부에 분포하는 쥐라기 심성암체들은 유라시아대륙의 동북부지역 아래로 고태평양판의 섭입에 의해서 야기된 활발했던 화성활동의 산물이다. 지화학적 연구를 통하여 이 지역에 분포하는 화강암류의 성인과 지구조환경을 유추하여 보았다.
	울진 지역 화강암류에 대한 주성분원소, 미량원소, 희토류원소에 대한 지화학적 특징으로 유추한 마그마의 유형 및 성인 그리고 지구조적인 환경은 어떠한가?	1. 울진 지역의 중생대 쥐라기 화강암류는 비알칼리암 중 칼크-알칼리계열의 I-type 화강암류로, 마그마의 대부분이 metaluminous의 특성을 가진다. 주성분 원소와 미량원소 및 희토류원소의 함량 및 분화 경향은 전형적인 대보화강암의 범위에 해당되지만, 지역별로 분화에 따른 변화도의 기울기를 비교했을때, 일정한 SiO2 함량 범위 내에서 차이를 보이므로 이들 화강암류가 동일 기원 마그마의 가능성은 배제된다. 2. 울진 지역의 화강암류는 높은 SiO2, Al2O3 및 Sr의 함량과 낮은 MgO, Y, Yb의 값을 가지며 미량 원소와 희토류원소의 특성은 일본의 Hida belt내의 Yatsuo심성암체와 비슷하며, Sr/Y vs. Y과 La/Yb vs. Yb 판별도에서 아다카이트의 영역에 도시되는 등 아다카이틱한 특성을 보인다. 3. 조구조 판별도에 도시해 본 결과, 울진 지역은 화산호(VAG) 또는 동시 충돌형(syn-COLG) 화강암에 해당되며, 중생대 트라이아스기 말에서 쥐라기 초기에 고태평양판의 섭입환경에 의하여 동북아시아에서 일어난 대보화성활동의 영향으로 대륙주변부의 환경에서 생성되었음을 시사한다.

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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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