중생대 능주분지 내 형성된 무등산응회암은 기존에 여러 암석으로 명명되었으나, 무등산응회암 내 용결구조, 피아메, 암편, 기질의 탈유리화 등을 고려할 때, 무등산응회암이라는 통일된 명칭을 사용하는 것이 바람직하다. 천왕봉 지역과 안양산 지역 무등산응회암은 야외에서 경계가 뚜렷하지 않지만, 암석화학 및 광물화학적 특징과 연대측정 결과에 의해 천왕봉과 안양산 지역 무등산응회암으로 대분된다. 두 지역 무등산응회암은 섭입대 환경의 동원마그마에서 기원한 칼크-알카리 계열의 데사이트질 용결응회암이며, 결정질 응회암이다. 천왕봉 지역 무등산응회암은 안양산 지역 무등산응회암을 형성한 마그마에서 주로 사장석 정출에 의해 형성되었다.
중생대 능주분지 내 형성된 무등산응회암은 기존에 여러 암석으로 명명되었으나, 무등산응회암 내 용결구조, 피아메, 암편, 기질의 탈유리화 등을 고려할 때, 무등산응회암이라는 통일된 명칭을 사용하는 것이 바람직하다. 천왕봉 지역과 안양산 지역 무등산응회암은 야외에서 경계가 뚜렷하지 않지만, 암석화학 및 광물화학적 특징과 연대측정 결과에 의해 천왕봉과 안양산 지역 무등산응회암으로 대분된다. 두 지역 무등산응회암은 섭입대 환경의 동원마그마에서 기원한 칼크-알카리 계열의 데사이트질 용결응회암이며, 결정질 응회암이다. 천왕봉 지역 무등산응회암은 안양산 지역 무등산응회암을 형성한 마그마에서 주로 사장석 정출에 의해 형성되었다.
Even though Mesozoic Mudeungsan tuff, located within Neungju Basin, has been named several rock names, it should be named as Mudeungsan tuff due to several evidences, such as fiamme, welded texture and rock fragments in the Mudeungsan tuff. Volcanic eruption boundary between the Cheonwangbong and An...
Even though Mesozoic Mudeungsan tuff, located within Neungju Basin, has been named several rock names, it should be named as Mudeungsan tuff due to several evidences, such as fiamme, welded texture and rock fragments in the Mudeungsan tuff. Volcanic eruption boundary between the Cheonwangbong and Anyangsan areas is not clear, but petrochemical and mineral chemical evidences with different ages indicate clear petrological boundary between Cheonwangbong and Anyangsan. The Mudeungsan tuffs from Cheonwangbong and Anyangsan is welded crystal tuff with dacitic composition and were generated from cogenetic calc-alkaline magma in the volcanic arc environment. Geochemical events indicate that magma beneath Cheonwangbong was seems to have been evolved from the magma beneath Anyangsan due to fractional crystallization dominated by plagioclase.
Even though Mesozoic Mudeungsan tuff, located within Neungju Basin, has been named several rock names, it should be named as Mudeungsan tuff due to several evidences, such as fiamme, welded texture and rock fragments in the Mudeungsan tuff. Volcanic eruption boundary between the Cheonwangbong and Anyangsan areas is not clear, but petrochemical and mineral chemical evidences with different ages indicate clear petrological boundary between Cheonwangbong and Anyangsan. The Mudeungsan tuffs from Cheonwangbong and Anyangsan is welded crystal tuff with dacitic composition and were generated from cogenetic calc-alkaline magma in the volcanic arc environment. Geochemical events indicate that magma beneath Cheonwangbong was seems to have been evolved from the magma beneath Anyangsan due to fractional crystallization dominated by plagioclase.
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문제 정의
본 연구의 목적은 야외조사를 바탕으로 기존 명칭들을 무등산응회암으로 단일화를 제안하고, 형성연대의 차이가 나타나는 천왕봉과 안양산일대 무등산응회암의 지화학적 특성을 바탕으로 두 지역 무등산응회암의 화산활동 특징을 밝히는데 있다.
제안 방법
2). 야외조사 시 측정 가능한 모든 구간에서 무등산응회암의 용결엽리면의 주향과 경사를 측정하였다. 편광현미경 관찰과 광물화학분석을 위해 전남대학교 응용지질실험실에서 박편을 제작하였다.
무등산응회암 시료 11개의 전암 주성분원소들은 한국지질자원연구원의 X-선 형광분석기(X-ray florescence; MXF-2400)를 이용하여 측정하였다. 주성분원소 분석은 시료를 비드(bead)로 제작한 후에 전류 70 mA, 전압 40 kV하에서 X-선을 조사하여 수행되었다.
무등산응회암 시료 11개의 전암 주성분원소들은 한국지질자원연구원의 X-선 형광분석기(X-ray florescence; MXF-2400)를 이용하여 측정하였다. 주성분원소 분석은 시료를 비드(bead)로 제작한 후에 전류 70 mA, 전압 40 kV하에서 X-선을 조사하여 수행되었다.
무등산응회암의 미량원소는 농도를 고려하여 상대적으로 높은 농도의 미량원소는 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy)로, 낮은 농도의 미량원소들은 ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy)를 이용하여 한국기초과학지원연구원 오창센터에서 분석하였다. 분석은 정밀한 분석 값을 얻기 위해 최적의 방법(Choi et al.
무등산응회암의 주성분원소 분석 결과는 Table 1과 같다. 무등산응회암의 화학적 분류를 위해 TAS(total alkali vs. silica) 분류도를 이용하였다(Fig. 5). 천왕봉과 안양산 지역 무등산응회암은 SiO2 함량이 63.
무등산응회암 내 Th/La 비를 이용하여 중앙해령화산암류와 조산대 화산암류를 구분하였다(Gill, 1981). 무등산응회암은 La/Th가 2.
안양산 지역에서 천왕봉 지역으로 마그마 분화는 마그마 내의 정출광물과 연계된다. 마그마 내에서 어떠한 정출광물이 마그마 분화에 가장 영향을 많이 주었는지를 알아보기 위해 무등산응회암의 Ba과 Sr 성분을 이용한 미네랄백터 모식도(mineral vector diagram)에 도시하였다(Fig. 12)(Rollinson, 1993). Ba과 Sr 초기값은 SiO2 함량을 기준으로 분화가 가장 적게 된 안양산 지역 무등산응회암의 시료(770 m) 값이 이용되었고, 각 광물들의 정출방향은 데사이트질 분배계수(Arth, 1976)와 레일리 분별결정 방정식(Rayleigh fractionation equation)을 이용하여 설정하였다.
천왕봉 지역과 안양산 지역 무등산응회암은 불행히 야외에서 경계를 확인할 수 없었지만, 다른 분출 시기와 지화학적 근거를 바탕으로 무등산응회암의 암석학적 특성을 파악하였다. 야외조사와 현미경관찰결과 피아메, 암편, 용결구조, 탈유리화 된 미립의 석영이 무등산응회암에서 잘 관찰되며, 주변 지역의 암석명과의 통일성을 유지하기 위해서 기존에 사용되던 여러 암석명칭들을 무등산응회암으로 통일하여 표기 할 필요성이 있다.
무등산응회암의 대표적인 반정광물인 사장석과 휘석에 대하여 EPMA을 이용한 광물 성분분석을 실시하였다(Table 3). 천왕봉 지역 무등산응회암 내 사장석성분은 An37-40이고, 안양산 지역 무등산응회암 내 사장석성분은 An39-43이다(Fig.
대상 데이터
연구를 위해 천왕봉과 안양산 지역을 중심으로 풍화 받지 않은 50여점의 무등산응회암을 고도에 따라 채취하였다(Fig. 2). 야외조사 시 측정 가능한 모든 구간에서 무등산응회암의 용결엽리면의 주향과 경사를 측정하였다.
야외조사 시 측정 가능한 모든 구간에서 무등산응회암의 용결엽리면의 주향과 경사를 측정하였다. 편광현미경 관찰과 광물화학분석을 위해 전남대학교 응용지질실험실에서 박편을 제작하였다.
9b). 보통휘석의 조성은 천왕봉 지역에서 Wo43.8-44.2En40.9-42.4Fs13.8-15.2이며, 안양산 지역에서 Wo43.7-44.0En40.8-42.8Fs13.2-15.9이다. 두 지역의 보통휘석 성분은 매우 유사하다.
무등산응회암의 광물화학조성은 경상대학교 공동실험실습관의 EPMA(Elec-tron Probe X-ray Microanalyzer; JXA-8100)을 사용하였다. 분석조건은 가속전압 15 kV, 조사전류 10 nA, 빔 직경 5 µm이고 분석시간은 원소 당 20초 이다.
이론/모형
무등산응회암의 미량원소는 농도를 고려하여 상대적으로 높은 농도의 미량원소는 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy)로, 낮은 농도의 미량원소들은 ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy)를 이용하여 한국기초과학지원연구원 오창센터에서 분석하였다. 분석은 정밀한 분석 값을 얻기 위해 최적의 방법(Choi et al., 1994)을 따랐고, 분석 정밀도는 미량원소 15%, 희토류원소 10% 보다 낮다.
12)(Rollinson, 1993). Ba과 Sr 초기값은 SiO2 함량을 기준으로 분화가 가장 적게 된 안양산 지역 무등산응회암의 시료(770 m) 값이 이용되었고, 각 광물들의 정출방향은 데사이트질 분배계수(Arth, 1976)와 레일리 분별결정 방정식(Rayleigh fractionation equation)을 이용하여 설정하였다. 도시결과 무등산응회암은 분별작용에서 사장석이 가장 주된 역할을 하였다(Fig.
성능/효과
SiO2 함량에 따라 무등산응회암의 주성분 원소 변화를 살펴보면 천왕봉 지역과 안양산 지역 무등산응회암은 모두 SiO2 함량이 증가함에 따라 Al2O3, Fe2O3T, CaO, MgO, TiO2, MnO, P2O5 성분은 점진적으로 감소하고, K2O는 증가하며, Na2O는 분산되는 경향을 보인다(Fig. 6). CaO, Al2O3, MgO의 감소경향은 마그마 분화 과정에서 사장석과 단사휘석의 분별정출과 관련되며, TiO2와 Fe2O3T의 감소 경향은 티탄자철석과 자철석의 분별정출과 관련될 가능성이 크다.
두 지역 무등산응회암은 SiO2 함량이 증가함에 따라 Sr 함량은 감소하는 경향을 보이나 Rb, Zr, Ba, Hf, Th의 함량은 증가하는 경향을 보인다(Fig. 7). Sr는 Ca과 치환이 용이한 원소로서, SiO2 함량의 증가에 따른 Sr 함량의 감소는 사장석과 단사휘석의 분별정출의 영향일 가능성이 있다.
이번 연구에서 이들 암석명을 무등산응회암으로 단일화 하고자하는 이유는 다음과 같다. 첫째, 무등산응회암은 현미경하에서 용결구조(welded texture)를 보이고, 야외에서 피아메(fiamme)와 용결엽리면이 관찰되는 화산쇄설암이기 때문이다(Fig. 3c, 3e, and 3f). 둘째, 강력한 폭발로 인한 암편들이 무등산응회암에서는 자주 관찰된다(Fig.
3c, 3e, and 3f). 둘째, 강력한 폭발로 인한 암편들이 무등산응회암에서는 자주 관찰된다(Fig. 3d). 셋째, 현미경관찰 결과 탈유리화로 인한 미립의 석영이 잘 관찰되며, 안양산 하부에서는 이들 석영입자들이 커지는 경향을 보인다(Fig.
3d). 셋째, 현미경관찰 결과 탈유리화로 인한 미립의 석영이 잘 관찰되며, 안양산 하부에서는 이들 석영입자들이 커지는 경향을 보인다(Fig. 4c and 4d). 선행연구자는 무등산응회암을 석영안산암질응회암으로 명명하였으나(Huh et al.
59 Ma 전에 형성되었다. 암석화학 및 광물화학 분석결과는 안양산 지역 무등산응회암을 형성한 마그마가 천왕봉 지역 무등산응회암을 형성한 마그마로 분화하였다는 것을 지시한다(Fig. 6, 7, 8 and 9).
주성분원소 분석 결과 안양산 지역 무등산응회암보다 천왕봉 지역 무등산응회암의 SiO2 함량이 높고, AFM 성분도에서도 Na2O와 K2O 함량이 높다(Fig. 6 and 11). 미량원소 분석 결과에서도 안양산 지역 무등산응회암 보다 천왕봉 지역 무등산응회암이 Hf, Zr, Th과 같은 불호정성 원소의 함량이 상대적으로 높다(Fig.
9a). 이들 암석화학 및 광물화학 분석 결과를 바탕으로 본다면 천왕봉 지역 무등산응회암을 형성한 마그마는 안양산 지역 무등산응회암을 형성한 마그마보다 후기에 분화된 마그마에서 분출하였음을 지시한다.
무등산응회암의 암석 및 광물조성 분석결과 안양산 지역 보다 후기에 분출한 천왕봉 지역 무등산응회암이 보다 더 분화된 마그마에서 유래하였다. 마그마분화에는 구성광물 중 사장석이 가장 영향을 주었다.
주성분원소 분석결과 천왕봉과 안양산 지역 무등산응회암은 동원마그마 기원이고, 두 지역 모두 고도에 따른 무등산응회암내 주성분원소 변화는 크지 않지만 천왕봉 지역 무등산응회암을 형성한 마그마가 안양산지역 무등산응회암을 형성한 마그마에 비해 더 분화된 양상을 보인다.
이는 이 지역 무등산응회암이 섭입대 화산호 환경에서 만들어졌을 가능성을 암시한다. 무등산응회암의 희토류원소 함량을 콘드라이트 값으로 표준화하여 도시한 결과 중희토류(HREE)에 비해 경희토류(LREE)가 더 부화된 일반적인 경향을 보여준다(Fig. 8b). 두 지역 무등산응회암이 동일 선상의 같은 경향을 보이는 것은 두 지역 무등산 응회암을 형성한 마그마가 동원 마그마에서 기원했을 가능성이 크다.
후속연구
마그마분화에는 구성광물 중 사장석이 가장 영향을 주었다. 야외에서의 무등산응회암의 화산분출과정을 파악하기가 어려우므로 무등산 화산체의 형성과정을 구체적으로 파악하기 위해서는 추후에 추가적인 연대측정 연구가 수행되어야 될 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
무등산응회암으로 암석명을 단일화 하려는 이유는 무엇인가?
이번 연구에서 이들 암석명을 무등산응회암으로 단일화 하고자하는 이유는 다음과 같다. 첫째, 무등산응회암은 현미경하에서 용결구조(welded texture)를 보이고, 야외에서 피아메(fiamme)와 용결엽리면이 관찰되는 화산쇄설암이기 때문이다(Fig. 3c, 3e, and 3f). 둘째, 강력한 폭발로 인한 암편들이 무등산응회암에서는 자주 관찰된다(Fig. 3d). 셋째, 현미경관찰 결과 탈유리화로 인한 미립의 석영이 잘 관찰되며, 안양산 하부에서는 이들 석영입자들이 커지는 경향을 보인다(Fig. 4c and 4d).
무등산응회암은 기존 연구들에서 어떻게 기재되었는가?
서론에 언급되어진 것 같이 무등산응회암은 기존 연구자들에 의해 무등산용암, 무등산데사이트, 석영안산암질응회암, 석영안산암 등으로 기재되었다(Kim et al., 2002; Park et al.
천왕봉과 안양산 무등산응회암의 야외관찰 결과 어떠한가?
2). 천왕봉과 안양산 지역 무등산응회암에서는 주상절리가 관찰되는데, 특히 천왕봉 일대 지왕봉, 입석대, 서석대에서 대규모의 주상절리가 잘 발달되어져 있다(Fig. 3a and 3b). 무등산응회암 노두에서는 화산쇄설물이 급격히 집적되는 과정에서 용결에 의해 형성된 용결엽리가 잘 관찰되고, 암편들이 소량이나마 무등산 응회암에 포획되어 있기도 하다(Fig. 3c and 3d). 또한 천왕봉 지역 시무지폭포 일대에서는 약 10 cm 크기의 피아메(fiamme)가 관찰된다(Fig. 3e).
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