청송 부남암주의 동심원상 누대와 포유체로부터 마그마 혼합작용의 야외증거 Field Evidence of Magma Mixing from Concentric Zoning and Mafic Microgranular Enclaves in Bunam Stock, Korea원문보기
부남암주(면적 $29.5km^2$)는 조립질 화강암, 석영몬조섬록암, 화강섬록암과 세립질 화강암 등의 4개 암상으로 분류되는 심성암 복합체이다. 세립질 화강암을 제외한 3개 암상은 석영몬조섬록암을 중심으로 화강섬록암과 조립질 화강암 순으로 동심원상 누대분포를 나타내며, 암상 간에는 매우 불규칙한 경계를 가지고 점이적 조성변화를 나타낸다. 또한 화강섬록암에서는 둥근 모양의 고철질 미립상 포유체(MME)를 흔하게 산출한다. 얼마의 MME는 경계가 들쭉날쭉하고 모양이 수평면에서 원상이지만 수직벽에서 상하로 긴 타원상이며 입도가 대개 세립질이지만 극세립질 냉각연변대를 가진다. 이러한 모양과 입도는 부분적으로 결정질인 규장질-고철질 마그마의 동시성 흐름과 혼화작용을 지시한다. 즉 MME는 규장질 마그마 속으로 주입하는 고철질 마그마가 방울로서 과냉각됨으로 타원체 모양을 이루며 어두운 극세립질 연변대를 나타내는 것이다. 부남암주에서 관찰되는 동심원상 누대분포, 불규칙한 경계 및 점이적 조성변화, 화강섬록암에서 MME의 산출과 타원체 배열 및 냉각연변대 등의 야외관계들에 의하면 두 개의 단구성원은 규장질 마그마에 의한 조립질 화강암과 고철질 마그마에 의한 석영몬조섬록암이고, 혼성암은 포유체를 함유하는 화강섬록암이라는 것이 증명된다. 그리므로 이들은 규장질 마그마 속으로 고철질 마그마가 주입할 때 중간에 혼합작용이 일어남으로써 고철질 단구성원을 중심으로 동심원상 누대를 나타내는 것이다. 여기서 석영몬조섬록암은 화강암질 마그마챔버 속으로 운반되는 고철질 마그마의 고기 화도를 나타내는 것으로 볼 수 있다. 고철질 마그마는 마그마 혼합작용에 효과적인 환경으로서 화도를 통해 상승하였던 것이다. 이러한 모든 특징은 부남암주에서 칼크알칼리 마그마의 혼합과정에 의해 만들어졌음을 암시해준다.
부남암주(면적 $29.5km^2$)는 조립질 화강암, 석영몬조섬록암, 화강섬록암과 세립질 화강암 등의 4개 암상으로 분류되는 심성암 복합체이다. 세립질 화강암을 제외한 3개 암상은 석영몬조섬록암을 중심으로 화강섬록암과 조립질 화강암 순으로 동심원상 누대분포를 나타내며, 암상 간에는 매우 불규칙한 경계를 가지고 점이적 조성변화를 나타낸다. 또한 화강섬록암에서는 둥근 모양의 고철질 미립상 포유체(MME)를 흔하게 산출한다. 얼마의 MME는 경계가 들쭉날쭉하고 모양이 수평면에서 원상이지만 수직벽에서 상하로 긴 타원상이며 입도가 대개 세립질이지만 극세립질 냉각연변대를 가진다. 이러한 모양과 입도는 부분적으로 결정질인 규장질-고철질 마그마의 동시성 흐름과 혼화작용을 지시한다. 즉 MME는 규장질 마그마 속으로 주입하는 고철질 마그마가 방울로서 과냉각됨으로 타원체 모양을 이루며 어두운 극세립질 연변대를 나타내는 것이다. 부남암주에서 관찰되는 동심원상 누대분포, 불규칙한 경계 및 점이적 조성변화, 화강섬록암에서 MME의 산출과 타원체 배열 및 냉각연변대 등의 야외관계들에 의하면 두 개의 단구성원은 규장질 마그마에 의한 조립질 화강암과 고철질 마그마에 의한 석영몬조섬록암이고, 혼성암은 포유체를 함유하는 화강섬록암이라는 것이 증명된다. 그리므로 이들은 규장질 마그마 속으로 고철질 마그마가 주입할 때 중간에 혼합작용이 일어남으로써 고철질 단구성원을 중심으로 동심원상 누대를 나타내는 것이다. 여기서 석영몬조섬록암은 화강암질 마그마챔버 속으로 운반되는 고철질 마그마의 고기 화도를 나타내는 것으로 볼 수 있다. 고철질 마그마는 마그마 혼합작용에 효과적인 환경으로서 화도를 통해 상승하였던 것이다. 이러한 모든 특징은 부남암주에서 칼크알칼리 마그마의 혼합과정에 의해 만들어졌음을 암시해준다.
The Bunam Stock ($29.5km^2$ area) is an outcrop of plutonic complex classified four facies: coarse-grained granite, quartz monzodiorite, granodiorite and fine-grained granite. Three facies except the last one exhibit very irregular boundaries with gradational compositional variations betw...
The Bunam Stock ($29.5km^2$ area) is an outcrop of plutonic complex classified four facies: coarse-grained granite, quartz monzodiorite, granodiorite and fine-grained granite. Three facies except the last one exhibit very irregular boundaries with gradational compositional variations between both facies and show concentric zoning from the central quartz monzodiorite through granodiorite to outer coarse-grained granite. Mafic microgranular enclaves (MME) commonly occur in granodiorite. Some MMEs, have very fine-grained chilled margins and indentedly crenulate contacts, and display horizontally circular and vertically elongate shapes. Their shape and granularity indicate coeval flow and mingling of partly crystalline felsic and mafic magmas. MMEs exhibit dark fine-grained margins giving them a ellipsoidal form that has been attributed to undercooling of a mafic magma as blobs intruded into a felsic magma. The observed relations in the Bunam Stock identify that two endmembers are coarse-grained granite from a felsic magma and quartz monzodiorite from a mafic magma, and hybrid is granodiorite including MMEs. So they exhibit concentric zoning that lays the center on the mafic endmember due to magma mixing at the contacts of two magmas, when mafic magma injected into felsic magma. Thus the quartz monzodiorite may probably represent an ancient conduit of mafic magma transport through a granitic magma chamber. Mafic magma would rise through the conduit in which favorable conditions for magma mixing occurred. All these features suggest that they formed from mixing processes of calc-alkaline magma in the Bunam Stock.
The Bunam Stock ($29.5km^2$ area) is an outcrop of plutonic complex classified four facies: coarse-grained granite, quartz monzodiorite, granodiorite and fine-grained granite. Three facies except the last one exhibit very irregular boundaries with gradational compositional variations between both facies and show concentric zoning from the central quartz monzodiorite through granodiorite to outer coarse-grained granite. Mafic microgranular enclaves (MME) commonly occur in granodiorite. Some MMEs, have very fine-grained chilled margins and indentedly crenulate contacts, and display horizontally circular and vertically elongate shapes. Their shape and granularity indicate coeval flow and mingling of partly crystalline felsic and mafic magmas. MMEs exhibit dark fine-grained margins giving them a ellipsoidal form that has been attributed to undercooling of a mafic magma as blobs intruded into a felsic magma. The observed relations in the Bunam Stock identify that two endmembers are coarse-grained granite from a felsic magma and quartz monzodiorite from a mafic magma, and hybrid is granodiorite including MMEs. So they exhibit concentric zoning that lays the center on the mafic endmember due to magma mixing at the contacts of two magmas, when mafic magma injected into felsic magma. Thus the quartz monzodiorite may probably represent an ancient conduit of mafic magma transport through a granitic magma chamber. Mafic magma would rise through the conduit in which favorable conditions for magma mixing occurred. All these features suggest that they formed from mixing processes of calc-alkaline magma in the Bunam Stock.
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문제 정의
부남암주의 경우는, 여기에 논한 바와 같이, 암상을 분대한 결과 고철질암을 중심으로 동심원상 누대분포를 가지고 고철질암과 규장질암 사이의 화강섬록암에서는 둥근 모양의 MME를 흔하게 산출하기 때문에, 마그마챔버에 조합된 자연 혼합대의 우수한 노두 중의 하나라고 생각된다. 따라서 이 복합체는 마그마 상승작용 동안의 혼합과정을 추론하기 위해 야외 증거와 화학적 증거를 상세히 연구하였다. 이 중에서 야외 증거를 중심으로, 부남암주에서 관찰되는 동심원상 누대분포, 불규칙한 경계 및 점이적 조성변화, 화강섬록암에서 MME의 산출과 타원체 배열 및 냉각연변대 등의 야외관계들은 이 논문에서 이들의 상대적 관계, 마그마의 성격을 추론하고 과정을 추리하는데 적용되었다.
제안 방법
따라서 이 복합체는 마그마 상승작용 동안의 혼합과정을 추론하기 위해 야외 증거와 화학적 증거를 상세히 연구하였다. 이 중에서 야외 증거를 중심으로, 부남암주에서 관찰되는 동심원상 누대분포, 불규칙한 경계 및 점이적 조성변화, 화강섬록암에서 MME의 산출과 타원체 배열 및 냉각연변대 등의 야외관계들은 이 논문에서 이들의 상대적 관계, 마그마의 성격을 추론하고 과정을 추리하는데 적용되었다. 이 연구의 결과는 부남암주의 심성암체에서 관찰되는 누대 형상과 MME의 산출과 분포를 효과적으로 설명해줄 수 있을 것이다.
2a, b, c, d). 이들을 근거로 부남암주를 분대하여 지질도를 작성하였으며(Fig. 1), 주원소 및 미량원소 분석을 통해 화학조성과도 일치되도록 하였다(Hwang and Jo, 2016). 또한 이들 암상들에 대한 산출상태, 입체모양, 조직 등에 대한 특징을 Table 1에 요약하였다.
대상 데이터
석영몬조섬록암 내에는 FME가 드물게 발견된다. 연구지역에서, 이 FME는 균질한 주인 화강암으로서 중립질이며 고철질암의 접촉부에 국한하여 산출된다. 이 FME는 중립질이고, 석영과 장석이 풍부하며 화강암 조성을 가진다.
후속연구
마그마주입과 혼합작용의 초기 단계부터 포유체가 거의 소화(해체)되어 완성된 과정에 가까워지면 그 결과로 혼성 마그마가 생산될 것이다. 따라서 이들 암석은 마지막 고철질 마그마가 화도를 통해 같은 곳에 주입된다면 주인 혼성 마그마로부터 나온 소화되지 않은 포유체를 함유할 것이다. 이는 혼합과정이 완성되지 않았다는 것을, 즉 고철질 마그마에 의한 주입과정과 규장질 마그마의 소화작용이 공간적으로 겹겹이 쌓이지만 시간적으로 다른 단계로 산출된다는 것을 의미 해준다.
이 중에서 야외 증거를 중심으로, 부남암주에서 관찰되는 동심원상 누대분포, 불규칙한 경계 및 점이적 조성변화, 화강섬록암에서 MME의 산출과 타원체 배열 및 냉각연변대 등의 야외관계들은 이 논문에서 이들의 상대적 관계, 마그마의 성격을 추론하고 과정을 추리하는데 적용되었다. 이 연구의 결과는 부남암주의 심성암체에서 관찰되는 누대 형상과 MME의 산출과 분포를 효과적으로 설명해줄 수 있을 것이다.
따라서 몇몇 유체역학 실험(Campbell and Turner, 1985; Kouchi and Sunagawa, 1985; Blake and Campell, 1986)에 의해 마그마 혼합작용이 자연에서 진행되는 물리적 과정의 가능 범위를 제공하는 마그마챔버와 화도에서의 그 거동을 알아내려고 시도되었다. 이러한 모델은 심성암 환경에서 노출되는 자연 혼합대와 비교 관찰하는데 이용될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고기 마그마챔버는 어디서 발견하기 쉬운가?
고기 마그마챔버는 마그마활동과 조합된 고기 조산대의 침식부에서 자주 나타나지만, 동심원상 혹은 층 상의 일관된 누대 형상을 나타내는 것이 종종 발견된다. 이러한 누대분포가 발견되더라도 그 성인은 대부분 마그마 분화작용으로 증명되는 것이 일반적이다(예, Hwang and Lee, 2002).
부남암주란?
부남암주(면적 $29.5km^2$)는 조립질 화강암, 석영몬조섬록암, 화강섬록암과 세립질 화강암 등의 4개 암상으로 분류되는 심성암 복합체이다. 세립질 화강암을 제외한 3개 암상은 석영몬조섬록암을 중심으로 화강섬록암과 조립질 화강암 순으로 동심원상 누대분포를 나타내며, 암상 간에는 매우 불규칙한 경계를 가지고 점이적 조성변화를 나타낸다.
동심원상 혹은 층 상의 일관된 누대 형상이 지질학 문헌의 기록은 어떠한가?
또한 층상의 누대 형상은 암상 변화가 단순한 분화작용뿐만 아니라 지속적인 마그마 주입과 이에 따른 마그마 혼합과정으로 언급한 것도 종종 있다(예, Kim and Jwa, 2005). 그러나 마그마챔버에서 일관된 동심원상 누대 형상이 혼합과정의 일부로서 지질학 문헌으로 정확하게 기록된 것은 드문 편이다. 일반적으로 조성이 다른 두 마그마가 접촉하면 마그마 혼합작용(mixing)이 일어나며 이에는 완전히 혼합이 되기 전에 비혼합(unmixing) 상태의 혼화작용(mingling)과 혼성작용(hybridization)을 겪게 된다(Hibbard, 1995).
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