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문제 정의
- 이번 연구는 영남육괴중부 거창지역에 분포하는 화강암류 중에서 비교적 연구가 미진한 시대미상의 해인사화강암의 연대측정을 통한 연구 대상 암체의 화성활동 시기를 보고하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- U-Pb-Th 분석은 한국기초과학지원연구원에 있는 SHRIMP-IIe을 사용해 실시하였고, 분석직경은 30 µm 이며 저어콘 표준물질을 분석대상 저어콘과 같은 마운트에 심어서 분석하였다.
- 시료는 저어콘을 분리하기 위하여 약 5kg 내외의 암석 시료들을 암편으로 쪼개 암석파쇄기(jaw crusher)에서 잘게 부숴 작은 알갱이와 분말로 만든 다음, 이들을 #200(75 µm), #120(125 µm), #80(180 µm)의 체를 이용하여 연속적으로 체질하였다. 모아진 분말 정도로 된 시료를 자석을 이용하여 자성광물을 분리한 다음 패닝(panning)을 이용하여 중광물을 분리하였다. 최종 분석대상인 저어콘을 실체 현미경 하에서 중광물 농집체로부터 수작업(hand picking)으로 선별하였다.
- 보다 정확한 분석을 위해서 반사, 후방산란전자영상(BSE; Backscattered Electron image), 음극선발광영상(CL; Cathodoluminescence image)을 이용하였다. 반사, 후방산란전자영상 이미지를 이용하여 깨짐 등을 관찰하고 음극선발광영상을 이용하여 저어콘의 내부구조 및 rim 부분을 관찰하였다. 절대연령의 과도한 측정값을 피하기 위하여 깨짐이나 포유물, 핵 부분은 피한 저어콘 결정의 rim 부분을 분석지점으로 하였다.
- 본 연구지역의 저어콘은 현생 화성암의 무색투명한 저어콘의 특징을 잘 나타난다. 보다 정확한 분석을 위해서 반사, 후방산란전자영상(BSE; Backscattered Electron image), 음극선발광영상(CL; Cathodoluminescence image)을 이용하였다. 반사, 후방산란전자영상 이미지를 이용하여 깨짐 등을 관찰하고 음극선발광영상을 이용하여 저어콘의 내부구조 및 rim 부분을 관찰하였다.
- U-Pb-Th 분석은 한국기초과학지원연구원에 있는 SHRIMP-IIe을 사용해 실시하였고, 분석직경은 30 µm 이며 저어콘 표준물질을 분석대상 저어콘과 같은 마운트에 심어서 분석하였다. 분석대상 저어콘 3지점 당 1회의 저어콘 표준물질을 측정하였으며 SHRIMP 연대 측정 자료는 SQUID version 1 또는 SQUID version 2.4프로그램을 이용하여 데이터를 처리하였다. 결과는 Isoplot version 3.
- 시료는 저어콘을 분리하기 위하여 약 5kg 내외의 암석 시료들을 암편으로 쪼개 암석파쇄기(jaw crusher)에서 잘게 부숴 작은 알갱이와 분말로 만든 다음, 이들을 #200(75 µm), #120(125 µm), #80(180 µm)의 체를 이용하여 연속적으로 체질하였다.
- 시료당 30~50개의 저어콘 입자를 표준 저어콘과 같이 에폭시계열 수지에 마운트 시킨 후 표면을 1 µm로 연마하였다.
- 연구지역의 도폭과 선행연구들을 검토하여 해인사 화강암의 위치를 선별하여 시료를 채취한 후 연대측정을 실시하였다.
- 연구지역의 해인사 화강암에 대한 저어콘 238U-206 Pb와 207Pb-206Pb 연대측정을 실시하였다.
- 반사, 후방산란전자영상 이미지를 이용하여 깨짐 등을 관찰하고 음극선발광영상을 이용하여 저어콘의 내부구조 및 rim 부분을 관찰하였다. 절대연령의 과도한 측정값을 피하기 위하여 깨짐이나 포유물, 핵 부분은 피한 저어콘 결정의 rim 부분을 분석지점으로 하였다.
대상 데이터
- 연구지역에 분포하는 화강암류는 경남 거창군 마리면에서 거창군 웅양면까지 넓게 분포하고 있는 흑운모 화강암, 거창군 가조면 일대에서 소규모의 흑운모 화강암, 남하면 일대에 각섬석 화강암이 분포하며, 연구대상인 해인사화강암은 거창군 가북면, 가조면 일대와 합천군 가야면 일대 그리고 상주군 수륜면 일대에 넓게 분포하고 있다.
- 연구지역은 선캄브리아기의 기반암과 시대미상의 관입암류, 중생대 쥐라기 화강암류와 퇴적암류가 분포하고 있다(Fig. 1). 선캄브리아기의 기반암은 층상 편마암 및 화강편마암, 흑운모 편마암, 반상변정편마암, 흑운모 대상편마암으로 나뉜다.
- 연구지역은 선캄브리아기의 편마암류를 기반으로 시대미상의 해인사화강암과 중생대 화성암류 그리고 백악기 퇴적암류가 분포한다(Han et al., 2010). 거창 일대에 폭넓게 분포하는 화강암류는 관입연대가 쥐라기와 백악기로 나뉘며, 거창군에서 가장 넓은 분포면적을 보이는 흑운모 화강암을 비롯하여, 각섬석 화강암, 반상화강암, 우백질화강암, 반화강암, 백운모 화강암 등이 분포한다(Kim and Kim, 1970; Lee et al.
- 모아진 분말 정도로 된 시료를 자석을 이용하여 자성광물을 분리한 다음 패닝(panning)을 이용하여 중광물을 분리하였다. 최종 분석대상인 저어콘을 실체 현미경 하에서 중광물 농집체로부터 수작업(hand picking)으로 선별하였다. 시료당 30~50개의 저어콘 입자를 표준 저어콘과 같이 에폭시계열 수지에 마운트 시킨 후 표면을 1 µm로 연마하였다.
데이터처리
- 4프로그램을 이용하여 데이터를 처리하였다. 결과는 Isoplot version 3.34 프로그램을 이용하여 일치연령과 평균가중치연령을 계산하였다. 자세한 SHRIMP 분석방법과 절차는 Compston et al.
성능/효과
- 가야면 일대의 해인사화강암에 대한 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대 측정 결과, 5개 표품 192.4±1.4~195.5±1.9 Ma로 대부분 오차범위 내에서 중첩되는 결과를 보여주며 시료 H-11과 12의 2개암석이 이보다 다소 젊은 187.7±3.3 Ma, 188.2±3.6 Ma의 연령을 보인다.
- 시료당 30~50개의 저어콘 입자를 표준 저어콘과 같이 에폭시계열 수지에 마운트 시킨 후 표면을 1 µm로 연마하였다. 본 연구지역의 저어콘은 현생 화성암의 무색투명한 저어콘의 특징을 잘 나타난다. 보다 정확한 분석을 위해서 반사, 후방산란전자영상(BSE; Backscattered Electron image), 음극선발광영상(CL; Cathodoluminescence image)을 이용하였다.
- 분석이 이루어진 저어콘들은 대부분 진동누대구조를 잘 보여주고 있다(Fig. 2). 대부분의 분석지점들의 Th/U 비율이 0.
- 시료 H-10은 193.8±2.7 Ma (MSWD=2.4)의 결과를 나타내었고, 시료 H-11은 187.7±3.3 Ma (MSWD=2.3)으로 180 Ma와 200 Ma 사이에 집중적인 분포를 보이며 H-12의 경우 188.2±3.6 Ma (MSWD=2.1)의 연대로 180 Ma에서 190 Ma사이에 분포한다.
- 2 이상으로 분석결과는 마그마로부터 정출된 화성기원 저어콘의 연령임을 지시한다. 해인사화강암의 연대측정 결과를 일치곡선(concordia) 도형에 도시해 본 결과, 대부분의 저어콘들의 Th/U비율은 0.35-1.79 사이에 분포하며, 분석 값이 비정상적으로 높은 시료 일부를 제외하고 일치곡선을 따라 대략 187에서 194 Ma 사이에 도시된다(Fig. 3).
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