[국내논문]옥천변성대 금강석회암 내 "화강암 거력"의 쥬라기(~170 Ma) 저어콘 연대: 성인에 대한 재해석 Jurassic (~170Ma) Zircon U-Pb Age of a "Granite Boulder" in the Geumgang Limestone, Ogcheon Metamorphic Belt, Korea: Reinterpretation of its Origin원문보기
옥천변성대의 금강석회암 내에서 보고된 소위 "화강암 거력"은 장축 길이가 약 70 cm에 달하며 빙하기원의 낙하석으로 제안된 바 있다. 이러한 해석은 옥천대의 진화사를 밝히는데 매우 중요하므로, 우리는 이 "화강암 거력"의 산상을 재검토하고 저어콘을 분리해 SHRIMP U-Pb 연대를 구하였다. 두 개 시료의 6개점 분석 자료로부터 얻은 저어콘의 $^{206}Pb/^{238}U$가중평균 연령은 $170{\pm}2Ma$ ($2{\sigma}$, MSWD=2.2)이다. 이 연령은 "화강암 거력"이 쥬라기 화강암의 일부이며, 빙하기원이 아님을 말해준다.
옥천변성대의 금강석회암 내에서 보고된 소위 "화강암 거력"은 장축 길이가 약 70 cm에 달하며 빙하기원의 낙하석으로 제안된 바 있다. 이러한 해석은 옥천대의 진화사를 밝히는데 매우 중요하므로, 우리는 이 "화강암 거력"의 산상을 재검토하고 저어콘을 분리해 SHRIMP U-Pb 연대를 구하였다. 두 개 시료의 6개점 분석 자료로부터 얻은 저어콘의 $^{206}Pb/^{238}U$ 가중평균 연령은 $170{\pm}2Ma$ ($2{\sigma}$, MSWD=2.2)이다. 이 연령은 "화강암 거력"이 쥬라기 화강암의 일부이며, 빙하기원이 아님을 말해준다.
A "granite boulder", ~70 cm in size, was reported from the Geumgang Limestone, and has been considered as a glaciogenic dropstone. Since this interpretation has enormous implications for unraveling the evolution history of the Ogcheon Metamorphic Belt, we re-examined the contact relationship and str...
A "granite boulder", ~70 cm in size, was reported from the Geumgang Limestone, and has been considered as a glaciogenic dropstone. Since this interpretation has enormous implications for unraveling the evolution history of the Ogcheon Metamorphic Belt, we re-examined the contact relationship and structure of the "granite boulder", and estimated its emplacement age based upon SHRIMP U-Pb zircon dating. The weighted mean $^{206}Pb/^{238}U$ age pooled from 6 spot analyses of two specimens is $170{\pm}2Ma$ ($2{\sigma}$, MSWD=2.2). This zircon age suggests that the "granite boulder" in the Geumgang Limestone is a part of Jurassic granite, rather than a glaciogenic dropstone.
A "granite boulder", ~70 cm in size, was reported from the Geumgang Limestone, and has been considered as a glaciogenic dropstone. Since this interpretation has enormous implications for unraveling the evolution history of the Ogcheon Metamorphic Belt, we re-examined the contact relationship and structure of the "granite boulder", and estimated its emplacement age based upon SHRIMP U-Pb zircon dating. The weighted mean $^{206}Pb/^{238}U$ age pooled from 6 spot analyses of two specimens is $170{\pm}2Ma$ ($2{\sigma}$, MSWD=2.2). This zircon age suggests that the "granite boulder" in the Geumgang Limestone is a part of Jurassic granite, rather than a glaciogenic dropstone.
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문제 정의
“화강암 거력”의 두 개 시료로부터 얻은 6개 저어콘의 점 분석 가중평균 연령은 170±2 Ma이다. 거력의 가장자리 시료인 311A(Fig. 2b)의 경우, 금강석회암의 주변 화강암이 영향을 미쳤을 가능성을 완전히 배제할 수 없어서 또 다른 시료를 분석해 확인하고자 하였다. 금강석회암과의 경계가 뚜렷한 거력 시료(311B, C; Fig.
제안 방법
우리는 이 금강석회암 노두에서 “화강암 거력”의 산상을 조사하고 현미경적 암석기재와 두 개 암편 시료에 대한 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대측정을 실시하였다.
1c and 2b). 이 중 거력의 가장자리(311A)와 가운데 부분(311B)에서 분리한 각각 4개 및 2개의 저어콘 입자에 대해서 SHRIMP U-Pb 연대를 측정하였다. 거력의 또 다른 가장자리(311C)와 화강암(311G)에서 분리한 저어콘은 주사전자현미경(SEM) 영상을 바탕으로 입자의 형태와 내부 조직만을 비교하였다(Fig.
이 중 거력의 가장자리(311A)와 가운데 부분(311B)에서 분리한 각각 4개 및 2개의 저어콘 입자에 대해서 SHRIMP U-Pb 연대를 측정하였다. 거력의 또 다른 가장자리(311C)와 화강암(311G)에서 분리한 저어콘은 주사전자현미경(SEM) 영상을 바탕으로 입자의 형태와 내부 조직만을 비교하였다(Fig. 4). 거력의 여러 부분에서 저어콘을 분리해 검토한 이유는 노두 근처에 관입해 있는 화강암으로부터 저어콘들이 조금이라도 오염될 가능성을 배제하기 위함이다.
분리된 저어콘 입자들은 표준시료와 함께 에폭시마운트(epoxy mount)에 시료별로 고정시킨 후, 저어콘 입자의 절반 정도가 드러날 때까지 연마하였다. 연마된 저어콘 입자들의 내부 조직을 관찰하기 위해 한국기초과학지원연구원(KBSI) 오창센터에 설치된 SEM(JEOL6610LV)을 이용하여 후방산란전자(backscattered electron; BSE) 및 음극선발광(cathodoluminescence; CL) 영상을 얻었다. 저어콘의 U-Pb 연령은 KBSI SHRIMP IIe 장비를 이용해 측정하였다.
연마된 저어콘 입자들의 내부 조직을 관찰하기 위해 한국기초과학지원연구원(KBSI) 오창센터에 설치된 SEM(JEOL6610LV)을 이용하여 후방산란전자(backscattered electron; BSE) 및 음극선발광(cathodoluminescence; CL) 영상을 얻었다. 저어콘의 U-Pb 연령은 KBSI SHRIMP IIe 장비를 이용해 측정하였다. U-Th-Pb 동위원소성분의 분석은 Williams(1998)가 보고한 과정을 따랐다.
대상 데이터
연구 대상인 “화강암 거력”은 노두에서 대략 가로 70 cm, 세로 50 cm 정도 크기로 나타나며, 대략 N75°W/80°SW와 N50°E/70°SE의 주향과 경사를 갖는 두 절단면에 의해 노출되어 있다(Fig. 2).
시료 채취 장소는 재결정을 받은 유백색의 석회암질 대리암이 도로변에 대략 30 m 정도 폭으로 드러난 곳이다. 이 금강석회암 노두는 서쪽으로는 황강리 층의 변성다이아믹타이트와 접하고 있으며 동쪽으로는 화강암과 접하고 있다(Fig.
1859; Paces and Miller, 1993). 보통납(common Pb)의 보정을 위해서 204Pb 측정치와 Stacey and Kramers(1975)에 제시된 모델납 성분을 이용하였다. 분석한 저어콘의 U-Th-Pb 동위원소비와 가중평균연령은 SQUID2와 Isoplot/EX(Ludwig, 2003)을 이용하여 계산하였으며, 그 결과는 Table 1과 Fig.
SHRIMP 연대측정에 사용된 소위 “화강암 거력”시료(311)는 옥천읍으로부터 동쪽으로 대략 7 km, 금강휴게소로부터 북서쪽으로 3 km 떨어진 금강 변 도로가에 위치한 금강석회암 노두 안에 나타나며 WGS84좌표계로 N36°17'29.6", E127°39'5.5"에 위치한다(Fig. 1c).
저어콘의 우라늄과 납 함량을 측정하기 위해서 SL13 저어콘 표준시료를 사용하였다(238 ppm U; ClaouéLong et al., 1995).
분석에 이용된 1차 이온 빔(ion beam)의 크기와 전류는 각각 ~20 μm 및 ~3 nA이다.
암석기재용 금강석회암 시료는 “화강암 거력”과 접하고 있는 곳(311D)과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 부분(311F)에서 채취하였다(Fig. 2b).
자세한 암석기재를 위해서 “화강암 거력”의 가장자리(311C)와 가운데(311B) 부분으로부터 시료를 채취하였다(Fig. 2b).
2b). 또한 거력의 광물조합 및 저어콘의 내부 조직을 비교 연구하기 위해 노두 부근의 화강암체에서도 시료(311G)를 채취하였다(Fig. 1c). 전반적으로 화강암 거력의 가운데부터 가장자리로 갈수록 석회암과의 반응과 관련된 광물 조합이 잘 나타난다.
, 1995). 또한, 미국 미네소타 주의 덜루스 복합체(Duluth Complex)에서 산출하는 FC1 저어콘을 연령 측정용 표준시료로 사용하였다(206Pb/238U=0.1859; Paces and Miller, 1993). 보통납(common Pb)의 보정을 위해서 204Pb 측정치와 Stacey and Kramers(1975)에 제시된 모델납 성분을 이용하였다.
데이터처리
보통납(common Pb)의 보정을 위해서 204Pb 측정치와 Stacey and Kramers(1975)에 제시된 모델납 성분을 이용하였다. 분석한 저어콘의 U-Th-Pb 동위원소비와 가중평균연령은 SQUID2와 Isoplot/EX(Ludwig, 2003)을 이용하여 계산하였으며, 그 결과는 Table 1과 Fig. 5의 도표로 제시하였다. 이들 연령의 불확실도는 95% 신뢰수준으로 계산하였다.
이론/모형
저어콘 분리는 Cheong et al.(2013)이 제안한 방법을 이용하였으며, 이 논문의 Figs. 2와 3에 311B 시료의 저어콘 분리과정이 소개된 바 있다.
저어콘의 U-Pb 연령은 KBSI SHRIMP IIe 장비를 이용해 측정하였다. U-Th-Pb 동위원소성분의 분석은 Williams(1998)가 보고한 과정을 따랐다. 분석에 이용된 1차 이온 빔(ion beam)의 크기와 전류는 각각 ~20 μm 및 ~3 nA이다.
성능/효과
그 결과 “화강암 거력”이 빙하기원의 낙하석이 아니라 주변 관입암체의 일부임을 밝힐 수 있었다.
결론적으로 빙하 기원의 낙하석으로 보고된 바 있는 “화강암 거력”은 금강석회암과의 변성반응 관계에 의한 광물조합과 저어콘 연대측정 결과로부터 쥬라기 화강암의 일부임로 해석된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
옥천변성대 내에는 무엇이 분포하는가?
옥천변성대 내에는 특징적으로 연장성이 좋은 석회암층이 광역적으로 분포한다(Choi et al., 2012; Choi, 2014).
쇄설성(변성)퇴적암의 연대측정 및 근원지 해석을 위한 대안으로는 무엇이 있는가?
화석이 발견되지 않거나 드문 쇄설성(변성)퇴적암의 연대측정 및 근원지 해석을 위한 대안으로 고분해능 이차이온질량분석기(SHRIMP)나 레이저 삭박 유도결합 플라즈마 질량분석기(LA-ICP-MS)를 이용한 쇄설성 저어콘 연대측정이 최근 크게 각광을 받고 있다(e.g.
화강암 거력은 어떤 증거로 제시되었는가?
, 1998b). 이 거력은 매우 특이하게도 석회암층 내부에서 고립되어 산출하기 때문에 빙하기원을 지시하는 결정적 증거로 제시되었다. 더 나아가 금강 석회암이 신원생대의 눈덩어리 지구(Snowball Earth)에 수반된 빙하 기원의 덮개 탄산염암(cap carbonate)으로 해석된 바 있다(Choi et al.
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