한반도 중서부 홍성지역 내에 분포하는 사문암체의 지질연대학 및 지구조적 의미 Geochronological and Geotectonic Implications of the Serpentinite Bodies in the Hongseong Area, Central-western Korean Peninsula원문보기
한반도 중서부 홍성지역은 지구조적으로 중국의 친링-다비에-수루대와 대비되는 충돌대일 가능성이 고려되는 지역이다. 홍성지역은 다수의 다양한 시기의 렌즈상 사문암체가 렌즈상 염기성암체와 함께 분포한다. 주 연구대상 사문암체 중 백동과 원노전 암체는 신원생대 알칼리화강암과 그리고 비봉암체는 고원생대 유구편마암과 접촉한다. 백동암체는 신원생대 알칼리화강암 암괴 및 고생대 후기 변성염기성 암괴를 포함하며, 비봉암체는 신원생대 알칼리화강암의 암괴를 포함한다. 세 암체 모두에서 중생대 관입암체가 인지되며, 비봉암체는 백악기의 화산암을 포함한다. 사문암체의 사문암에 대한 SHRIMP U-Pb 쇄설성 저어콘 연대결과는 백동 암체에서 시생대 후기부터 고생대 중기, 원노전과 비봉 암체에서 시생대 후기부터 백악기 전기까지 연대 범위를 보여준다. 비록 사문암화 과정에서 연대측정을 수행할 광물이 생성되지는 않지만, 가장 젊은 쇄설성 저어콘의 연대인 백동 사문암체의 고생대 중기와 원노전과 비봉 사문암체의 백악기 연대는 지금까지 알려진 사실과 달리 이들 사문암체가 고생대 중기 이후 혹은 백악기 전기 이후 사문암화되었을 가능성 또는 재동되었을 가능성에 대한 새로운 정보를 제공한다. 특히, 사문암체 내에서 나타나는 백악기 초기의 연대들은 사문암화 작용이 한반도 중서부 내에 분포하는 백악기 초기 화성작용과 관련되었을 가능성을 배제할 수 없다. 결과적으로 홍성지역의 연구대상 사문암체의 사문암과 사문암 내의 다양한 시기의 암괴들로부터 측정된 연대 결과들은 사문암화된 초염기성암의 사문암화 시기 및 사문암화 되는 지구조 환경 해석에 여러 가지 가능성을 제공하며, 연구지역의 다른 사문암체들을 포함한 사문암체에 대한 좀 더 자세한 지질연대학적 연구가 필요함을 지시한다.
한반도 중서부 홍성지역은 지구조적으로 중국의 친링-다비에-수루대와 대비되는 충돌대일 가능성이 고려되는 지역이다. 홍성지역은 다수의 다양한 시기의 렌즈상 사문암체가 렌즈상 염기성암체와 함께 분포한다. 주 연구대상 사문암체 중 백동과 원노전 암체는 신원생대 알칼리화강암과 그리고 비봉암체는 고원생대 유구편마암과 접촉한다. 백동암체는 신원생대 알칼리화강암 암괴 및 고생대 후기 변성염기성 암괴를 포함하며, 비봉암체는 신원생대 알칼리화강암의 암괴를 포함한다. 세 암체 모두에서 중생대 관입암체가 인지되며, 비봉암체는 백악기의 화산암을 포함한다. 사문암체의 사문암에 대한 SHRIMP U-Pb 쇄설성 저어콘 연대결과는 백동 암체에서 시생대 후기부터 고생대 중기, 원노전과 비봉 암체에서 시생대 후기부터 백악기 전기까지 연대 범위를 보여준다. 비록 사문암화 과정에서 연대측정을 수행할 광물이 생성되지는 않지만, 가장 젊은 쇄설성 저어콘의 연대인 백동 사문암체의 고생대 중기와 원노전과 비봉 사문암체의 백악기 연대는 지금까지 알려진 사실과 달리 이들 사문암체가 고생대 중기 이후 혹은 백악기 전기 이후 사문암화되었을 가능성 또는 재동되었을 가능성에 대한 새로운 정보를 제공한다. 특히, 사문암체 내에서 나타나는 백악기 초기의 연대들은 사문암화 작용이 한반도 중서부 내에 분포하는 백악기 초기 화성작용과 관련되었을 가능성을 배제할 수 없다. 결과적으로 홍성지역의 연구대상 사문암체의 사문암과 사문암 내의 다양한 시기의 암괴들로부터 측정된 연대 결과들은 사문암화된 초염기성암의 사문암화 시기 및 사문암화 되는 지구조 환경 해석에 여러 가지 가능성을 제공하며, 연구지역의 다른 사문암체들을 포함한 사문암체에 대한 좀 더 자세한 지질연대학적 연구가 필요함을 지시한다.
The Hongseong area of the central-western Korean Peninsula is considered to be a part of collision zone that is tectonically correlated to the Qinling-Dabie-Sulu belt of China. The area includes the elliptical-shaped serpentinized ultramafic bodies, together with mafic rocks. The studied bodies are ...
The Hongseong area of the central-western Korean Peninsula is considered to be a part of collision zone that is tectonically correlated to the Qinling-Dabie-Sulu belt of China. The area includes the elliptical-shaped serpentinized ultramafic bodies, together with mafic rocks. The studied bodies are in contact with the surrounded Neoproterozoic alkali granites at the Baekdong and Wonnojeon bodies and the Paleoproterozoic Yugu gneiss at the Bibong body. The Baekdong body contains the blocks of the Neoproterozoic alkali granites and the Late Paleozoic metabasites. The Bibong body also includes the Neoproterozoic alkali granite blocks. The Mesozoic intrusive rocks are also recognized at the Baekdong, Wonnojeon and Bibong bodies. On the other hand, the Early Cretaceous volcanic rocks are occurred at the Bibong body. The detrital zircon SHRIMP U-Pb ages of the serpentinites at three bodies range variously from Neoarchean to Middle Paleozoic at the Baekdong body, and from Neoarchean to Early Cretaceous at the Wonnojeon and Bibong bodies. Although serpentinization does not generally produce minerals suitable for direct isotopic dating, the youngest Middle Paleozoic age at the Baekdong body and the Early Cretaceous age at the Wonnojeon and Bibong bodies indicate the possible upper age limit for the (re)serpentinization. Especially, the Early Cretaceous serpentinization ages may be related to the widespread Early Cretaceous igneous activity in the central-southern Korean Peninsula. Age results for the serpentinite bodies and the included blocks of the studied serpentinized ultramafic bodies in the Hongseong area, therefore, provide several possible interpretations for the serpentinization ages of the ultramafic rocks as well as the geotectonic implications of serpentinization, requiring more detailed study including other serpentinized ultramafic bodies in the Hongseong area.
The Hongseong area of the central-western Korean Peninsula is considered to be a part of collision zone that is tectonically correlated to the Qinling-Dabie-Sulu belt of China. The area includes the elliptical-shaped serpentinized ultramafic bodies, together with mafic rocks. The studied bodies are in contact with the surrounded Neoproterozoic alkali granites at the Baekdong and Wonnojeon bodies and the Paleoproterozoic Yugu gneiss at the Bibong body. The Baekdong body contains the blocks of the Neoproterozoic alkali granites and the Late Paleozoic metabasites. The Bibong body also includes the Neoproterozoic alkali granite blocks. The Mesozoic intrusive rocks are also recognized at the Baekdong, Wonnojeon and Bibong bodies. On the other hand, the Early Cretaceous volcanic rocks are occurred at the Bibong body. The detrital zircon SHRIMP U-Pb ages of the serpentinites at three bodies range variously from Neoarchean to Middle Paleozoic at the Baekdong body, and from Neoarchean to Early Cretaceous at the Wonnojeon and Bibong bodies. Although serpentinization does not generally produce minerals suitable for direct isotopic dating, the youngest Middle Paleozoic age at the Baekdong body and the Early Cretaceous age at the Wonnojeon and Bibong bodies indicate the possible upper age limit for the (re)serpentinization. Especially, the Early Cretaceous serpentinization ages may be related to the widespread Early Cretaceous igneous activity in the central-southern Korean Peninsula. Age results for the serpentinite bodies and the included blocks of the studied serpentinized ultramafic bodies in the Hongseong area, therefore, provide several possible interpretations for the serpentinization ages of the ultramafic rocks as well as the geotectonic implications of serpentinization, requiring more detailed study including other serpentinized ultramafic bodies in the Hongseong area.
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문제 정의
4) 비봉 사문암체 내 원암에 가까운 초염기성암체로 해석되는 크로마 타이트 밴드를 가기는 사문암은 가장 젊은 ~374 Ma 의 쇄설성 저어콘 연대를 보여주어 고생대 중기 이후의 사문암화 작용을 지시하지만, 그 밖의 사문암은 백악기 초기를 보여주어 백악기 초기 이후의 사문암화 과정 또는 재동되었을 가능성을 지시한다.5) 유구 사문암체의 사문암에서의 백악기 중기(~91 Ma) 연대 또한 백악기의 사문암화 과정 가능성을 뒷받침한다.6) 백동을 관입한 트라이아스기 중기 관입암, 비봉암체 내백악기 전기의 관입암 및 화산암은 사문암화 과정의 하한시기를 지시할 수 있다.
본 논문에서는 홍성지역 랜즈형 백동, 원노전, 비봉, 유구의 사문암체에서 현재까지 보고된 사문암 및 사문 암과 관련된 암석의 산상과 지질연대 자료를 보고하고자 한다.
본 논문은 백동, 원노전 및 비봉사문암체의 산출양산, 사문암 및 사문암 내에 포함된 다양한 암괴 및 관입암체의 연대측정 자료를 통해 이들 사문암체 형성 및 사문암화 시기 등의 진화 연구에 중요한 정보를 제공하고자 한다.
제안 방법
(2011b, c)은 광천 사문암체와 접촉하고 있는 변성염기성화산암이 Oh et al.(2009)에 보고된 ~764 Ma의 신원생대가 아닌 고생대 중기 변성염기성화산암체로 보고하여 고생대 초염 기성암의 사문석화 과정을 해석하였다(Kim et al., 20111b, 2014c). 한편, Kwon et al.
(2013)는 초염기성 암체와 접촉하지 않은 비봉 염기 성암체(비봉 에클로자이트), 백동 사문암체를 관입한 것으로 보고되는 변성염기성암 및 광천 사문암체와 접촉 하고 있는 변성염기성화산암에 대해 각각 신원생대 887 Ma, 856 Ma, 764 Ma의 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대를 보고하였다. 또한 이들 연대들을 이 지역 내초염기성암체의 생성시기와 밀접히 관련시켜 염기성암 -초염기성체들이 로디니아 봉합-분열과 관련되었을 것으로 해석하였다. 반면, Kim et al.
백동, 원노전, 비봉 사문암체의 사문암화 시기를 밝히기 위해서 이들 암체 내 사문암, 사문암 내 신원생대 알칼리화강암과 고생대 변성염기성 암괴, 우백질 화강암, 현무암질 암맥 및 안산암질 암맥 등의 다양한 시료들에 대해 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대측정을 실시하였다(Fig. 2). 사문암체 주변부 신원생대 알칼리화 강암에 대해서도 연대측정을 수행하였다.
2). 사문암체 주변부 신원생대 알칼리화 강암에 대해서도 연대측정을 수행하였다. SHRIMP UPb 연대측정을 위한 저어콘 내부구조 및 분석 위치선 정과 U-Pb-Th 분석은 한국기초과학지원연구원 오창캠퍼스에 설치되어 있는 주사전자현미경(Jeol JSM-6610LV)과 SHRIMP IIe를 사용하였다.
분석점 직경은 약 30 μm이며 한 점의 U-Pb 분석마다 필요한 모든 질량의 동위원소를 5번 반복 정량하였다. 저어콘 동위원소 자료들은 SQUID 2.50(Ludwig, 2008)와 Isoplot 3.71(Ludwig, 2009) 프로그램을 사용해 처리하였다. 한편, 사문암체에서 수집된 쇄설성 저어콘들의 연대 중 1000 Ma보다 오래된 연대는 207Pb/206Pb 연대, 1000 Ma보다 젊은 연대는 206Pb/238U 연대를 선택하였다.
대상 데이터
사문암체 주변부 신원생대 알칼리화 강암에 대해서도 연대측정을 수행하였다. SHRIMP UPb 연대측정을 위한 저어콘 내부구조 및 분석 위치선 정과 U-Pb-Th 분석은 한국기초과학지원연구원 오창캠퍼스에 설치되어 있는 주사전자현미경(Jeol JSM-6610LV)과 SHRIMP IIe를 사용하였다. 저어콘 분리, 디스크에 마운팅, SHRIMP 분석방법과 절차는 Williams et al.
, 2009). 본 연구의 주 대상인 사문암체는 홍성지역에서 다수 분포하며, 최근에는 광천, 홍성, 신곡, 백동, 비봉 사문암체에 대한 지구조적 환경, 생성시기 등의 연구가 국제학회지에 발표되고 있다(Oh et al., 2010, 2012; Kim et al., 2011b, c; Park et al., 2014a; Seo et al., 2013).
주 연구대상인 홍성지역의 사문암체는 고원생대 유구 편마암 서측 경계부, 신원생대 편마암, 화강섬록암, 알칼리 화강암 및 고생대 광천 편마암 경계부를 따라 다수가 렌즈상으로 발달한다(Fig. 1b; Song et al., 1997; Wu and Suh, 2000; Song and Song, 2001, Song et al., 2004; Seo et al., 2005; Arai et al., 2007; Oh et al., 2010, 2012; Kim et al., 2011b, c; Seo et al., 2013; Kim et al., 2014c). 일반적으로 사문암체의 내부 엽리는 주변암체의 엽리 자세와 조화를 이루고 있다.
성능/효과
(2) 백동 사문암체는 사문암체 내 고생대 후기 ~310 Ma의 변성염기성암 암괴 등을 포함한다. 이들 변성염기성암은 백동 사문암체를 관입하는 것으로 보고되기도 한다.
(4) 비봉 사문암체에서 백악기 전기 ~116-109 Ma의현무암질 암맥과 안산암질 암맥 등이 인지된다.
1: 10만 홍성지역 지구조층서도에 보고된 홍성지역의 층서-지구조 영역 분대는 홍성지역의 가장 동쪽에 위치하는 영역은 경기육괴 편마암인 고원생대 유구 편마암으로 주로 정편마암으로 구성되며, 안구상 구조, 호상 구조, 혼성암 구조를 보이는 석류석-흑운모-규선석 편마암, 흑운모-각섬석 편마암, 흑운모 편마암으로 구성된다(Fig. 1b; Kim et al., 2008; Kim et al., 2014c). 고원생대 유구편마암의 서쪽 경계는 신원생대 및 고생대의 염기성 화성 활동에 의해 영향을 받았으며, 신원생대에 관입한 일부 변성염기성암(비봉 암체) 내에는 에클로자이트상에 근접하거나 혹은 상부 백립 암상의 변성작용이 기록되어 있다(Fig.
(2009)에 의해 보고된 백동 사문암체 내 ~856 Ma 함석류석 변성반려암도 사문암체 내의 암괴인 가능성이 높다.2) 광천 사문암체 내의 현무암 볼더의 생성연대는 최소 ~328 Ma 이후이며, 광천 사문암의 사문암화 시기가 ~328 Ma 이후로 예상된다.3) 원노전과 비봉 사문암체 사문암들의 쇄설성 저어콘들은 시생대 후기 혹은 고원생대부터 백악기초기까지 다양한 연대분포를 보여준다.
2) 광천 사문암체 내의 현무암 볼더의 생성연대는 최소 ~328 Ma 이후이며, 광천 사문암의 사문암화 시기가 ~328 Ma 이후로 예상된다.3) 원노전과 비봉 사문암체 사문암들의 쇄설성 저어콘들은 시생대 후기 혹은 고원생대부터 백악기초기까지 다양한 연대분포를 보여준다.4) 비봉 사문암체 내 원암에 가까운 초염기성암체로 해석되는 크로마 타이트 밴드를 가기는 사문암은 가장 젊은 ~374 Ma 의 쇄설성 저어콘 연대를 보여주어 고생대 중기 이후의 사문암화 작용을 지시하지만, 그 밖의 사문암은 백악기 초기를 보여주어 백악기 초기 이후의 사문암화 과정 또는 재동되었을 가능성을 지시한다.
3) 원노전과 비봉 사문암체 사문암들의 쇄설성 저어콘들은 시생대 후기 혹은 고원생대부터 백악기초기까지 다양한 연대분포를 보여준다.4) 비봉 사문암체 내 원암에 가까운 초염기성암체로 해석되는 크로마 타이트 밴드를 가기는 사문암은 가장 젊은 ~374 Ma 의 쇄설성 저어콘 연대를 보여주어 고생대 중기 이후의 사문암화 작용을 지시하지만, 그 밖의 사문암은 백악기 초기를 보여주어 백악기 초기 이후의 사문암화 과정 또는 재동되었을 가능성을 지시한다.5) 유구 사문암체의 사문암에서의 백악기 중기(~91 Ma) 연대 또한 백악기의 사문암화 과정 가능성을 뒷받침한다.
5) 유구 사문암체의 사문암에서의 백악기 중기(~91 Ma) 연대 또한 백악기의 사문암화 과정 가능성을 뒷받침한다.6) 백동을 관입한 트라이아스기 중기 관입암, 비봉암체 내백악기 전기의 관입암 및 화산암은 사문암화 과정의 하한시기를 지시할 수 있다.
그리고 자형의 밴드형 누대구조를 가지는 저어콘에서는 총 9 개 분석점 중 6개의 분석점에서 연대집중군을 보여주며, 109 ± 2 Ma의 가중평균 206 Pb/ 238 U 연대를 보여준다(Figs. 5m and 6m).
진동형 누대구조에서 분석된 총 22점의 Th/U비는 0.11-0.87이며(Table 1), 연대집중군을 보여주는 16점의 가중평균 206Pb/ 238U 연대는 757 ± 14 Ma로이 암석의 관입시기를 나타낸다(Figs. 5g, 6g and 7).
후속연구
(5) 상기 전술한 연대 결과들은 홍성지역 사문암체의 원암인 초염기성암의 생성시기, 사문암화 시기 및 사문암화 되는 지구조 환경 해석에 여러 가지 가능성을 제공하며, 이들 연구에 좀 더 자세한 연구가 필요하다.
상기 전술한 홍성 지역의 사문암체 원암인 홍성지역 초염기성암의 생성시기 유추는 좀 더 체계적인 연구가 필요하다고 판단된다. 이러한 요인으로 초염기성암은 직접적으로 생성시기를 유추 할 수 있는 연대측정 광물의 생성이 어렵다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
홍성지역에는 무엇이 발달해 있나?
1a). 특히, 홍성지역에는 주변 조산대와의 지구조적 대비로 주목을 받고 있는 렌즈상의 염기성암체와 사문암체가 다수 발달해 있다(Fig. 1b).
백동, 원노전 및 비봉 사문암체의 사문암화가 우세하게 진행된 부분은 어떤 광물이 우세한가?
백동, 원노전 및 비봉 사문암체의 대부분은 일반적으로 검은색과 녹색의 사문석으로 구성된다. 사문암화가 우세하게 진행된 부분에서는 안티고라이트, 리자다이트, 그리고 섬유상의 크리소타일(온석면)이 우세하다. 일부 사문화가 덜 진행된 신선한 부분의 경우 원암인 초염기성암의 등립상의 모자이크 조직 및 원생 입상 조직을 보여주어 원암의 생성 지구조 환경을 유추하는데 중요한 정보를 제공하고 있다.
한반도 중서부에 위치한 홍성지역은 어떤 지역인가?
한반도 중서부에 위치한 홍성지역은 지구조적으로 중국의 중생대 초기 대륙충돌대인 친링-다비에-수루대와 대비되는 충돌대의 가능성이 고려되는 중요한 지역이다(Fig. 1a).
참고문헌 (31)
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