[논문]경기육괴 북서부에 분포하는 백악기 명성산 화강암의 성인에 대한 지화학적 연구

이은지; 박하은; 박영록

doi:10.7854/jpsk.2017.26.4.327

경기육괴 북서부에 분포하는 백악기 명성산 화강암의 성인에 대한 지화학적 연구
Geochemical Studies on Petrogenesis of the Cretaceous Myeongseongsan Granite in the Northwestern Gyeonggi Massif 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.26 no.4, 2017년, pp.327 - 339

이은지 (강원대학교 지질학과) , 박하은 (강원대학교 지질학과) , 박영록 (강원대학교 지질학과)

초록
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경기육괴 북서부에 분포하는 백악기 명성산화강암은 암체의 대부분을 차지하는 담홍색의 흑운모 몬조 화강암과 상대적으로 소량 산출되는 백색의 흑운모 알칼리화강암으로 이루어져 있다. 낮은 Sr 함량과 높은 Ba 함량, REE 다이아그램에서 보여지는 부(-)의 Eu 이상치, 스파이더 다이아그램에서 나타나는 부(-)의 Sr 이상치, Sr과 Rb 사이에 나타나는 부의 관계, Sr과 Ba 그리고 Sr과 $Eu/Eu^*$ 사이에 나타나는 정(+)의 관계는 사장석과 K-장석의 정출이 마그마 분화과정에 있어 중요한 역할을 하였음을 지시한다. 명성산화강암은 I, S, A형 화강암을 분류하는 분류도에서 I & S 형 화강암 영역에 도시되는데, 흑운모 몬조화강암은 분화되지 않은 I & S 형 화강암 영역에, 흑운모 알칼리화강암은 분화된 I & S 형 화강암 영역에 도시됨으로 흑운모 알칼리화강암이 흑운모 몬조화강암보다 더 분화되어 생성된 화강암임을 알 수 있다. A/CNK vs A/NK 다이아그램에서 고알루미나 영역에 도시되는 명성산화강암의 근원암의 성질을 알아보기 위하여 Rb/Sr vs Rb/Ba 도와 $Al_2O_3/TiO_2$ vs $CaO/Na_2O$ 도에 도시한 결과 명성산화강암은 점토가 결핍된 근원암인 사질암과 잡사암 사이의 조성을 갖는 변성퇴적암류로부터 유래하였거나 이에 상응하는 화성암으로부터 유래하였으며, 전암 저어콘 포화 온도를 계산해 본 결과 $740-799^{\circ}C$ 온도 조건에서 용융되어 생성되었음을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Cretaceous Myeongseongsan Granite in the northwestern Gyeonggi Massif consists of a major pale pink-colored biotite monzogranite and a minor white-colored biotite alkaligranite. Low Sr and high Ba concentrations, negative Eu-anomalies in REE plot, negative Sr anomalies in spider diagram, a negative correlation between Sr and Rb, and positive correlations between Sr and Ba and $Eu/Eu^*$ indicate that a fractional crystallization of both plagioclase and K-feldspar played a significant role during magma evolution. The Myeongseongsan Granite is plotted in I-& S-type granites on I, S, A-type granite classification scheme. While the biotite monzogranite is plotted in unfractionated I-& S-type granite, the biotite alkaligranite is plotted in fractionated I-& S-type granite, which indicates that the biotite alkaligranite is a more differentiated product. In order to elucidate the nature of the protoliths of the peraluminous Myeongseongsan magma, we plotted in $Al_2O_3/TiO_2$ vs. $CaO/Na_2O$ and Rb/Sr vs. Rb/Ba diagrams, and they suggest that the Myeongseongsan Granite was derived from clay-poor metagreywackes and meta-psammites or their igneous counterparts. Whole-rock zircon saturation temperature indicates that the Myeongseongsan magma was melted at $740-799^{\circ}C$.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구에서는 명성산화강암에 대한 주원소와 미량원소 자료를 이용하여 이 암체를 구성하는 서로 다른 두 암상인 담홍색을 띠는 화강암과 백색를 띠는 화강암 사이의 성인적인 관계를 밝히고, 명성산화강암을 형성한 마그마 근원암의 성질을 규명하며, 마그마가 생성된 용융 온도에 대해 계산해봄으로써 경기육괴 북서부 지역의 시간에 따른 지온 구배 변화 추이에 대해 고찰해 보았다.

제안 방법

경기육괴 북서부에 위치하는 경기도 포천시 영북면과 관인면 일대에 분포하는 화강암의 대표적인 시료 11개를 선택하여 주원소, 미량원소 및 희토류원소 분석을 실시하였다. 시료를 채취한 위치는 Fig.
명성산화강암이 갖는 특성을 알아보기 위하여 I-형, S-형, 및 A-형으로 분류하는 다이아그램에 도시해보았다(Fig. 8a, b).

대상 데이터

연구지역의 지질은 선캠브리아누대 기반암과 시대 미상의 변성암류, 그리고 이를 관입한 중생대 화성암과 신생대 제4기 현무암으로 이루어져 있다(Fig. 1).

데이터처리

(2017). Hwang and Ahn(2017)이 발표한 보장산조면암에 대한 지화학 자료를 가지고 이 암석에 대한 T_Zr 값을 계산해 보았다. 보장산조면암이 갖는 T_Zr 값은 940-991℃(평균 976℃)로, 명성산화강암, 철원분지 내 화성암류, 석모도화강암과 같은 경기육괴 북서부에 분포하는 백악기 압티안-알비안(~112 Ma)에 생성된 화성암류의 T_Zr 값보다 훨씬 높다.

이론/모형

에 의뢰하여 실시하였다. 캐나다의 Activation Laboratorie Ltd.에서 수행된 주원소 분석은 fusion ICP(Inductively Coupled Plasma) 방법을 이용하여 실시하였고, 미량원소와 희토류원소는 fusion-MS(Mass Spectrometer)와 fusion ICP(Inductively Coupled Plasma) 방법을 이용하였다.

성능/효과

1. 경기육괴 북서부에 분포하는 백악기 명성산화강암은 암체의 대부분을 차지하는 담홍색흑운모 몬조화강암과 상대적으로 소량 산출되는 백색의 알칼리화강암으로 이루어져 있다.
2. 흑운모 몬조화강암과 흑운모 알칼리화강암은 동일한 마그마로부터 분별정출작용에 의해 생성되었으며, 마그마 분화작용이 일어나는 동안 사장석과 K-장석이 중요한 역할을 하였다.
3. 명성산화강암은 A-형이 아니라 I-형/S-형 화강암에 해당하며, 고알루미나의 조성을 갖는 마그마로부터 유래하였으며, 잡사암과 사질암 사이의 조성을 갖는 변성퇴적암류나 이에 상응하는 조성을 갖는 화성암 근원암으로부터 기원하였다.
4. 명성산화강암을 생성한 마그마의 용융온도는 742-799℃ 범위를 갖는다.
Hwang and Ahn(2017)은 보장산조면암에 대한 지구화학적 연구를 통해 이 암석이 A1-형 화성암의 특성을 보여주며, 페름-트라이아스기 송림조산운동 동안 충돌작용이 일어난 이후에 확장성 환경에서 발달하는 대륙열곡에서 생성되었음을 제안하였다. 이러한 결과는 연구 지역인 경기육괴 북서부지역의 조구조환경이 트라이아스기 확장성 환경에서 쥐라기에서 백악기 초기에 걸쳐 섭입대 환경으로 변화되면서 경기육괴 북서부의 지온 구배가 감소하였음을 지시한다. 이것은 REE 다이아그램(Fig.
이번 연구를 통해 명성산화강암에 대한 자세한 야외 조사를 실시한 결과 명성산화강암은 기존의 연구(Yun et al., 2010)에서 보고된 담홍색 화강암과 함께 백색을 띠는 화강암이 소규모로 산출함을 확인하였다. 이들은 서로 혼재하며 나타나기 때문에 지질도에서는 이들의 경계를 구분하지 않고 하나의 암체로 도시하였다(Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	명성산화강암의 구성은?	명성산화강암은 암체의 대부분을 차지하는 흑운모 몬조화강암과 소규모로 나오는 흑운모 알칼리화강암으로 이루어져 있으며, 이들은 서로 혼재되어 산출된다. 이 두 화강암에 대한 지화학적 자료는 이들이 분별정출작용을 통해 성인적으로 밀접한 연관이 있음을 지시한다.
	명성산화강암 중 대부분을 차지하는 담홍색 화강암은 어떤 특성이 있는가?	명성산화강암 중 대부분을 차지하는 담홍색 화강암은 입자의 크기가 세립질부터 조립질까지 다양하게 나타나는 세리에이트 조직을 보이며(Fig. 2a), 주 구성광물은 정장석, 퍼싸이트, 사장석, 석영, 흑운모 등으로 구성되어 있으며, 알칼리장석으로 칼스바드 쌍정을 보이는 정장식이 다량 관찰된다(Fig. 2c).
	대보화강암은 어떤 순으로 관입이 이루어졌는가?	대보화강암에 해당하는 암체들이 쥐라기 중엽인 약 180 Ma부터 160 Ma까지 약 20 Ma 동안에 걸쳐 관입하였다(Hwang and Kihm, 2007). 이중 가장 오래된 화강암은 포천화강암이며, 이후에 복운모 화강암, 흑운모 화강암, 함석류석 흑운모 화강암, 반상 흑운모 화강암 순으로 관입이 이루어졌다(Hwang and Kihm, 2007). 명성산화강암은 기존에 대보화강암으로 생각되었으나, SHRIMP U-Pb 저어콘 연대 측정에서 112±2 Ma로 백악기 화성암체이 밝혀졌다(Hwang and Kihm, 2007).

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