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문제 정의
- 연구지역 동천동 화강암의 A-형 혹은 I-형 화강암의 특성 규명은 동천동 화강암이 정치할 당시 경상분지 내 비조산성 또는 후조산성 화성활동의 특성 규명과 경상분지의 지구조적 환경의 특성에 대한 해석에 중요한 역할을 할 것으로 판단된다. 이 연구에서는 경주 동천동 화강암에 대한 암석지화학적 자료를 통해 동천동 화강암의 지화학적 특성을 고찰하고, 이를 바탕으로 연구지역 화강암의 형성기작에 대해 논의하고자 한다.
제안 방법
- 동천동 A-형 화강암에 대한 분석결과를 경상분지 내 분포하는 일반적인 I-형 화강암들의 지화학적 자료(Jin, 1988; Kim, 1992)들과 함께 하커도에 도시하여 이들의 주원소와 미량원소 특성을 비교해보았다. I-형 화강암은 SiO2 함량이 67.
- 야외지질조사를 통해 동천동 화강암의 야외 특성을 파악하였으며, 연구지역 내에서 채취한 11개의 대표 시료에 대하여 박편을 제작한 후 편광현미경으로 관찰하여 경하 특성을 파악하였다. 또한, 연구지역 화강암질암체의 화학조성을 파악하기 위해 캐나다 Activation laboratoies에 ICP-MS 분석을 의뢰하였다. 대표 암석 시료 11개를 분말화하여 질산에 완전히 녹인 후 분석하였으며, 사용된 기기는 주원소 및 일부 미량원소(Sc, Be, V, Ba, Sr, Y, Zr) 분석의 경우 Varian Vista 735 ICP, 나머지 미량원소들의 경우 Perkin Elmer Sciex ELAN 6000이다.
- 야외지질조사를 통해 동천동 화강암의 야외 특성을 파악하였으며, 연구지역 내에서 채취한 11개의 대표 시료에 대하여 박편을 제작한 후 편광현미경으로 관찰하여 경하 특성을 파악하였다. 또한, 연구지역 화강암질암체의 화학조성을 파악하기 위해 캐나다 Activation laboratoies에 ICP-MS 분석을 의뢰하였다.
대상 데이터
- 또한, 연구지역 화강암질암체의 화학조성을 파악하기 위해 캐나다 Activation laboratoies에 ICP-MS 분석을 의뢰하였다. 대표 암석 시료 11개를 분말화하여 질산에 완전히 녹인 후 분석하였으며, 사용된 기기는 주원소 및 일부 미량원소(Sc, Be, V, Ba, Sr, Y, Zr) 분석의 경우 Varian Vista 735 ICP, 나머지 미량원소들의 경우 Perkin Elmer Sciex ELAN 6000이다.
- 연구지역 화강암체의 지화학적 특성을 경상분지 내 화강암체와 비교하여 해석하기 위해 경상분지에 분포하는 일반적인 I-형 화강암들의 지화학적 자료(Kim, 1992; Jin, 1988)들을 인용하였다.
- 연구지역인 동천동 일대에는 서쪽에 북북동 방향의 양산단층이 발달하고 있으며 하부로부터 백악기 퇴적암류와 이를 관입한 백악기 말-신생대 초의 불국사화강암류와 산성반암, 이들을 부정합으로 피복하고 있는 제3기 퇴적암류와 그 위를 덮고 있는 제4기 충적층이 분포한다[Fig. 1]. 동천동 화강암이 속하는 불국사화강암류는 섭입하는 태평양판에 의해 형성된 동일 마그마의 분별결정작용에 의해 형성된 것으로 해석되어 왔다(Tsusue et al.
성능/효과
- 따라서 이 가설은 연구지역 A-형 화강암의 성인을 설명하기에 적절하지 않다. 3)의 가설은 연구지역 화강암과 인근에 분포하는 I-형 화강암이 동일기원일 경우에 적용할 수 있을 것으로 보이며, 이는 두 화강암류를 포함하는 불국사화강암류가 동일한 마그마로부터 유래하였다는 기존 논문 결과(Tsusue et al., 1974; Jin, 1980; Hong, 1987; Jo, 1993; Lee and Hwang, 1999)로 설명이 가능할 것으로 판단된다. Douse (1997)에 따르면 950℃의 온도와 4 kbar의 압력 조건 하에서 I-형 토날라이트 내지 화강섬록암의 용융으로 만들어진 A-형 화강암질 멜트(melt)의 (Na2O+K2O)/Al2O3, Al2O3/(CaO+Na2O+K2O), MgO/TiO2 비의 범위는 각각 0.
- 67)보다 높은 값을 가지며 CaO, Al2O3 함량의 경우 연구지역이 경상분지 I-형 화강암류보다 낮은 함량을 보인다. 따라서 연구지역 A-형 화강암은 실험상으로 I-형 화강암류의 부분용융에 의해 만들어진 A-형 화강암과 유사한 주원소 특성을 보이는 것으로 판단된다[Fig. 5]. 동천동 A-형 화강암의 형성시기로 추정되는 고제 3기는 경상분지 아래로 섭입하는 태평양판의 후퇴(slab roll-back)로 인해 연약권의 용승이 발생하여 맨틀로부터 열원의 지속적인 공급이 이루어진 시기로 알려져 있다(Koh et al.
- Zr은 고장력원소 중 하나로 전하가 높고, 주원소에 비하여 비교적 큰 이온반경을 가지고 있기 때문에 조암광물에는 포함되지 않고 저어콘에만 주로 함유되며, 분화의 영향을 많이 받은 화강암체일수록 높은 함량을 보인다고 알려져 있다(Mason and Moore, 1985). 따라서 연구지역 암체는 경상분지 I-형 화강암보다 심한 분화작용을 받았음을 알 수 있다. Sr과 Ba의 경우 경상분지 I-형 화강암의 함량(Sr=100-440 ppm, Ba=10-1509 ppm)에 비해 A-형 화강암에서는 비교적 낮은 Sr=2-22 ppm, Ba=9-98 ppm 함량을 나타낸다.
- 이러한 A-형 화강암은 I-형 화강암이 압축력이 작용하는 조산 환경에서 생성되는 것과는 달리 신장력이 작용하는 비조산성 또는 후조산성 환경에서 형성되는 것으로 알려져 있다. 또한 Rb, Y, Nb 원소를 이용한 조구조판별도에서 연구지역 A-형 화강암은 조산운동과 무관한 WPG(판내부화강암) 영역에 도시되는 반면에, 경상분지 I-형 화강암의 경우는 압축응력장이 작용하는 대륙주변부 연변의 산물인 VAG(화산호화강암) 영역에 도시됨을 확인할 수 있었다[Fig. 8], 따라서 동천동 A-형 화강암은 경상분지에 주로 분포하는 I-형 화강암과는 형성환경이 다른 것으로 보여지며 선후관계를 살펴보았을 때 백악기 말 I-형 화강암이 정치한 후 신생대 초에 속하는 고제3기에 A-형 화강암(동천동, 기계, 남산)이 정치한 것으로 판단된다. 이는 이들 화강암류가 정치한 백악기 말-신생대 초 경상분지의 지구조적 환경이 압축환경에서 신생대 고제3기에 신장환경으로 급격히 변했음을 시사하므로 A-형 화강암의 성인은 당시 지구조적 환경을 추정할 수 있는 중요한 단서로 판단된다.
- 5]. 연구지역 A-형 화강암은 특징적으로 경상분지 I-형 화강암에 비해 높은 K2O, Na2O 함량과 낮은 Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, TiO2 함량을 보이는데, 이는 연구지역 암체가 사장석과 고철질 광물의 결정분화의 영향을 더 많이 받았음을 시사한다.
후속연구
- , 1996). 3)의 모델은 시간상으로 I-형 토날라이트 내지 화강섬록암이 정치 후 부분용융이 일어나 A-형 화강암이 만들어졌으므로 연구지역과 인접한 지역에 연구지역 암체보다 더 오래된 I-형 토날라이트 내지 화강섬록암이 존재한다면 이 모델을 동천동 A-형 화강암의 성인에 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 현재까지 제시된 A-형 화강암의 성인 모델을 고려해보았을 때 동천동 A-형 화강암은 3)의 모델로 형성되었을 가능성이 높은 것으로 보인다.
- 연구지역 화강암의 이러한 지화학적 특성은 이들의 진화과정 동안 사장석과 고철질광물의 결정분화작용이 있었음을 시사하고 있다. 동천동 화강암의 지화학적 특성을 통해 이들의 기원에 대해 추론해 본 결과 이들은 지각 내의 토날라이트질(Tonalite) 내지 화강섬록암의 I-형 화강암의 부분용융으로 만들어졌을 가능성이 높은 것으로 판단되나 구체적인 결론을 위해서는 차후 동위 원소를 이용한 심층있는 토의가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 이처럼 동천동 화강암과 관련된 야외기재적인 연구와 구조적인 연구를 통하여 연구지역 화강암이 A-형 화강암일 가능성이 제시되었으나 현재까지 이러한 가능성에 대한 암석지구화학적인 연구가 수행되지 않은 상태이다. 따라서 동천동 화강암이 A-형 화강암으로 분류되기 위해서는 선행되었던 암석기재적 연구와 더불어 암석지화학적 분석을 통해 화강암 분류를 수행할 수 있는 보다 심도 있는 지구화학적인 자료가 요구된다. 연구지역 동천동 화강암의 A-형 혹은 I-형 화강암의 특성 규명은 동천동 화강암이 정치할 당시 경상분지 내 비조산성 또는 후조산성 화성활동의 특성 규명과 경상분지의 지구조적 환경의 특성에 대한 해석에 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.
- 따라서 동천동 화강암이 A-형 화강암으로 분류되기 위해서는 선행되었던 암석기재적 연구와 더불어 암석지화학적 분석을 통해 화강암 분류를 수행할 수 있는 보다 심도 있는 지구화학적인 자료가 요구된다. 연구지역 동천동 화강암의 A-형 혹은 I-형 화강암의 특성 규명은 동천동 화강암이 정치할 당시 경상분지 내 비조산성 또는 후조산성 화성활동의 특성 규명과 경상분지의 지구조적 환경의 특성에 대한 해석에 중요한 역할을 할 것으로 판단된다. 이 연구에서는 경주 동천동 화강암에 대한 암석지화학적 자료를 통해 동천동 화강암의 지화학적 특성을 고찰하고, 이를 바탕으로 연구지역 화강암의 형성기작에 대해 논의하고자 한다.
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