[논문]영남육괴 중부지방에 존재하는 소규모 화강암체들의 암석학적 연구

김형규; 좌용주; 김재환; 박성철

doi:10.7854/jpsk.2019.28.4.279

[국내논문] 영남육괴 중부지방에 존재하는 소규모 화강암체들의 암석학적 연구
Petrological Study on Small-scale Granites in the Central Part of Yeongnam Massif 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.28 no.4, 2019년, pp.279 - 298

김형규 (경상대학교 지질과학과 및 기초과학연구소) , 좌용주 (경상대학교 지질과학과 및 기초과학연구소) , 김재환 (문화재청 국립문화재연구소) , 박성철 (문화재청 국립문화재연구소)

초록
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무풍 화강암체는 북쪽으로는 김천 화강암체와, 남쪽으로는 거창 화강암체와 인접하고 있으며, 흑운모각섬석 화강암(Gbh), 반상화강암(Gp), 각섬석 흑운모 화강암(Ghb)으로 구성되어 있다고 알려져 있다. 이 연구에서, 우리는 암석학적 관찰 결과를 토대로 무풍 화강암체 내 Gbh를 흑운모 화강암(Gb)와 흑운모 각섬석 화강암(Gbh)으로 세분하였다. Gb는 회백색의 암색을 띠며, 중조립질의 반상 조직을 가진다. Gb는 마그마 기원으로 추정되는 소량의 백운모를 포함하고 있으나, 각섬석 및 염기성 미립 포유암(MME)가 관찰되지 않는다. 반면, 홍색 내지 담홍색의 Gbh에서는 MME가 흔히 발견된다. Gbh 내 유색 광물은 대부분 각섬석과 흑운모로 관찰된다. 무풍 화강암체 내 Gb에서는 김천 화강암체의 특징적 광물인 각섬석과 스핀이 관찰되지 않으며, Gb의 주성분 원소의 변화 경향이 김천 화강암체 보다는 거창 화강암체와 비슷한 것으로 보아, Gb의 경우 거창 화강암체와 유사성이 크다는 것을 알 수 있다. 또한, 무풍 화강암체 내 Gbh의 조직과 광물 구성은 주변의 Gp 및 Ghb와 유사하며, 이러한 암석학적 특징은 영남육괴 내 중생대 쥐라기 화강암류 보다는 경상분지 내 백악기 화강암들과 유사하다.

Abstract ▼ AI-Helper

Mupung granite, which is located adjacent to Gimcheon granites to the north and Geochang granites to the south, has been known to consist of biotite-hornblende granite (Gbh), porphyritic granite (Gp), and hornblende-biotite granite (Ghb). In this study, we subdivided the Gbh of Mupung granite into biotite granite (Gb) and biotite hornblende granite (Gbh), based on petrological observations. The grayish Gb with medium to coarse grain and porphyritic texture contains a small amount of muscovite, but the hornblende and mafic microgranular enclave (MME) is not observed in Gb. On the other hand, MME can be commonly found in pinkish Gbh. The mafic minerals in Gbh are mostly hornblende and biotite. In the Gb in Mupung granites, the hornblende and sphene (which is the characteristic minerals in Gimcheon granite) are not observed. In addition, the trend of the changes in major elements of Gb in Mupung granites is similar to that of Geochang granites. These petrological characteristics suggest that the Gb in Mupung granite has a similarity with Geochang granite (than Gimchen granite). We also observed that the texture and composition of minerals of Gbh, as well as those of surrounding Gp and Ghb, are consistent with the characteristics of Cretaceous granites in Gyeongsang basin, rather than those of Jurassic granites in Yeongnam massif.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. Geologic map of the central Yeongnam massif district and sample locations.
그림 Fig. 2. Revised geological map based on the current study.
표 Table 1. Sampling locations(sheet name, longitude / latitude, location).
그림 Fig. 3. Photograph of biotite granite (Gb) showing outcrop (A, B) and photomicrograph under crossed polar (C), opened polar (D, E)(Mus, muscovite; Pl, plagioclase; Bt, biotite; Qtz, quartz; Per, perthite).
그림 Fig. 4. Photograph of biotite-hornblende granite (Gbh) showing outcrop (A, B) and photomicrograph under crossed polar (C, E), opened polar (D, F)(Hb, hornblende; Pl, plagioclase; Bt, biotite; Qtz, quartz; Per, perthite).
그림 Fig. 5. Photograph of porphyritie granite (Gp) showing outcrop (A, B) and photomicrograph under crossed polar (C), opened polar (D) (Hb, hornblende; Pl, plagioclase; Bt, biotite; Qtz, quartz; Per, perthite).
그림 Fig. 6. Photograph of hornblende-biotite granite (Ghb) showing outcrop (A, B) and photomicrograph under crossed polar (C), opened polar (D)(Hb, hornblende; Pl, plagioclase; Bt, biotite; Qtz, quartz; Per, perthite).
표 Table 2. Modal compositions of the granitic rocks in study area(wt.%).
표 Table 2. Continued
그림 Fig. 7. Q-A-P diagram for the granitic rocks from the study area.
그림 Fig. 8. Major oxide content vs. SiO₂ content of the granitoids rock in study area (wt%)
표 Table 3. Major element and CIPW norm compositions of the representative samples from the Mupung-Geochang-Gimcheon area (wt.%).
표 Table 3. Continued
그림 Fig. 9. (A) Total alkail content vs. SiO₂ content (B) AFM diagram (C) A/CNK-A/NK variation diagram, I-/S-type boundary is based on Hine et al. (1978) (D) ACF diagram (molar ratio).
그림 Fig. 10. Triangular diagram of ACF (A: modified to plot the three components in atomic proportions; B: the mineral facies that includes amphibolite facies and hornblende hornfels facies and granitic rocks)
표 Table 4. Descriptive characteristics of the Daebo and Bulguksa granite. (Cho, 1992)

AI 본문요약
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문제 정의

구성광물 차이에 의한 암체의 구분을 ACF 다이아그램에서 구체적으로 알아 보고자 한다. 일반적으로 화강암에서 생성 과정에 상관없이 조성은 맨틀근원물질(MD)과 퇴적 근원물질(FS)의 최소용융점(MM) 사이에 놓이게 된다.
다양한 연구자들에 의해 연구된 김천화강암체와 거창화강암체를 무풍 Gb와 비교해 보고자 한다. 암체를이루는 구성광물을 살펴보면, 김천 화강암체는 중조립질로 각섬석, 흑운모, 스핀을 포함하는 것이 특징인데 반해 거창화강암은 중립질의 반상조직을 가지며 백운모, 인회석을 포함하는 것이 특징이다.
연구의 목적은 구분된 각 화강암체들의 특징을 파악하고 주변의 화강암체와 상호 관계에 대해 논의하는데 있다. 또한 추후 지구화학적, 연대학적 연구를 위한 기초자료로서 활용될 수 있도록 암석학적 연구결과를 상세히 제시하고자 한다.
본 연구는 영남육괴 중부지방에 분포하는 소규모화강암체들에 대하여 암석 기재학적 연구를 통해 기존의 암체를 세분화 하였으며, 이들의 암석학적 특징을 자세히 밝혔다. 또한 추후 지구화학적, 동위원소 및 연대학적 연구를 진행하기 위한 구체적 자료를 제시하기 위한 목적이 있으며, 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
특히 이번 조사에서는 흑운모 각섬석 화강암으로 알려져있던 기존의 암체를 구성광물의 함량 및 특징에 따라 흑운모 각섬석 화강암과 흑운모 화강암으로 구분하였다. 연구의 목적은 구분된 각 화강암체들의 특징을 파악하고 주변의 화강암체와 상호 관계에 대해 논의하는데 있다. 또한 추후 지구화학적, 연대학적 연구를 위한 기초자료로서 활용될 수 있도록 암석학적 연구결과를 상세히 제시하고자 한다.
이 연구는 영남육괴 중부지역에 분포하는 무풍 지역 화강암체에 대해 야외 기재학적 연구를 바탕으로암체를 세부적으로 구분하고 관찰하였다. 특히 이번 조사에서는 흑운모 각섬석 화강암으로 알려져있던 기존의 암체를 구성광물의 함량 및 특징에 따라 흑운모 각섬석 화강암과 흑운모 화강암으로 구분하였다.

제안 방법

연구지역의 화강암체는 육안 및 편광현미경을 이용하여 구성광물의 종류 및 조직을 관찰하였다. 각 암체에서 구성광물의 상대적 비율은 모드 분석을 통해 정량적으로 확인하였다. 암석학적 특징을 바탕으로 구분된 화강암체의 지구화학적 특징을 살펴보기 위해각 암상의 특징을 잘 반영하는 신선한 시료 20개를 선별하여, 부경대학교 공동실험실습관의 X-선 형광분석기(SHIMADZU(japan), XRF-1700)를 이용하여 주성분원소를 분석하였다.
본 연구에서는 무풍화강암체를 구성광물, 조직 및 염기성미립포유암(MME; mafic microgranular enclave)의유무에 따라 흑운모 화강암(Gb)과 흑운모 각섬석 화강암(Gbh)으로 구분하였으며, 반상화강암(Gp), 각섬석 흑운모 화강암(Ghb)과 더불어 각각의 암상에 대한 특징을 다음과 같이 정리하였다. 시료 위치는 Fig.
각 암체에서 구성광물의 상대적 비율은 모드 분석을 통해 정량적으로 확인하였다. 암석학적 특징을 바탕으로 구분된 화강암체의 지구화학적 특징을 살펴보기 위해각 암상의 특징을 잘 반영하는 신선한 시료 20개를 선별하여, 부경대학교 공동실험실습관의 X-선 형광분석기(SHIMADZU(japan), XRF-1700)를 이용하여 주성분원소를 분석하였다.
연구방법

연구지역의 화강암체는 육안 및 편광현미경을 이용하여 구성광물의 종류 및 조직을 관찰하였다. 각 암체에서 구성광물의 상대적 비율은 모드 분석을 통해 정량적으로 확인하였다.
이 연구는 영남육괴 중부지역에 분포하는 무풍 지역 화강암체에 대해 야외 기재학적 연구를 바탕으로암체를 세부적으로 구분하고 관찰하였다. 특히 이번 조사에서는 흑운모 각섬석 화강암으로 알려져있던 기존의 암체를 구성광물의 함량 및 특징에 따라 흑운모 각섬석 화강암과 흑운모 화강암으로 구분하였다. 연구의 목적은 구분된 각 화강암체들의 특징을 파악하고 주변의 화강암체와 상호 관계에 대해 논의하는데 있다.

대상 데이터

, 2012). 연구 대상인 영남육괴에는 다양한 심성암체가 관입, 분포하고 있으며 이들 중 화강암체는 지역에 따라 크게 김천화강암체, 거창화강암체, 남원화강암체, 순창화강암체 등으로 알려져 있다.
주성분 원소 변화도에서 일부 원소는 상호 중첩으로 인해 살펴보기 어렵지만, Al₂O₃-Fe₂O₃^T-Na₂O의 변화에서 거창 흑운모 화강암체의 변화도와 유사함을 볼 수 있다. 연구대상인 무풍의 Gb은 마그마기원의 1차 백운모와부수광물인 인회석을 포함하며, 각섬석, 스핀 등의 광물을 포함하고 있지 않으며, 주성분 원소의 변화 경향이 유사한 것으로 보아 북부지역에 존재하는 김천 화강암의 연장이라 보기 어렵다고 생각된다. 일반적으로 주성분 원소의 변화 경향이 유사하다는 것은 암체를 형성시킨 마그마 활동이 동시기는 아닐지라도,그 초생 마그마 또는 마그마를 발생시킨 근원 물질이 유사했거나, 거의 동일한 마그마 과정으로 분화했음을 시사한다(Jwa and Park, 1996).
전라북도 무주 – 경상북도 김천 –경상남도 거창에 걸쳐 산출되는 무풍 지역의 화강암 체에 대한 과거 도폭 지질조사에서는 이 암체를 흑운모 각섬석 화강암으로 구분하였다.
전라북도 무주군 무풍면 망덕산(안산암)을 중심으로 동심원상으로 나타나며, 암체의 대부분에서 다양한 크기의 MME가 발견된다. 하천 바닥에서 신선한 노두가 많이 관찰되며, 장석 함량이 많고 담회색의 암색을 띤다.

성능/효과

1. 기존의 알려져 있던 흑운모 각섬석 화강암은 암석기재적 특징, 구성광물 그리고 주성분원소의 지화 학적 특징에 의해 1차기원의 백운모를 포함하는 흑운모 화강암(Gb)과 염기성미립포유암(MME)을 포함하며, 각섬석이 나타나는 흑운모 각섬석 화강암(Gbh)으로 구분된다.
2. Gbh, Gp 그리고 Ghb는 조직 및 구성광물 그리고 현미경하에서 광물의 특징을 살펴볼 때, 경상분지에 분포하는 중생대 백악기 화강암류와 유사한 특징을 보인다.
3. 본 연구를 통해 구분된 Gb은 인접하는 거창 및 김천 화강암체와의 관계를 살펴본 결과 거창화강암체의 조직, 구성광물 및 주성분원소의 변화경향에서 유사하게 관찰된다. 따라서 Gb는 거창흑운모 화강암체의 일부분이라 판단된다.
Norm 값에서도 Gb만이 다른 화강암체들과 다른 변화를 가지는 것을 볼 수 있다. 다만, Gb와 Ghb의 경우, 몇몇 주성분원소에서 차이가 명확하지는 않으나, 다만, Gb와 Ghb의 경우, 몇몇 주성분원소에서 차이가 명확하지는 않으나, 구성 광물의 관찰 결과를 통하여 각 암체 간의 기원이 서로 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 같은 마그마의 조성변화는 체계적으로 변하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 경향성이 다르다는 것은 암체를 만든 마그마가 서로 다를 수 있다는 것을 시사한다.
정리하면, 기존에 동일한 암체로 여겨졌던 Gb와Gbh에서 SiO2에 대한 주성분 원소들의 변화 경향성이 뚜렷하게 차이가 나타남을 확인하였으며, 이는 두암체간의 기원에 차이가 존재함을 드러낸다. 또한, 본연구에서 새로 구분된 Gb 암체의 주성분원소 값이 기존의 연구를 통해 알려진 거창 화강암체와 유사함이 확인되었다. Norm 값에서도 Gb만이 다른 화강암체들과 다른 변화를 가지는 것을 볼 수 있다.
영남육괴에 관입한 화강암체에 대한 암석학적 및 암석화학적 연구는 주로 거창 화강암체와 김천 화강암체에 대하여 광범위하게 수행되었다. 먼저, 김천 화강암체는 중립~조립의 각섬석 유무와 입자 사이즈의변화를 관찰한 암석학적 연구 결과를 바탕으로 암체의 내측은 각섬석 흑운모 화강섬록암으로, 주변부는 흑운모 화강암-화강섬록암으로 구성되어 있음이 확인되었다. 기존 연구에서는 이러한 암상의 차이가 단일화강암질 마그마의 분화로부터 기인하였을 가능성에 대하여 제시하였다(Yun and Hong 2003).
부수광물로는 스핀, 저어콘 등이 관찰된다. 세 화강암체의 구성광물 및 조직의 특징을 살펴본 결과 경상분지에 존재하는 백악기 화강암류와 유사한 광물구성 및 조직적 특징을 보인다고 할 수 있다. 추후 동위원소 및 암석연대학적 연구를 통해 암체의 형성시기를 확실하게 밝히고 넘어가야하는 중요한 암체라고 생각된다.
정리하면, 기존에 동일한 암체로 여겨졌던 Gb와Gbh에서 SiO2에 대한 주성분 원소들의 변화 경향성이 뚜렷하게 차이가 나타남을 확인하였으며, 이는 두암체간의 기원에 차이가 존재함을 드러낸다. 또한, 본연구에서 새로 구분된 Gb 암체의 주성분원소 값이 기존의 연구를 통해 알려진 거창 화강암체와 유사함이 확인되었다.
9C). 화강암의 I/S type 분류 중 ACF (A=Al₂O₃-Na₂OK₂O, C=CaO, F=Fe₂O₃+MgO) 삼각도표에 도시한 결과 모든 화강암질암이 I-type에 도시되었으며, Gb만이 Al이 높은 영역에 도시되었다(Fig. 9C).

후속연구

일반적으로 주성분 원소의 변화 경향이 유사하다는 것은 암체를 형성시킨 마그마 활동이 동시기는 아닐지라도,그 초생 마그마 또는 마그마를 발생시킨 근원 물질이 유사했거나, 거의 동일한 마그마 과정으로 분화했음을 시사한다(Jwa and Park, 1996). 그러므로 구성광물 및 유사한 지구화학적 특징을 보이는 거창 화강암체가 무풍 Gb의 연장이라 판단되며, 추후 동위원소 및 연대학적 접근을 통해 밝혀야 할 것이다.
, 2010), 이는 경상분지 퇴적물의 공급지인 영남육괴에 기존에 알려지지 않았던 백악기 화성활동이 있었음을 지시한다. 그러므로, 한반도에서의 백악기 초기의 화성활동을 이해하기 위해서는 영남육괴 내 화강암체 중 백악기에 형성되었을 것으로 추정되는 암체에 대한 암석학적, 암석화학적 연구가 필수적이다.
세 화강암체의 구성광물 및 조직의 특징을 살펴본 결과 경상분지에 존재하는 백악기 화강암류와 유사한 광물구성 및 조직적 특징을 보인다고 할 수 있다. 추후 동위원소 및 암석연대학적 연구를 통해 암체의 형성시기를 확실하게 밝히고 넘어가야하는 중요한 암체라고 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	무풍 화강암체의 종류 및 구성은?	무풍 화강암체는 북쪽으로는 김천 화강암체와, 남쪽으로는 거창 화강암체와 인접하고 있으며, 흑운모각섬석 화강암(Gbh), 반상화강암(Gp), 각섬석 흑운모 화강암(Ghb)으로 구성되어 있다고 알려져 있다. 이 연구에서, 우리는 암석학적 관찰 결과를 토대로 무풍 화강암체 내 Gbh를 흑운모 화강암(Gb)와 흑운모 각섬석 화강암(Gbh)으로 세분하였다.
	영남육괴에서 관찰되는 암석학적 특징은?	1. 기존의 알려져 있던 흑운모 각섬석 화강암은 암석기재적 특징, 구성광물 그리고 주성분원소의 지화 학적 특징에 의해 1차기원의 백운모를 포함하는 흑운모 화강암(Gb)과 염기성미립포유암(MME)을 포함하며, 각섬석이 나타나는 흑운모 각섬석 화강암(Gbh)으로 구분된다. 2. Gbh, Gp 그리고 Ghb는 조직 및 구성광물 그리고 현미경하에서 광물의 특징을 살펴볼 때, 경상분지에 분포하는 중생대 백악기 화강암류와 유사한 특징을 보인다. 3. 본 연구를 통해 구분된 Gb은 인접하는 거창 및 김천 화강암체와의 관계를 살펴본 결과 거창화강암체의 조직, 구성광물 및 주성분원소의 변화경향에서 유사하게 관찰된다. 따라서 Gb는 거창흑운모 화강암체의 일부분이라 판단된다.
	거창 화강암체란?	거창 화강암체는 중립질의 반상조직으로 반정은 주로 알칼리 장석으로, 광물구성에 따른 모드분석 결과 화강섬록암에서 몬조화강암에 속한다고 알려져 있다(Choi et al., 2006).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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