[논문]지리산 일대의 연성전단변형

류충렬; 강희철; 이상원

doi:10.7854/jpsk.2019.28.2.53

지리산 일대의 연성전단변형
Ductile Shear Deformation around Jirisan Area, Korea 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.28 no.2, 2019년, pp.53 - 69

류충렬 (한국지질자원연구원 국토지질연구본부) , 강희철 (부산대학교 지질환경과학과) , 이상원 (부산대학교 지구과학교육과)

초록
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영남육괴 남서부인 지리산지구의 편마암복합체에 발달하는 연성전단변형의 기하학적 및 운동학적 특성과 연성전단변형을 받은 우백질편마암에 대해 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대측정을 수행하고 연성전단변형의 시기에 대하여 논의하였다. 편마암의 엽리를 연성변형에 의해 생성된 전단엽리들이 절단하고 있으며, 광역적인 분포를 나타내고 있어 이 지역의 편마암은 두 번 이상의 강력한 연성변형을 겪었음을 지시한다. 전단엽리면에 발달한 신장선구조는 북동 방향에 완만한 침강각을 보여 주향이동성 전단운동의 존재를 지시하며, 신장선구조를 포함하고 전단엽리면에 직교하는 단면에서는 우향의 전단감각이 우세하게 발달한다. 연성변형전단의 공간적 분포는 남북 내지 북북동 방향이 우세한 우향의 전단대가 중앙부 및 동부에서 대상 분포로 발달된 특성을 보이며, 서쪽부에서는 호남전단대의 일반적인 방향성인 북동 방향으로 발달하고 있다. 강한 전단변형을 받은 우백질편마암의 2개의 시료에서 구한 U-Pb 일치연령은 각각 $1,868{\pm}3.8Ma$와 $1,867{\pm}4.0Ma$로 연구지역 일원에서 보고된 편마암류들의 U-Pb 연대측정 결과와 일치한다. 연구지역에서 분포하는 전단변형을 받은 편마암류, 편마암류를 관입한 변형된 염기성 암맥과 화강암류 그리고 변형 특성이 관찰되지 않는 화성암류들의 관입 시기를 고려할 때, 연성전단 변형작용은 약 260 Ma-230 Ma 동안 섭입작용과 관련된 화강암질 화성활동 이후인 약 230~220 Ma에 한반도 충돌조산운동과 관련되어 발생하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the Jirisan area of the Yeongnam Massif, Korea, several ductile shear zones are developed within Precambrian gneiss complex (Jirisan metamorphic rock complex). The ductile shear zones have a general NS- and NNE-striking foliation with westward dipping directions. The foliation developed in the shear zones cut the foliation in gneiss complex. The stretching lineations are well developed in the foliated plane of the shear zone, showing ENE-trend with gentle plunging angle to the ESE direction. Within shear zone, several millimetric to centimetric size of porphyroclasts are deformed strongly as a sigmoid form by ductile shearing. The sigmoid patterns of porphyroclasts in the shear zones indicate the dextral shearing. The spatial distribution of ductile shear zone is characterized by the dominant NS- and NNE-striking dextral sense in the central and eastern regions respectively. In the western part, it develops in NE-striking dextral sense which is the general direction of the Honam shear zone. The U-Pb concordant ages obtained from the two samples, the strongly sheared leucocratic gneiss, are $1,868{\pm}3.8Ma$ and $1,867{\pm}4.0Ma$, respectively, which are consistent with the U-Pb ages reported around the study area. We supposed that the ductile shearing in the study area is occurred about 230~220 Ma during late stage of the continental collision around Korea and is preceded by granitic intrusion related to subduction during 260~230 Ma, which are supported by compiling the age data from sheared gneiss, deformed mafic dyke intruded gneiss complex, and non-deformed igneous rocks.

주제어

표/그림 (19)

그림 Fig. 1. (a) Tectonic province map of the southern part of the Korean Peninsula (modified from Kang and Lee, 2016) and (b) Geological map of the Jirisan area in the Yeongnam Massif, Korea (modified from Choi et al., 1964; Kim et al., 1964a, 1964b; Kim and Kang, 1965; Nam et al., 1989; Son et al., 1964).
그림 Fig. 2. Outcrop photographys of major rocks in the study area.
그림 Fig. 3. Outcrop of charnockite developed around Daehagyo (bridge) in the eastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 4. Outcrop of charnockite developed around Daehagyo (bridge) in the eastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 5. Outcrop of leucocratic gneiss developed around Honggyeri in the northeastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 6. Outcrop of granulite developed around Banggok-ri in the northeastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 7. Outcrops and simplified block diagram of outcrop developed around Geumcheon valley in the southern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 8. Mylonized and folded granitic gneiss developed around Bulil Fall in the southern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 9. Outcrop developed around Dancheon valley in the southern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 10. Outcrop of migmatite within blastoporphyritic granitic gneiss developed around Baekmudong valley in the northern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 11. Outcrop of blastoporphyritic granitic gneiss developed around Dalgung valley in the northwestern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 12. Outcrop of blastoporphyritic granitic gneiss developed around Baemsagol valley in the northwestern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 13. Outcrop of highly sheared quartzite developed around Cheonggye in the northeastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 14. Outcrop of leucocratic granitic gneiss developed around Bonghwasa Temple of Sangi-ri in the southeastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 15. Outcrop of leucocratic granitic gneiss developed around Baegamdongcheon of Sangi-ri in the southeastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
그림 Fig. 16. Outcrop of leucocratic gneiss developed around Jungsanri in the eastern part of the Jirisan area, Yeongnam massif, Korea.
표 Table 1. SHRIMP zircon U–Pb isotopic data for the analyzes samples from this study
그림 Fig. 17. Representative cathodoluminescence images of zircon grains and U-Pb concordia diagram from two leucocratic gneiss samples. The ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb age of individual analytical spots, denoted by solid circles, are given.
그림 Fig. 18. Photography showing the kinematic characteristics related to the ductile shear deformation in each outcrop.

AI 본문요약
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문제 정의

1) 및 전단작용에 의하여 전형적인 편마암상의 변형된 화강암체 특징(Fig. 5, 14)을 나타내고 그동안 연대측정이 수행되지 않았던 우백질편마암을 대상으로 U-Pb 연대측정을 수행하여 본 암체의 관입 시기 및 변형작용의 시기에 대하여 논의하고자 하였다.
이들 내에는 장석을 포함한 결정들의 변형과 함께 이들이 이루는 신장선구조가 잘 발달하며, 비대칭적인 결정들의 미세구조는 연성전단변형의 전단방향을 지시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 우선적으로 지리산 편마암복합체의 기존 지질도를 기초로 새로운 암상분포도를 작성하고 편마암복합체 내에 발달하는 연성전단대의 기하학적 및 운동학적 특성을 기재하고 논의하였다. 또한 그동안 하동-산청 회장암 복합체를 경계로 서쪽부에서 수행된 편마암류들의 연대측정 자료들 중에서 제외되어 있던 관입상의 우백질편마암 2개 지점의 시료를 대상으로 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대를 측정하고 이 지역에 발달하는 연성전단대의 변형시기에 대하여 논의하였다.
따라서 본 연구에서는 우선적으로 지리산 편마암복합체의 기존 지질도를 기초로 새로운 암상분포도를 작성하고 편마암복합체 내에 발달하는 연성전단대의 기하학적 및 운동학적 특성을 기재하고 논의하였다. 또한 그동안 하동-산청 회장암 복합체를 경계로 서쪽부에서 수행된 편마암류들의 연대측정 자료들 중에서 제외되어 있던 관입상의 우백질편마암 2개 지점의 시료를 대상으로 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대를 측정하고 이 지역에 발달하는 연성전단대의 변형시기에 대하여 논의하였다.
이 연구에서는 지리산 편마암복합체의 기존 지질도를 기초로 새로운 암상분포도의 작성과 함께 편마암 복합체 내에 발달하는 연성전단대의 기하학적 및 운동학적 특성에 대하여 논의하였다. 또한 연성전단변형을 받은 우백질편마암에 대해 SHRIMP 저어콘 UPb 연대측정을 수행하고 연성전단변형의 시기에 대하여 토의하였다.

가설 설정

엽리의 주향은 북동 방향으로 N40°-50°E이며, 경사는 고각이다. 비대칭적인 장석반정에 의한 전단 방향은 우향의 전단증거가 우세하다.
따라서 이들 전단엽리의 생성은 편마암 내의 엽리 생성 이후임이 확실하며, 이 지역의 편마암은 두 번 이상의 강력한 변형을 겪었음을 지시한다. 편마암의 엽리는 북북동 내지 북동이 우세한 반면 전단엽리의 방향은 남북 내지 북북동 방향이 우세하다. 전단엽리면에 발달한 신장선구조는 북동 방향에 완만한 침강각을 보여 주향이동성 전단운동의 존재를 지시하며, 신장선구조를 포함하고 전단엽리면에 직교하는 단면에서의 전단증거에 의하면 우향의 전단증거를 우세하게 나타낸다(Fig.
4f)이 발달하기도 한다. 폭 10m 내외의 염기성 암맥도 거의 남북 방향으로 관입하고 있다.

제안 방법

7 프로그램(Ludwig, 2008, 2009)을 이용하여 처리하였다. U 농도는 SL13 (238 ppm U; Claoué-Long et al., 1995)을 이용하여 보정하였고, U/Pb 연대보정을 위해 3점의 미지시료 분석마다 저어콘 표준물질 FC-1 (1,099 Ma; Paces and Miller, 1993)을 한 번씩 분석하였다. 연대측정 대상 변성암류에서 분리된 저어콘의 크기는 100~350 μm 정도로 자형, 반자형, 둥근형의 다양한 입자로 나타난다.
이 연구에서는 지리산 편마암복합체의 기존 지질도를 기초로 새로운 암상분포도의 작성과 함께 편마암 복합체 내에 발달하는 연성전단대의 기하학적 및 운동학적 특성에 대하여 논의하였다. 또한 연성전단변형을 받은 우백질편마암에 대해 SHRIMP 저어콘 UPb 연대측정을 수행하고 연성전단변형의 시기에 대하여 토의하였다.
시료채취 G8지점보다 세립질의 우백질편마암(시료 번호 J4)에서 분리한 저어콘 총 15점에 대한 U-PbTh 분석을 수행하였다. 분리한 저어콘은 100~150 μm 범위의 장축을 가지며, 대체로 반자형 내지 둥근형의 결정향을 보인다.
연구지역의 우백질편마암의 2개 시료에 대해 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대측정을 실시하였다. SHRIMP U-Pb 연대측정을 위한 저어콘 내부구조 및 분석 위치선정과 U-Pb-Th 분석은 한국기초과학지원 연구원 오창 캠퍼스에 설치되어 있는 주사전자현미경(JEOL JSM-6610LV)과 SHRIMP-IIe/MC를 사용하였다.

대상 데이터

연구지역의 우백질편마암의 2개 시료에 대해 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대측정을 실시하였다. SHRIMP U-Pb 연대측정을 위한 저어콘 내부구조 및 분석 위치선정과 U-Pb-Th 분석은 한국기초과학지원 연구원 오창 캠퍼스에 설치되어 있는 주사전자현미경(JEOL JSM-6610LV)과 SHRIMP-IIe/MC를 사용하였다. 저어콘 분리, 디스크 마운팅, SHRIMP 분석방법과 절차는 Williams (1998)과 Ireland and Williams(2003)의 방법을 사용하였다.
단천골 계곡: 하동군 화개면 대성리 단천골 500 m 고지 하상(Fig. 1의 6 지점)에 발달하는 화강암질편마암 노두에서 엽리의 주향은 남-북 방향으로 N3°W이며, 경사는 동쪽으로 저각인 15°E이다(Figs.
본 연구에서는 지리산 변성암체 내에 발달하는 지질구조 가운데 특히 연성전단변형의 결과로 생성된 전단대 관련 구조자료들을 수집하였다. 노두 규모에서 수십 m~수십 cm의 폭을 가지는 전단대에는 전단엽리면과 함께 특정 방향의 신장선구조와 전단감각이 관찰된다.
연구지역 일원에는 시대미상 또는 선캄브리아시대로 알려진 편마암상의 변형된 화강암류와 이를 관입한 염기성에서 규장질까지의 다양한 조성의 중생대 관입암류들이 분포한다. 이들 암체들 중, 최근 하동산청 회장암 복합체의 서쪽에 분포하는 편마암상의 암체들에 대한 U-Pb 연대측정 결과는 이들 대부분이 중기~후기 고원생대(1,880~1,860 Ma)의 암체(Lee et al.
연구지역의 연성변형전단의 공간적 분포는 남북 내지 북북동 방향이 우세한 우향의 전단대가 중앙부 및 동부에서 대상 분포로 발달된 특성을 보이며 서쪽부에서는 호남전단대의 일반적인 방향성인 북동 방향으로 발달하고 있다. 남북 내지 북북동 방향의 연성전단대의 발달은 이 지역에서 광역적인 북동-남서 방향의 지체구조가 동북동-서남서 내지 동-서 방향의 압축 환경에 의해 재배열되는 과정에서 형성된 것으로 해석된다.

데이터처리

분석점 직경은 25~35 μm이며 한 점의 U-Pb 분석마다 필요한 모든 질량의 동위원소를 5번 반복 정량하였다. 분석에 사용한 저어콘 표준물질은 FC-1과 SL-13이며, 측정 자료는 SQUID 2.5와 ISOPLOT 3.7 프로그램(Ludwig, 2008, 2009)을 이용하여 처리하였다. U 농도는 SL13 (238 ppm U; Claoué-Long et al.
시료번호 G8에서 분리한 저어콘 총 17점에 대하여 U-Pb-Th 분석을 수행하였다. 분리한 저어콘은 200~350 μm 범위의 장축을 가지며, 대체로 자형 내지 반자형의 결정형을 나타낸다.

이론/모형

SHRIMP U-Pb 연대측정을 위한 저어콘 내부구조 및 분석 위치선정과 U-Pb-Th 분석은 한국기초과학지원 연구원 오창 캠퍼스에 설치되어 있는 주사전자현미경(JEOL JSM-6610LV)과 SHRIMP-IIe/MC를 사용하였다. 저어콘 분리, 디스크 마운팅, SHRIMP 분석방법과 절차는 Williams (1998)과 Ireland and Williams(2003)의 방법을 사용하였다. Table 1과 Fig.

성능/효과

, 2015). 따라서 연구지역 일대는 페름기 말에 속하는 약 260 Ma로부터 트라이아스기의 약 230 Ma까지 화강암질 화성활동이 있었으며, 약 230-220 Ma의 비교적 짧은 시기에 변성 및 변형작용이 발생하였음을 알 수 있다. 이러한 변형시기를 고려해보면 연구지역을 비롯한 영남육괴 일원에는 고생대 말(약 260 Ma)부터 트라이아스기(약 230 Ma) 동안 한반도와 가까운 지역에서 섭입과 관련한 화강암질 화성활동이 있었고, 그 이후에 한반도의 충돌조산운동과 관련된 강력한 변형작용이 발생한 것으로 추정된다.
신장선구조는 거의 동서 방향으로 N80°E의 선주향에 동쪽으로 30° 침강하고 있다. 불일폭포(5 지점)와 단천골(6 지점) 사이의 화강암질편마암 내에는 연성의 전단변형에 의한 강한 전단엽리가 발달하고 있으며, 기존의 지질도폭에서 편암으로 기재된 부분들은 심하게 전단된 화강암질 편마암으로 이번 조사에서 확인된다.
영남육괴의 지리산지구 일대의 선캄브리아시대 편마암복합체 내에 발달하는 연성전단대는 한반도 남부의 일반적인 구조대의 방향인 북동-남서 방향과는 달리 남-북 내지는 북북동-남남서 방향의 분포를 보이며 편마암복합체 내의 연성전단대에는 장석반정들이 심하게 연성변형을 보임이 특징적이다. 이들 내에는 장석을 포함한 결정들의 변형과 함께 이들이 이루는 신장선구조가 잘 발달하며, 비대칭적인 결정들의 미세구조는 연성전단변형의 전단방향을 지시하고 있다.
이 연구에서 강한 전단변형을 받은 우백질편마암에대해 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대측정을 수행한 결과,2개의 시료에서 각각 1,868±3.8 Ma와 1,867±4.0 Ma의 일치연령이 구해졌다. 이러한 결과는 연구지역 일원에서 보고된 편마암류들의 U-Pb 연대측정 결과와 일치한다.
이 지역에서 편마암류를 관입한 변형된 염기성 암맥과 화강암류 그리고 변형 특성이 관찰되지 않는 화성암류들의 관입 시기를 고려할 때, 연성전단 변형작용은 고생대 말(약 260 Ma)부터 트라이아스기(약 230 Ma) 동안 섭입작용과 관련된 화강암질 화성활동 이후인 약 230~220 Ma에 한반도 충돌조산운동과 관련되어 발생한 것으로 판단된다.
전체적으로 우향의 전단대가 우세한 연구지역의 연성변형전단의 공간적 분포는 서쪽의 달궁(8지점) 및 뱀사골(9지점) 일대에서는 강한 북동 내지 북북동 방향의 우향의 전단대가 확인되며, 중앙부와 동쪽은 중산리 일대(13지점)를 제외하고는 남북 내지 북북동 방향의 우향의 전단대가 대체로 대상 분포로 나타남이 특징이다(Fig. 18).

후속연구

그러나 연구지역의 편마암류들이 260~230 Ma 이전에 강한 연성전단변형작용을 받은 후, 230~220 Ma에 발생한 변형작용이 중첩되었을 가능성도 배재할 수는 없다. 이와 같은 지구조환경의 변화는 향후 상세한 구조지질학적 연구와 함께 전단변형을 받은 암체와 받지 않은 암체들에 대한 지연대학적 및 암석학적 등의 추가적인 연구를 통해 밝혀져야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 연구에서 지리산 변성암체 내에 발달하는 지질구조는 어떻게 나왔나요?	본 연구에서는 지리산 변성암체 내에 발달하는 지질구조 가운데 특히 연성전단변형의 결과로 생성된 전단대 관련 구조자료들을 수집하였다. 노두 규모에서 수십 m~수십 cm의 폭을 가지는 전단대에는 전단엽리면과 함께 특정 방향의 신장선구조와 전단감각이 관찰된다.
	영남육괴는 무엇인가요?	영남육괴는 경기육괴, 낭림육괴와 함께 한반도의 기반을 이루고 있으며, 주로 선캄브리아시대의 암석들로 구성되어 있다. 영남육괴는 북서쪽으로 옥천대와 남동쪽으로 경상분지와 경계를 이루며 예천전단대 혹은 안동단층의 서쪽 연장을 경계로 하여 북동부의 소백산(혹은 태백산)지구와 남서부의 지리산(혹은 덕유산)지구로 구분된다(Kobayashi, 1953; Kim and Park,1980)(Fig.
	지리산지구는 어떻게 구성되어있나요?	지리산지구는 지리산 동측을 따라 남북으로 발달된하동-산청 회장암 복합체를 경계로 서쪽은 상부-앰피볼라이트상 내지 그래뉼라이트상에 이르는 고도 변성작용을 받은 선캄브리아시대 이질 내지 사질 편마암과 고기 화강편마암류들로 주로 구성되어 있다(Lee,1980; Lee et al., 1981).

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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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