[논문]단양 지질공원 구담봉-사인암 지질명소 화강암의 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연령과 지구화학

엄현우; 김윤섭; 정원석; 부이빈하우

doi:10.7854/jpsk.2019.28.2.143

단양 지질공원 구담봉-사인암 지질명소 화강암의 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연령과 지구화학
SHRIMP Zircon U-Pb Age and Geochemistry of Granites in the Gudambong-Sainam Geosites, Danyang Geopark 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.28 no.2, 2019년, pp.143 - 156

엄현우 (충북대학교 자연과학대학 지구환경과학과) , 김윤섭 (충북대학교 자연과학대학 지구환경과학과) , 정원석 (충북대학교 자연과학대학 지구환경과학과) , 부이빈하우 (충북대학교 자연과학대학 지구환경과학과)

초록
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단양 지질공원 지질명소 구담봉과 사인암을 구성하고 있는 화강암에 대한 저어콘 U-Pb 연령측정과 전암 지구화학 성분 분석을 수행하였다. 이들 화강암은 단양군의 서부와 남부지역에서 산출하며, 영월층군과 태백층군의 퇴적암을 각각 관입하고 있다. 고분해능 이차이온질량분석기를 사용하여 측정한 구담봉과 사인암화강암의 저어콘 U-Pb 동위원소 성분은 각각 $90.4{\pm}0.5Ma(t{\sigma})$와 $90.0{\pm}1.5Ma(t{\sigma})$ 백악기 관입 연령을 정의한다. 두 화강암 시료의 지구화학 성분 분석 결과는 전형적인 A-타입 화강암의 특성을 나타내며, 불국사 조산운동 후기 또는 비조산대에서 형성된 것으로 해석된다. 구담봉과 사임암 화강암 시료의 저어콘 연령과 지구화학적 특성은 기존 보고된 백악기 무암사 및 월악산 화강암체의 결과와 일치한다.

Abstract ▼ AI-Helper

We carried out the sensitive high resolution ion microprobe zircon U-Pb age dating and whole rock geochemical analysis of granites in the Gudambong and Sainam geosites, Danyang Geopark. The granites crop out in the western and southern parts of Danyang County, and intruded sedimentary successions of the Yeongweol and Taebaek Groups, respectively. The U-Pb isotopic compositions of zircon from the Gudambong and Sainam granite samples yielded the Cretaceous intrusion ages of $90.4{\pm}0.5Ma(t{\sigma})$ and $90.0{\pm}1.5Ma(t{\sigma})$, respectively. The major and trace elements compositions of the samples showed an affinity of typical A-type granite, indicating their petrogenesis during the late stage of the Bulguksa orogeny or a tectonic dormancy. The geochronologic and geochemical results are identical to those of granites previously reported from the Cretaceous Muamsa and Wolaksan suites.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. (a) Tectonic map of the south of Korea showing the distribution of granites. (b) Geologic map of the Danyang area with sample locations modified from Won and Lee (1967).
그림 Fig. 2. (a, b) Landscape photographs of Gudambong and Sainam. (c, d) Thick section and outcrop photogrphs of the Gudambong and Sainam granite samples, respectively. (e, f) Photomicrographs of the Gudambong and Sainam samples under cross-polarized light, respectively.
그림 Fig. 3. Cathodoluminescence images of zircon from (a) Gudambong and (b) Sainam. Spot numbers and apparent ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages in Table 2 are shown in each image. Ellipse denotes the analytical spot.
표 Table 1. U–Th-Pb isotope compositions of zircons
표 Table 1. Continued
그림 Fig. 4. Tera-Wasserburg plots and weighted mean ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages of (a, b) Gudambong and (c, d) Sainam sample, respectively. Error ellipses of data points in Tera-Wasserburg plots are at 95% confidence level.
표 Table 2. Major and trace element compositions of the Gudambong and Sainam granite samples
그림 Fig. 5. (a) TAS diagram (Irvine and Baragar, 1971; Wilson, 1989). (b) A/NK [molar ratio Al₂O₃/(Na₂O+K₂O)] vs. A/CNK [molar ratio Al₂O₃/(CaO+Na₂O+K₂O)] diagram (Maniar and Piccoli, 1989). (c) Chondrite-normalized rare earth element (REE) variation diagram (Sun and McDonough, 1989). (d) Primitive mantle-normailized spider diagram (McDonough and Sun, 1995). Grey areas in each diagram represent compilation of geochemical data from the Muamsa, Weolaksan and Sokrisan granites (Lee et al., 2010).
그림 Fig. 7. Tectonic discrimination diagrams based on (a) Rb vs. Y+Nb (b) Nb vs. Y, (c) Rb vs. Yb+Ta, and (d) Ta vs. Yb diagrams (Pearce et al., 1984) together with compiled data of the Muamsa, Weolaksan and Sokrisan granites (Lee et al., 2010).
$Fig. 6. (a) R1-R2 diagram (dashed lines; Batchelor and Bowden, 1985) and rock classification diagram (solid lines; De la Roche et al., 1980). (b) SiO2 vs. FeOt/MgO diagram (after Whalen et al.,1987; Wang et al., 2004). (c) 10000xGa/Al vs. FeOt plots of A-type granite (Whalen et al., 1987), (d) Zr+Nb+Ce+Y vs. (K2O+Na2O)/CaO of A-type granite (Whalen et al., 1987). Abbreviations: FG, fractionated felsic granite; and OGT, unfractionated M-, I-, S-type granites.$ 그림 Fig. 6. (a) R1-R2 diagram (dashed lines; Batchelor and Bowden, 1985) and rock classification diagram (solid lines; De la Roche et al., 1980). (b) SiO₂ vs. FeO_t/MgO diagram (after Whalen et al.,1987; Wang et al., 2004). (c) 10000xGa/Al vs. FeO_t plots of A-type granite (Whalen et al., 1987), (d) Zr+Nb+Ce+Y vs. (K₂O+Na₂O)/CaO of A-type granite (Whalen et al., 1987). Abbreviations: FG, fractionated felsic granite; and OGT, unfractionated M-, I-, S-type granites.

AI 본문요약
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문제 정의

, 2010), 이들 암체에 대한 고분해능 이차이온질량분석기를 이용한 저어콘 U-Pb 연령 자료는 아직 보고된 바 없다. 따라서 이연구에서는 구담봉과 사인암 화강암 시료의 지구화학 성분 분석과 함께 분리한 저어콘 결정에서 U-Pb 연령을 측정하여 기존 연구결과와 비교함으로써 단양 지질공원의 대표적인 화강암 지질명소인 구담봉과 사인암의 생성 연령과 환경을 보고하고자 한다.

제안 방법

구담봉과 사인암 화강암 시료에 대한 전암 주원소 및 미량원소 성분 분석 결과를 기존 보고된 무암사, 월악산, 속리산 화강암체의 지구화학 분석 결과와 함께 도시하였다(Table 2; Figs. 5-7). 구담봉과 사인암 화강암 시료는 TAS도에서 칼크-알칼라인 계열의 화강암 영역에 도시되며(Fig.
분리된 저어콘들은 저어콘 표준시료와 함께 에폭시마운트에 시료별로 고정시킨 후, 저어콘 결정들이 평탄하게 절반 정도가 드러날 때까지 연마하였다. 연마된 저어콘 결정들의 내부 조직을 관찰하기 위해 한국기초과학지원연구원 오창 센터의 주사전자현미경 (SEM; JEOL-6610LV)을 이용하여 후방산란전자 (BSE) 및 음극선발광(CL) 영상을 촬영하였다(Fig. 3).저어콘 U-Pb 동위원소 성분 분석은 한국기초과학지원연구원 오창센터에 설치된 고분해능 이차이온질량 분석기(SHRIMP)를 이용해서 수행하였다.
3).저어콘 U-Pb 동위원소 성분 분석은 한국기초과학지원연구원 오창센터에 설치된 고분해능 이차이온질량 분석기(SHRIMP)를 이용해서 수행하였다. 분석 시 이용된 1차 이온 빔의 크기는 ~20 µm, 빔 전류는 ~3 nA이다.
지구화학 성분 분석과 저어콘 U-Pb 연령 측정을 위해 구담봉과 사인암에서 채취한 시료를 각각 파쇄하였다. 저어콘 분리는 유압파쇄기와 링밀을 이용하여 시료를 파쇄한 후 선광팬과 흐르는 물을 이용하여 저어콘을 분리하는 방식을 사용하였다. 이에 추가적으로 요오드화 메틸렌(diiodomethane; d=3.
전암 지구화학 분석을 위하여 채취한 각 암석에서 풍화의 영향이 가장 미약한 부분을 유압파쇄기와 링밀을 이용하여 파쇄 및 분쇄 한 후 72 µm 이하의 분말을 얻었다.
전암 지구화학 분석을 위하여 채취한 각 암석에서 풍화의 영향이 가장 미약한 부분을 유압파쇄기와 링밀을 이용하여 파쇄 및 분쇄 한 후 72 µm 이하의 분말을 얻었다. 주원소 성분은 한국지질자원연구원에 설치되어 있는 Shinmadzu사의 X-선 형광 분석기를 이용하여 분석하였다. 미량원소 성분은 한국지질자원연구원에 설치되어 있는 Perkin Elmer Nexlon 350 유도결합플라즈마 질량분석기를 이용하여 측정하였다.

대상 데이터

Tera-Wasserburg 다이어그 램에서 Pb 손실 혹은 상속핵과의 혼합 연령으로 판단되는 6개의 분석을 제외한 17개의 점 분석 성분은 등시선 상에 도시되어 90.4±0.5 Ma의 등시선 연령을 나타낸다(Table 1; Fig. 4a).
2c, d). 구담봉 시료는 구담봉 등산로 초입 주차장변에서 채취하였다. 주 구성 광물 조합은 석영과 알칼리 장석(퍼사이트질 정장석), 사장석 그리고 소량의 흑운모이다(Fig.
구담봉과 사인암에서 저어콘 U-Pb 연령 측정과 지구화학 성분 분석을 위해 각각 1개의 시료를 채취하였다. 이 화강암들은 1:50,000 단양 지질도에서는 흑운모 화강암으로 기재되어 있지만(Won and Lee, 1967), 육안상으로 유색광물은 거의 관찰되지 않는다(Fig.
주원소 성분은 한국지질자원연구원에 설치되어 있는 Shinmadzu사의 X-선 형광 분석기를 이용하여 분석하였다. 미량원소 성분은 한국지질자원연구원에 설치되어 있는 Perkin Elmer Nexlon 350 유도결합플라즈마 질량분석기를 이용하여 측정하였다.
사인암 시료는 사인암 절벽 남쪽 하단부에서 채취하였다. 이 시료의 입자 크기는 0.
연구 대상인 구담봉과 사인암은 각각 기존 연구의 무암사 및 월악산 화강암체에 해당한다(Lee et al., 2010). 무암사 화강암체는 단양군의 서쪽에서 남북방향으로 길게 분포하고 있으며, 영월형 조선누층군의 퇴적암류를 관입하고 있다.
1b). 연구 대상인 구담봉과 사인암은 각각 남한강변과 그 지류인 남도천변에 위치하고 있으며, 높은 산악지형의 일부로 지표로 노출되는 과정에서 수평-수직 절리를 형성하며 아름다운 절경을 이루고 있다(Fig. 2a, b).
중생대 이후에 화강암류들이 상술한 변성암류와 퇴적 암류들을 관입하였다. 연구지역의 대표적인 화강암체 들은 단양읍을 기준으로 남서쪽(월악산 화강암)과 서쪽에서는 백악기 화강암(무암사 화강암), 북서쪽에서는 쥐라기 화강암이 분포하고 있다(Fig. 1; Lee et al., 2010).
연구지역인 단양군은 충청북도 북동부에 위치하고 있다. 단양군은 고원생대 기반암류, 고생대 퇴적암류, 중생대 퇴적암류와 화성암류들이 다양하게 산출하는 지역이다(Fig.
사인암 시료는 사인암 절벽 남쪽 하단부에서 채취하였다. 이 시료의 입자 크기는 0.5 mm 내외의 중립이며 엽리와 같은 방향성이 관찰되지 않는 괴상의 암체이다. 주 광물 조합은 석영과 알칼리 장석 그리고 사장석으로 구성되어 있다(Fig.
저어콘의 우라늄 농도는 SL13 저어콘 표준시료(238 ppm U; Claoué-Long et al., 1995)를이용하여 측정하였고, U-Pb 동위원소 성분 측정에는 미국 미네소타주 둘루스 복합체(Duluth Complex)의 반려암질 회장암에서 산출하는 FC1 저어콘 표준시료 ( 206 Pb/ 238 U=0.1859; Paces and Miller, 1993)를 사용하였다.
지구화학 성분 분석과 저어콘 U-Pb 연령 측정을 위해 구담봉과 사인암에서 채취한 시료를 각각 파쇄하였다. 저어콘 분리는 유압파쇄기와 링밀을 이용하여 시료를 파쇄한 후 선광팬과 흐르는 물을 이용하여 저어콘을 분리하는 방식을 사용하였다.

데이터처리

1859; Paces and Miller, 1993)를 사용하였다. 분석한 저어콘의 U-Pb 동위원소 성분과 연령 계산에는 Squid와 Isoplot/Ex 프로그램을 각각 이용하였다(Ludwig, 2008, 2009).

이론/모형

저어콘 분리는 유압파쇄기와 링밀을 이용하여 시료를 파쇄한 후 선광팬과 흐르는 물을 이용하여 저어콘을 분리하는 방식을 사용하였다. 이에 추가적으로 요오드화 메틸렌(diiodomethane; d=3.32)를 이용하는 중액선별법도 함께 사용하였다(Cheong et al., 2013). 분리된 저어콘들은 저어콘 표준시료와 함께 에폭시마운트에 시료별로 고정시킨 후, 저어콘 결정들이 평탄하게 절반 정도가 드러날 때까지 연마하였다.

성능/효과

, 2010). 두 이질 동위원소 연령의 일치성과 함께 우리의 분석결과에서 저어콘 결정의 가장자리에 특별한 납 손실의 흔적이 관찰되지 않는 것으로 보아 백악기 후기 관입 이후 새로운 열적 작용은 존재하지 않은 것으로 해석된다.
5-7). 콘드라이트 값으로 표준화한 희토류 원소 분포도에서는 Eu의 음의 이상이 뚜렷하고(Fig. 5c), 원시 맨틀값으로 표준 화한 거미도에서는 Ba, Nb, Sr, Ti의 음의 이상이 뚜렷하게 관찰된다(Fig. 5d). 이러한 지구화학적 특성 은 구담봉과 사인암 화강암의 모마그마가 지각 물질의 용융에 의해 생성되었기 때문에 나타난 것으로 해석된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라 화강암의 분포 현황은 어떠한가?	화강암은 우리나라에서 가장 흔히 관찰되는 암석으로 경기육괴, 옥천대, 영남육괴, 경상분지 등 여러 지역에 걸쳐 다양하게 분포한다. 이로 인해 예전부터 석조 문화재 및 건축의 자재로 흔히 사용되었으며(Cho and Jwa, 2005; Kim et al.
	옥천변성대 중부에 있는 속리산, 월악산, 무암사 화강암체가 동일 마그마 기원이라 주장된 근거는 무엇인가?	Lee et al. (2010)은 옥천변성대에서 산출하는 세 개의 백악기 화강암체에 대한 전암 Rb-Sr 등시선 연령, 지구화학 성분 분석 결과를 보고한 바가 있으며, 이들 화강암체들의 전암 연령과 지구화학적 유사성을 바탕으로 세 암체가 동일 마그마 기원임을 제시 하였다. 이들 세 암체 중 속리산 화강암체의 SHRIMP 저어콘 연령측정 결과는 94.
	단양군의 특징은 무엇인가?	연구지역인 단양군은 충청북도 북동부에 위치하고 있다. 단양군은 고원생대 기반암류, 고생대 퇴적암류, 중생대 퇴적암류와 화성암류들이 다양하게 산출하는 지역이다(Fig. 1b; Won and Lee, 1967).

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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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