초록 ▼

본 연구는 한반도 및 동북아시아의 지구조적 발달사를 규명하는데 중요한 역할을 하나 아직도 많은 논란의 대상이 되고 있는 옥천변성대에 대한 암석학적(변성암석학 및 층서학) 및 고지자기학 연구를 종합적으로 수행하여 옥천변성대에 대한 지구조적 진화에 필요한 기초자료를 제공하고 이를 이용하여 지체구조 발달사를 연구하고자 한다. 암석학적 연구에서는 변성연령측정과 더불어 변성작용시의 온도-압력 조건 등을 연구하여 변성진행과정을 해석할 것이고, 층서학적 연구에서는 상대적으로 저변성작용을 받은 지역을 중심으로 순차층서학적 원리를 도입하여 연구를

본 연구는 한반도 및 동북아시아의 지구조적 발달사를 규명하는데 중요한 역할을 하나 아직도 많은 논란의 대상이 되고 있는 옥천변성대에 대한 암석학적(변성암석학 및 층서학) 및 고지자기학 연구를 종합적으로 수행하여 옥천변성대에 대한 지구조적 진화에 필요한 기초자료를 제공하고 이를 이용하여 지체구조 발달사를 연구하고자 한다. 암석학적 연구에서는 변성연령측정과 더불어 변성작용시의 온도-압력 조건 등을 연구하여 변성진행과정을 해석할 것이고, 층서학적 연구에서는 상대적으로 저변성작용을 받은 지역을 중심으로 순차층서학적 원리를 도입하여 연구를 수행할 것이다. 고지자기 연구에서는 변성도에 따라 암석의 퇴적시 혹은 변성시의 고지자기 특성을 측정하여 변성연령 및 층서학적 연구결과와 종합하여 고지자기 특성변화를 연구할 것이다.
정밀 야외지질조사와 순차층서학적 개념을 바탕으로 한 층서퇴적학적 연구를 통하여 옥천변성대에 분포하는 옥천층군을 4개의 연계층으로 분류하였으며, 주원소 성분변화와 퇴적상을 자세히 검토하여 지역별 퇴적환경의 차이를 규명하였다. 변성암석학 연구에서는 연구지역의 변성암류 및 화강암에 대한 흑운모와 백운모 K-Ar, $^40Ar$/$^39Ar$ 연대 및 U/Pb 저오콘 연령을 측정하였으며, 이를 바탕으로 옥천변성대의 주변성작용이후의 변성진화과정을 해석하고, 중생대 화강암의 관입시기와 냉각속도를 규명하였다. 또한, 연구지역에서 분리된 탄질물의 $d_002$ 값을 측정하여 옥천변성대에 관입한 화강암에 의한 열변성작용의 영향을 해석하였다. 고지자기학 연구의 암석 자기특성 측정 결과, 옥천변성대의 남서부와 중부지역에 분포하는 변성암의 주자성광물은 자류철석과 자철석으로 나타났으며, 국지적으로 적철석의 영향이 인지되었다. 대자율이방성 측정 결과에서는 두 지역 모두 상대적으로 저변성지역인 흑운모대에서는 NW방향으로 경사진 자기엽리구조가 우세한 반면에, 변성도가 증가한 석류석대에서는 NE주향의 자기선구조가 우세한 양상을 보였다. 이러한 고지자기학 연구결과와 함께 변성암석학 및 층서퇴적학 연구결과를 종합하여 옥천변성대의 변형작용사를 해석하였다.
층서퇴적학적으로 연구지역에 분포하는 변성암류인 옥천층군이 4개의 연계층으로 구성되었고, 기존의 각기 다른 층서를 하나의 통합된 층서틀로 일원화시킬 수 있음을 제시하여 옥천변성대의 퇴적 진화를 밝힐 수 있는 토대를 마련하였다. 또한, 연구지역의 남동부 퇴적층은 천해성 환경 하에서, 북서부의 퇴적층은 깊은 분지에서 퇴적되었으며, 이러한 퇴적층의 공간적 분포는 분지가 형성될 때 비대칭의 침강을 보이는 반지구대 형태로 분지가 열개되었음을 규명하였다. 변성암석학 연구에서는 옥천변성대 남서부와 중부에서 흑운모와 백운모의 K/Ar, Ar/Ar 연령을 획득하여 옥천변성대의 주변성작용이후 변성진화과정을 규명하였고, 옥천변성대를 광역적으로 관입한 쥬라기 화강암에 의한 열변성작용의 영향을 탄질물의 $d_002$ 값 조사 연구방법을 이용하여 국내 최초로 정량적으로 규명하였다. 그 결과, 석탄기말～페름기초 동안 옥천변성대 내에 광역적으로 변성광물을 형성한 주변성작용 이후 쥬라기 초기～중기에 저압형의 광역적 열변성작용이 일어났음을 밝혔다. 또한, 남서부와 중부옥천대 주변의 화강암에 대한 U/Pb 저어콘 연령, K/Ar, Ar/Ar 백운모 및 흑운모 연령을 측정하여 옥천대 북부의 중생대 화강암이 대부분 중기 쥬라기 화강암임과 이들이 매우 빠르게 냉각되었음을 제시하였다. 그리고 국내 최초의 변성암에 대한 고지자기학 연구를 성공적으로 수행하여 연구지역의 자성광물의 특성과 자기구조를 규명하였고, 향후 다른 변성대 연구에 유용할 자기적 방법론을 제시하였다. 최종적으로 본 연구를 통하여 얻어진 변성암석학 및 층서퇴적학, 고지자기학 연구결과들을 종합하여 아직 논란의 대상이 되고 있는 옥천변성대의 변성진화와 변형작용사에 대한 새로운 모델을 제안하였다. 본 연구결과에서 제시된 옥천변성대의 변형작용사를 통하여 자기선구조가 우세한 남서부의 십자석대와 석류석대 내에 화강암의 관입 직후 NE 주향의 연성전단작용이 일어났음을 규명하였고, 특히 주변성작용 동안에 작용했던 NW-SE방향의 횡압력 작용이 고생대 말에 일어난 북중국판과 남중국판의 충돌과 관련되었을 가능성을 제시하여 한반도를 포함한 동아시아 지체구조사 해석에 중요한 자료를 제공하였다. 본 연구를 통하여 국제전문학술지(SCI)에 3편의 논문이 이미 게재되었으며(게재 2편, 게재승인 1편), 추가로 3편의 논문을 게재할 예정이다(투고중 2편, 투고준비중 1편). 그리고 국내전문학술지에도 3편의 논문을 게재하였고(게재 1편, 인쇄중 1편, 게재승인 1편), 국제학술회의와 국내학술회의에서 각각 6편과 9편의 논문을 발표하였다.

Abstract ▼

A comprehensive comparison study integrating petrologic and paleomagnetic characteristics of the Ogcheon Metamorphic Belt (OMB), one of the key areas in revealing the tectonics of the Korean Peninsula and Northeast Asia, has been carried out to provide a new paradigm to unraveling tectonic evolution

A comprehensive comparison study integrating petrologic and paleomagnetic characteristics of the Ogcheon Metamorphic Belt (OMB), one of the key areas in revealing the tectonics of the Korean Peninsula and Northeast Asia, has been carried out to provide a new paradigm to unraveling tectonic evolution of the OMB. Petrologic study includes the estimation of metamorphic ages and P-T condition to explain the metamorphic evolution, and a sequence stratigraphic framework is applied in low-grade metamorphosed areas. Paleomagnetic study is to reveal the magnetic characteristics of metamorphic rocks according to metamorphic grade in conjunction with metamorphic ages and stratigraphic results.
In the sequence stratigraphic study based on detailed field survey, the Ogcheon Group can be divided into four depositional sequences, and its depositional environment were determined by regional variations of major elements in rocks. In the metamorphic petrologic study, the metamorphic evolution after main regional metamorphism in the OMB has been interpreted, and the intrusion ages and cooling rate of Jurassic granite were estimated on the basis of the K-Ar and $^40Ar$/$^39Ar$ ages of muscovite and biotite and U/Pb ages of zircon obtained from metasediments and granite in the study area. The regional thermal effect of granite in the OMB were determined, using the $d_002$ values for carbonaceous materials of metasediments and granite in the study area. Rock magnetic results indicate that the major magnetic phase is ferrimagnetic minerals such as pyrrhotite and magnetite, and hematite occurs in a limited area. Anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) data from both southwestern and central parts of OMB reveal that NW-dipping magnetic foliation is a dominant magnetic fabric in the biotite zone, while NE-trending magnetic lineation predominates in the garnet zone. The deformation history of OMB is proposed based on the synthesis of paleomagnetic data and petrologic results (metamorphic ages and sequence stratigraphy).
This study reveals that the Ogcheon Group consists of four depositional sequences. These sequences are able to unified the pre-existing different stratigraphy schemes as an integrated stratigraphic framework, which unravels the sedimentary evolution of the OMB. Also, it is identified that the sequences in the SW part of OMB record the sedimentation in the shallow marine environments, while those in the NW part were deposited in the deeper basin. The spatial distribution of the sequences suggests that OMB was rifted as a half-graben that shows a asymmetric subsidence. The metamorphic evolution after peak metamorphism of the OMB is clarified based on K/Ar and Ar/Ar ages from the southwestern and middle OMB. The thermal effect of regionally intruded Jurassic granite in the OMB is revealed quantitatively using $d_002$ values for carbonaceous materials. This result implies that the low-P/T regional thermal event was occurred during the early～middle Jurassic, after the main metamorphism in the study area. The U/Pb, K/Ar and Ar/Ar ages obtained from granite in the OMB indicate that the granites contacting with the OMB in the northern boundary are defined as middle Jurassic granite and they cooled very rapidly. Paleomagnetic data for metamorphic rocks have been obtained successfully, and clarify the magnetic mineralogy and magnetic fabrics in the study area. This result suggests that magnetic method can be used as a new research tool for metamorphic studies. This study proposes a new model of deformation history of OMB based on the synthesis of petrologic and paleomagnetic results. It is indicated that NE-striking ductile shearing occurred within the garnet and staurolite zones, in which the magnetic lineation prevails, of the SW part of OMB after the intrusion of Jurassic granite. Especially, this model suggests that the NW-SE shortening event was occurred during the main regional metamorphism in the OMB, which might be associated with the collisional event between North and South China blocks. From the results of this study, 3 papers have been published (2 published; 1 accepted) and 3 will be published (2 submitted; 1 in preparation) in the SCI international journals. In addition, 3 papers were published in Korean journals (1 published; 1 in press; 1 accepted). 6 and 9 papers were presented in international and Korean conferences, respectively.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...10
• 3. 결과 및 고찰...14
• 4. 결론...71
• 5. 인용문헌...78