제주도 현무암에 포획된 페리도타이트에 산출되는 맨틀 기원의 CO₂-유체포유물

Mantle-derived CO₂-fluid Inclusions in Peridotite Xenoliths from the Alkali Basalt, Jeju Island, South Korea

제주도 현무암에 산출되는 첨정석 페리도타이트 포획암에 $CO_2$-유체포유물이 포획되어 있다. 이 $CO_2$-유체포유물들은 규칙적인 결정면으로 둘러싸여 있으며 세립의 네오블라스트 결정에는 일차포유물로, 조립의 반상쇄성에는 이차포유물로 산출된다. 냉각/가열 실험에서 $CO_2$-유체포유물의 삼중점은 $-57.1^{\circ}C$(${\pm}0.9^{\circ}C$)로서 대체로 균질하다. 이는 이 $CO_2$-유체포유물들이 거의 순수하게 $CO_2$로 이루어져 있음을 의미한다. 그러나 균질화 온도는 $-39^{\circ}C$(${\rho}=1.12g/cm^{3)}$)에서 $23^{\circ}C$(${\rho}=0.82g/cm^{3)}$)로 넓은 범위에 걸쳐 나타나며, 이는 많은 유체포유물이 포획된 이후 재평형 되어졌음을 반영한다. 일차/이차포유물과 균질화온도 사이에 체계적인 차이는 없다. 가장 낮은 균질화온도(즉, 가장 높은 밀도)를 보이는 유체포유물에서 계산된 포획 압력은 ${\approx}0.9GPa$이다. 제주 페리도타이트와 $CO_2$-유체포유물의 조직적 특성과 낮은 균질화 온도는 $CO_2$-유체가 맨틀기원의 유체로서 상부 맨틀암석권에서 페리도타이트의 재결정화 작용 동안 존재하던 유체로 해석된다. $CO_2$-유체의 포획은 제주 페리도타이트의 진화과정에서 후기의 사건이며, 상부맨틀 암석권의 상부(천부)에서 일어났음을 지시하고 있다.

Negative crystal shaped $CO_2$-rich fluid inclusions, trapped as primary inclusions in neoblasts and as secondary inclusions in porphyroblasts, were studied in spinel peridotite xenoliths from Jeju Island. Based on microthermometric experiments, the solid phase melts at $-57.1^{\circ}C$(${\pm}0.9^{\circ}C$) with no other observable melting events, indicating that the trapped fluid is mostly $CO_2$. The homogenization temperatures show a much wider range from $-39^{\circ}C$(${\rho}=1.12g/cm^{3)}$) to $23^{\circ}C$(${\rho}=0.82g/cm^{3)}$), suggesting that most of the inclusions (originally trapped at mantle conditions) re-equilibrated to lower density values. Nevertheless, the highest density $CO_2$ in our fluid inclusions is consistent with entrapment of fluids at upper mantle pressures (and depths). The calculated trapping pressure from $CO_2$-rich fluid inclusions that appear to be free from re-equilibrium, e.g., showing the lowest homogenization temperatures, is ${\approx}0.9GPa$. Based on the petrographic evidences, the fluid entrapment can be regarded as a late stage event in the evolution of the shallow lithospheric mantle.