망천아 화산 고철질 암석의 반정광물 조성 연구

Phenocryst Composition of Mafic Volcanic Rocks in the Wangtian'e Volcano

Abstract

백두산화산지대 남부 망천아 화산의 15도구는 주상절리가 발달하여 우수한 경관을 나타낸다. 이 지역의 고철질 암석에 함유되어 있는 반상조직을 나타내는 반정광물의 조성에 대한 연구를 수행하였다. 망천아 화산을 이루는 암석은 하위로부터 장백기의 현무암과 조면현무암을 기저로 하여, 망천아기의 현무암질조면안산암과 그 상부의 조면암과 알칼리유문암으로 구성된다. 본 연구에서는 고철질 암석인 조면현무암과 현무암 질조면안산암을 대상으로 연구를 수행하였다. 반정광물은 장석, 휘석, 감람석이며, EPMA분석을 실시하여 주성분 조성을 파악하였다. 망천아기 현무암질조면안산암에 포함된 사장석 반정들은 안데신과 올리고클레이스의 경계부($An_{24.1{\sim}36.0}$)에 걸쳐 도시되며, 장백기 조면현무암에 포함된 사장석 반정들은 대부분이 라브라도라이트($An_{54.2{\sim}65.2}$) 영역에 도시된다. 휘석 반정들은 보통휘석의 영역에 도시된다. 장백기 조면현무암에서 산출되는 감람석 반정은 크리솔라이트($Mg_{0.79-0.77}Fe_{0.21-0.23}$)를 나타내며, 기질부에서 미반정으로 산출되는 감람석은 하이알로시더라이트($Mg_{0.58-0.56}Fe_{0.42-0.44}$) 조성을 나타낸다. 반정의 정출온도 범위는 감람석 $1196{\sim}1123^{\circ}C$, 단사휘석 $1122{\sim}1112^{\circ}C$, 그리고 사장석 반정과 래쓰는 각각 $1118{\sim}1107^{\circ}C$, $1091{\sim}1089^{\circ}C$로 계산되었다. 정출온도 계산결과는 동일 마그마방 내에서 감람석 반정, 단사휘석, 사장석 반정, 래쓰가 순차적으로 정출되었음을 제시한다.

There are beautiful scenery with columnar jointing at 15 valley of southern slope of the Wangtian'e volcano in Mt. Baekdu volcanic field. The compositions of phenocryst minerals which have porphyritic textures in mafic volcanic rocks of this area were carried out. The Wangtian'e volcano consists of Changbai basalt~trachybasalt (lower part) and Wangtian'e basaltic trachyandesite~trachyte~alkali rhyolite (upper part). This study is focused on the mafic rocks of the Changbai trachybsalt and the Wangtian'e basaltic trachyandesite. Main phenocrysts are feldspar, pyroxene and olivine. The major element compositions of the phenocrysts were analyzed using EPMA. Plagioclase phenocrysts of the Wangtian'e basaltic trachyandesite are located at the border of andesine and oligoclase ($An_{24.1{\sim}36.0}$) in the An-Ab-Or diagram, and those of the Changbai trachybasalt are labradorite ($An_{54.2{\sim}65.2}$). Pyroxene phenocrysts are augite. Olivine phenocrysts of the Changbai trachybsalt are crysolite ($Mg_{0.79-0.77}Fe_{0.21-0.23}$) and microphenocrysts in the groundmass are hyalosiderite ($Mg_{0.58-0.56}Fe_{0.42-0.44}$). Calculated crystallization temperature of olivine phenocrysts is $1196{\sim}1123^{\circ}C$, clinopyroxene is $1122{\sim}1112^{\circ}C$, phenocrysts and laths of plagioclases are $1118{\sim}1107^{\circ}C$ and $1091{\sim}1089^{\circ}C$, respectively. The temperatures suggests that the olivine phenocrysts, clinopyroxene, plagioclase phenocrysts, and plagioclase laths were crystallized in the magma chamber in sequence.

Fig. 1. Geologic map of the Mt. Baekdu volcanic field (Modified after Lee, 1991).

Fig. 2. Photograph of the outcrop showing columnar jointing (upper) and porphyritic texture with phenocrysts of plagioclase (lower right; basaltic trachyandesite(B-1), lower left; trachybasalt(B-2)).

Fig. 3. Photomicrograph showing porphyritic texture with phenocrysts of plagioclase in the cryptocrystalline (upper; B-1) and intersertal (lower; B-2) groundmass. Width of photo is about 6 mm. Crossed nicols. Pl; plagioclase, Px; pyroxene.

Fig. 5. Pyroxene compositions for Changbai trachybasalt (B-2) and Wangtian'e basaltic trachyandesite (B-1) in the system of CaSiO₃-MgSiO₃-FeSiO₃ (Morimoto, 1988).

Fig. 6. Olivine compositions for Changbai trachybasalt (B-2)(Deer et al., 1972).

Fig. 4. An-Ab-Or diagram showing feldspar compositions for Changbai trachybasalt (B-2) and Wangtian’e basaltic trachyandesite (B-1) (Deer et al., 1972).

Table 1. Representative major element analysis (wt%) of feldspars and pyroxene of Wangtien’e basaltic trachyandesite

Table 2. Representative major element analysis (wt%) of feldspars, pyroxene and olivine of the Changbai trachybasalt.

Table 3. Calculated crystallization temperature of olivine, clinopyroxene, and plagioclase of Changbai trachybasalt (B-2) and Wangtian’e basaltic trachyandesite (B-1).