K-Ar and Ar/ Ar Ages from Metasediments in the Okcheon Metamorphic Belt and their Tectonic Implication

Muscovite and biotite from 52 metasediments and 5 granites in the Hwasan area, the southwest of the Okcheon metamorphic belt and the Miwon-Jeungpyeong area, central Okcheon metamorphic belt were dated by the K-Ar and $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar methods. Muscovite and biotite ages from metapelitic and psammitic rocks (metasediments) of the Boeun and Pibanryeong units in the Hwasan area are concentrated in the mid-Jurassic (149-180 Ma). K-Ar and $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar ages for metapelitic and psammitic rocks of the Boeun and Pibanryeong units in the Miwon-Jeungpyeong area show complicated age distribution. Muscovite and biotite ages are classified by three groups, 142-194 Ma, 216-234 Ma, and 241-277 Ma. Younger (Cretaceous) ages occur only in metasediments close to Cretaceous granitic rocks in the southeastern region and the older ages of 216-277 Ma are restricted to the middle Part of the Jeungpyeong area. Most ages in the other area of the central Okcheon metamorphic belt fall between 142-194 Ma (Jurassic). K-Ar and $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar ages for granite from the northern part in the both the southwest and central Okcheon metamorphic belt also gave middle Jurassic ages (156-168 Ma). The similar ages from both metasediments and granites in the study areas indicate simultaneous cooling of both rocks to 300-350$^{\circ}C$ during the middle Jurassic. The state of graphitization of carbonaceous material of all metasediments in the study areas Indicates fully ordered graphite falling within a small range, from 3.353 to 3.359 ${\AA}$, which indicate amphibolite facies regional metamorphism. In the southern sector of the Boeun unit from the Hwasan area, metamorphic grade indicated by mineral paragenesis during regional intermediate-P/T metamorphism is greenschist facies. Whereas, the $d_{002}$ values for carbonaceous materials in the same sector show fully ordered graphite (ca. 500$^{\circ}C$) indicating amphibolite facies. This result with the concentration of mica ages of metasediments into the middle Jurassic, the presence of low-P/T thermal metamorphic zone (>500$^{\circ}C$) in the metasediments close to the Jurassic granite and the regional intrusion of Jurassic granites and their middle Jurassic intrusion and cooling ages may indicate the low-P/T regional thermal event during the early(\ulcorner)-middle Jurassic after main intermediate-P/T metamorphism which formed main mineral assemblage regionally in the study area. The regional thermal event failed, however, to reset the mineral assemblage of regional intermediate-P/T metamorphism except for narrow aureole (1-2 km) around Jurassic granite because e duration of thermal effect was relatively short by repid cooling of the Jurassic granite. In the middle part of the Jeungpyeong area, central Ogcheon metamorphic belt, muscovite and biotite K-Ar ages from 5 samples are 263-277 Ma and 241-249 Ma, respectively. An intermediate-P/T metamorphism is currently accepted to have occurred between 280 and 300 Ma. Therefore, the muscovite and biotite ages can be interpreted as cooling ages after Ml metamorphism indicating rapid cooling to ca 350$^{\circ}C$ between 280-300 Ma and 263-271 Ma, and biotite ages indicate slower cooling to ca. 300$^{\circ}C$ between 263-277 Ma and 241-249 Ma. However, more detail study is needed to confirm why the Permian to Triassic ages occur only in the middle Part of the Jeungpyeong area.a.

옥천 변성대 변성퇴적암의 K-Ar및 Ar/ Ar 연대와 그 의의

옥천 변성대 서남부 화산지역과 중부 미원-증평지역 52개의 변성이질-사질암과 5개의 화강암류에 있는 흑운모와 백운모로부터 K-Ar과 $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar 연대를 구하였다. 서남부 화산지역 보은과 피반령의 2개의 지구조 단위에서 채취한 변성이질-사질암류로부터 구한 흑운모와 백운모 K-Ar과 $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar 연대는 149-180Ma이다 미원-증평지역의 보은과 피반령의 2개의 지구조 단위에서 채취한 변성이질-사질암류로부터 구한 흑운모와 백운모 K-Ar 연대는 서남부 화산지역에 비해 복잡한 연대분포를 보이는데 백악기 화강암체 주위의 102-105 Ma를 제외하고 142-194Ma(쥬라기), 216-234Ma(삼첩기후기-중기) 및 241-277 Ma(삼첩기초기-페름기 중기)의 범위이다. 하지만 삼첩기부터 페름기까지 연대범위는 보은 단위 북부와 피반령 단위 남부, 즉 증평지역의 옥천변성대 중앙부에서만 구해지며 다른 지역의 연대들은 쥬라기중기에 집중된다. 서남부 화산지역 및 중부 미원-증평지역의 화강암류의 K-Ar과 $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar 흑운모와 백운모 연대들은 쥬라기중기로 이들은 변성퇴적암으로부터 얻어진 쥬라기중기의 $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar과 K-Ar 흑운모와 백운모의 연대와 거의 일치하며 이는 두 암체가 동시에 냉각된 사실을 지시한다. 서남부 화산지역과 중부 미원-증평지역의 보은 단위 및 피반령 단위에서 분리된 탄질물의 $d_{002}$ 값은 모두 각섬암상 범위의 흑연화를 지시하는 3.353-3.359 $\AA$의 매우 좁은 범위에 집중된다. 변성광물군으로 볼 때 녹색편암상의 변성작용을 받은 화산지역의 보은 단위 남부에서도 각섬암상 이상의 고온을 지시하는 탄질물의 $d_{002}$ 값이 나타남은 이들 지역에서 흑운모와 백운모 K-Ar과 $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar 연대가 쥬라기중기에 집중되는 사실, 이들 지역들 내 광역적으로 관입한 화강암의 관입정치연대와 냉각연대가 쥬라기중기인 사실, 그리고 쥬라기 화강암 주변에 50$0^{\circ}C$ 이상의 저압형 변성대가 형성된 것은 광역적으로 변성광물을 형성한 주변성작용 이후 쥬라기초기(\ulcorner)-증기에 일어난 저압형의 광역적 열변성작용을 강하게 뒷받침한다. 하지만 광역적 열변성작용에 의한 변성광물변화는 화강암접촉부 1-2km 내에서만 인지되며 이는 화강암의 빠른 냉각에 의해 1-2km 밖의 광물군이 변화될 만큼 충분한 기간동안 열이 공급되지 못하였음을 지시한다. 한편, 옥천변성대 증평지역 중망부의 변성이질-사질암으로부터 측정된 흑운모와 백운모 K-Ar과 $^{40}$ Ar/$^{39}$ Ar 연대는 최근에 이들 지역에서 보고된 중압형의 주 광역변성작용시기인 석탄기후기-폐름기초기 이후의 냉각역사들을 잘 대변한다. 특히 옥천변성대 중부 증평지역의 중앙부에서 5개 시료에 대해 구한 흑운모와 백운모 K-Ar 연대인 241-249 Ma와 263-277 Ma는 석탄기후기-폐름기초기 (ca. 280-300 Ma) 옥천변성대의 주변성시기 이후 280-300 Ma부터 263-277 Ma 사이에서 약 3$50^{\circ}C$까지의 빠른 냉각과 263-277 Ma부터 241-249 Ma 사이에서 약 30$0^{\circ}C$까지의 느린 냉각을 지시한다 하지만 왜 삼첩기-폐름기의 연대가 증평지역의 중앙부에만 국한되어 나타나는지에 대한 좀 더 자세한 연구가 필요하다.요하다.