• 암석학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.199-208
• /
• 2010

한반도 중부지역의 백령도, 간성, 아산-평택, 보은 조곡리와 한반도 남부의 제주도 등지의 한반도 여러 곳에 분포하는 신생대 알칼리 현무암에 포함된 초고철질 맨틀 포획암은 대부분 스피넬 러졸라이트이며 이보다 더 깊은 곳에서 안정한 석류석 러졸라이트는 아직 보고된바 없다. 이는 한반도의 암권맨틀 두께가 석류석 러졸라이트가 안정할만한 깊이까지 도달하지는 않음을 시사한다. 한반도 지각의 일부는 시생대로부터 형성된 것으로 볼 수 있기 때문에 약 150 km 이상의 암권 두께를 갖는 것이 정상이지만 맨틀포획암들로부터 보고된 최대 포획깊이는 60-90 km에 불과하다. 정상적인 한반도 암권의 두께에 비하여 현재의 암권두께가 현저하게 얇은 것은 시생대로부터의 지각진화사를 보임에도 불구하고 평균 80 km내외의 암권 두께를 보이는 북중국 크레이톤의 경우와 매우 비슷하다. 따라서 북중국에서 주장된 것처럼 한반도 역시 지질시대를 통해 수십 km에 달하는 암권맨틀의 하부가 떨어져 나갔을 가능성이 제기된다. 암권맨틀의 상당한 손실을 야기한 주요한 지질사건은 한반도의 여러 지역의 선캠브리아 지각들이 공통적으로 나타내는 19-20억년의 고원생대 화성 및 변성작용과 최근에 활발하고 보고되고 있는 중생대초의 대륙충돌 사건을 감안 할 때 북중국 동부지역과 마찬가지로 고원생대와 중생대초의 대륙충돌일 가능성이 매우 높다.

• 자원환경지질
• /
• 제35권6호
• /
• pp.523-532
• /
• 2002

백령도에서 산출되는 알칼리 현무암과 현무암내의 맨틀포획암에 대하여 REE와 Nd-Sr, 영족기체의 동위원소비를 분석하여 초염기성 포획암과 알칼리 현무암질 마그마의 기원을 해석하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 스피넬-러조라이트 맨틀 포획암을 다량 함유한 알칼리 현무암은 주로 현무암-뮤저라이트(mugearite)와 현무암질 안산암으로 구성되어 있다. (2)높은 HREE특징을 가지는 알칼리 현무암의 REE패턴은 OIB패턴과 유사하다. 그리고 상이한 시료들 간에 비교적 균일한 REE패턴은 알칼리 현무암질 마그마가 동일 기원물질에서 유래하였음을 시준하고 있다. (3)현무암의 Nd-Sr동위원소비는 알칼리 현무암질 마그마가 지각물질의 혼입영향이 없는 결핍맨틀 기원임을 가르키고 있다. (4)포획암중 감람석의 헬릅동위원소비($^3$He/$^4$He)는 5.0${\pm}$1.1Ra-6.7${\pm}$1.3Ra로 MORB 값(ca. 8.0Ra) 보다 낮으며 대륙지각 하부 리소스피어 맨틀의 특성을 나타내고 있다. 그러나 시료 OL-7 감람석의 높은 ($^3$He$^4$He(16.8${\pm}$3.1Ra) 값은 분출후 우주선 기원$^3$He의 혼입으로 추정된다. 감람석의 아르곤 동위원소비$^{40}$Ar$^{36}$Ar=300~500)는 MORB값(10,000~30,000)보다 훨씬 낮은 대기 아르곤의 동위원소비(295.5)에 가깝다. 이는 백령도 포획암의 감람석이 마그마 분출후 느린 탈가스 과정에 대기의 혼염이 있었음을 암시하고 있다.

• 한국광물학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.373-382
• /
• 2008

제주도 동북사면에서 발견된 선흘리 스피넬 페리도타이트 맨틀포획 암의 지화학적 특성은 처음보고 되는 것으로 제 4기 제주도 동북사면 하부에 위치한 상부맨틀의 화학 조성, 평형 온도, 마그마 정체 시간에 관한 일련의 정보를 제공하여 준다. 감람석($Fo_{89-90}$)을 포함한 스피넬 페리도타이트 내 구성광물들의 화학 조성은 일정하며 광물 중심부와 연변부의 화학 조성 차이 또한 크지 않다. 사방휘석-단사휘석 지온계를 이용하여 얻은 평형 온도 범위(약 $951{\sim}1035^{\circ}C$)는 기존 제주도 다른 지역에서 산출되는 맨틀포획암에서 얻어진 온도 범위와 유사하다. 스피넬 페리도타이트가 모마그마에 포획되어 정체된 시간은 확산방정식과 감람석 내 칼슘 농도 변화를 이용하여 계산하여 본 결과 약 42일이다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제34권2호
• /
• pp.109-119
• /
• 2013

강원도 고성 뒤배재 현무암은 산출상태, 구성광물, 주성분원소 및 미량원소의 특징에 의해 하부 현무암과 상부 현무암으로 구분된다. 하부 현무암은 집괴암의 특징을 보이고, 맨틀 및 지각기원의 포획암과 감람석, 휘석, 사장석 포획광물이 있다. 상부 현무암은 주상절리로 산출되며, 맨틀 포획암이 상대적으로 더 많고, 포획광물로는 감람석이 우세하다. 현무암의 주성분원소 및 미량원소 분석 결과 상부 현무암은 하부 현무암에 비하여 초생 마그마에 가까운 조성을 보인다. 원시맨틀로 표준화한 미량원소 및 희토류원소의 부화 및 결핍 패턴은 두 현무암이 매우 유사하나, 하부 현무암이 상부 현무암 보다 LREE의 부화 정도가 더 크다. 뒤배재 화산체의 하부 현무암은 약 0.8-1.2%, 상부 현무암은 약 3.7-4.0%의 동일한 맨틀 물질인 석류석 페리도타이트의 배취 용융으로 형성되었다. 그리고 하부 현무암내의 포획된 화강암, 포획광물의 반응연 및 사장석, 석영 등의 포획광물은 하부 현무암을 형성한 마그마와 지각물질과의 동화 가능성을 지시한다.

• 암석학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.104-123
• /
• 1995

간성, 보온, 백령도의 알카리 현무암에 나타나는 맨틀포획암들은 감람석-사방휘석-단사휘석-스피넬의 구성광물로 이루어진 스피넬-러어조라이트이다. 스피넬은 갈색, 타형으로 감람석, 휘석 결정사이를 채우는 간극상으로 나타나며, 감람석과 휘석들은 킹크밴딩을 나타내며 삼증점이 결정경계선에 잘나타난다. 일정한 방향의 배열성은 없으며 거정질의 프로토그래뉴라 및 등립질의 광물조직을 보인다. 감람석의 Fo성분은 89.0-90.2로 입자의 중심부와 외연부 사이에서 매우 균질하며 CaO는 매우 낮은 0.03-0.12 wt%를 보인다. 사방휘석의 En조성범위는 89.0-90.0 인 엔스타이트로 $Al_2O_3$ 함량은 4-5wt%이다. 단사휘석은 En성분이 47.2-49.1인 다옵사이드이며 $Al_2O_3$ 함량은 보은이 높은 7.42-7.64wt% 백령도가 낮은 4.70-4.91wt%로 지역적인 차이를 보인다. 스피넬의 Mg값은 75.1-81.9이며 Cr수치는 8.5-12.6의 값을 보이며 AI성분이 증가할수록 Cr성분이 감소하는 뚜렷한 음의 경향을 보인다. 포획암들의 평현온도 및 압력을 구하기 위해 휘석-지질온도계 (Wood and Banno, 1973; Wells, 1977; Mercier, 1980; Sachtleben and Seck, 1981; Bertrand and Mercier, 1985; Brey amd Kohler, 1990)와 AI 용해도를 이용한 지질압력계 (Mercier, 1980; Lane and Ganguly. 1980)를 이용하였다. Mercier(1980)와 Sachtleben and Seck(1981)의 지질온도계가 합당한 값을 보이며 이들 둘의 평균값인 평형온도는 970-$1020^{\circ}C$이며 Mercier(1980)의 AI-등성분선에 Fe의 영향틀포획암의 평형온도, 압력을 P-T space에 나타내 보면 남한의 상부맨틀 지온구배에 속하는 남아프리카(Lesotho) 및 남부 인도와는 뚜렷한 대조가 된다. 중국 동부와 남한의 스피넬-레졸라이트는 광물화학조성이 매우 유사한 초생적 특징을 가지고 있는 해양 지온구배를 나타내고 있으나, 남한에 비하여 중국은 결핍도가 심한 다양한 포획암들이 산출되는 것으로 보아 서로 다른 부분용융에 따른 상부맨틀의 결핍도는 국부적으로 다를 가능성이 있다.

• 암석학회지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.196-207
• /
• 2007

강원도 고성지역에는 여러 종류의 포획암과 포획결정을 내포한 마이오세 현무암들이 화산전(volcanic plug) 형태를 이루며 분포한다. 이들 화산전중에서 운봉산화산전의 근원마그마는 지하 160km 깊이에서 형성되어 지표로 올라왔다. 전암화학분석, 구성광물의 평형온도 및 압력은 운봉산화산전을 형성한 화산암이 알칼리현무암이며, 결핍된 석류석 페리도타이트의 $0.2{\sim}2%$의 부분용융에 의하여 형성되었음을 지시한다. 이 마그마는 감람석, 단사휘석, 사장석을 각각 $75{\sim}110km,\;40{\sim}52km,\;37{\sim}54km$ 깊이에서 정출하였으며, 맨틀포획암인 스피넬 페리도타이트를 지하 $57{\sim}67km$에서 포획하여 지표에 빠른 속도로 올라왔다.

• 한국광물학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 2009

제주도 동남부 신산리 해안가에 분포하는 현무암에 세립질의 맨틀 페리도타이트가 드물게 포획되어 있으며, 반상쇄정 잔류물의 거정질 입자와 세립질의 입자로 구성된 조직적 특성에 의해 반상쇄정의 페리도타이트 맨틀포획암(FPP)으로 정의된다. 조사되어진 FPP들의 서로 유사한 조직적 특성과 주성분원소 조성은 FPP가 하나의 구조 영역에서 유래했음을 지시한다. 또한 킹크밴드를 가지는 거정의 반상쇄정($2{\sim}3mm$) 사이에 변형의 흔적이 없는 세립질의 입자($200{\sim}300{\mu}m$)로 구성된 쌍봉분포, 삼중점과 직선형의 입자경계, 간극사이에 형성된 멜트포켓, 입자경계가 이동했음을 나타내는 미세구조 등은 FPP가 동력재결정작용 ${\pm}$ 정적재결정작용을 경험하였음을 반영하고 있다. 이러한 변형사건에는 멜트/유체의 이동이 있었으며, 특히 엽리면을 따라 일어났다. 신산리 지역에 가장 흔하게 산출되는 프로토그라뉼라 조직의 맨틀포획암과 FPP는 매우 유사한 주성분원소 조성을 보이는데, 이는 FPP가 프로토그라뉼라 조직의 포획암과 비슷한 상부맨틀 깊이에 위치하고 있었음을 나타낸다. 이러한 FPP의 조직적 특성과 주성분원소 조성은 FPP가 지엽적인 소규모의 좁은 영역에 관여한 변형사건을 경험하였음을 나타낸다. 이 변형사건의 실체에 대한 것은 앞으로 좀 더 연구가 진행되어야 할 것이나, 제주도가 만들어지기 이전의 상부맨틀 암석권에서 마그마의 상승과 관련된 단층작용에 의해 형성되었을 가능성을 제시한다.

• 암석학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.235-247
• /
• 2012

우리나라 백령도, 제주도, 보은, 아산, 평택, 간성일대에는 맨틀 페리도타이트들이 알칼리 현무암류에 포획되어 온 형태로 분포하고 있다. K-Ar 전암연대측정 자료에 의하면 이들 화산암류는 약 0.1-18.9Ma에 분출하였다. 페리도타이트의 광물조합은 감람석-사방휘석-단사휘석-첨정석이며, 함수광물이나 석류석이 보고된 바는 없다. 암석의 종류는 레어조라이트에서 하즈버가이트에 걸쳐있다. 감람석은 $Fo_{88.4-92.0}$이고, 단사휘석은 투휘석, 사방휘석은 엔스터타이트가 풍부하며, 첨정석은 Cr이 풍부하다(Cr# = 7.8-53.6). 주성분 원소함량에 의하면 이들 페리도타이트는 부화된 중앙해령현무암 근원 맨틀로부터 대략 26%까지의 부분용융을 겪은 후에 남은 잔류물로 추정된다. 그러나 맨틀에서의 이차적인 변성교대작용의 흔적이 미량원소의 함량에 기록되어 있는 경우도 있다. 양휘석 지온계에 의하면 우리나라 페리도타이트 포획암의 평형온도는 대략 $850-1050^{\circ}C$ 범위이다. Sr-Nd 동위원소비는 결핍된 중앙해령현무암의 근원맨틀 성분(DMM)에서부터 지구전암(BSE) 성분 값까지 넓은 범위에 걸쳐있어, 오랜 시간의 성장과 진화의 역사를 대변하고 있다. Sr-Nd-Pb 동위원소비에 의하면 우리나라 암석권 맨틀은 대개 맨틀 단성분 중 DMM과 EM2의 혼합으로 설명되며, 상부 대륙지각과 연계될 수 있는 남북 내지는 동서방향으로의 지역성을 기록하고 있지는 않다. 이는 동아시아의 신생대후기 판내부기원 현무암류들이 기록하고 있는 남북간의 이분성과는 매우 대조적인 것으로, 동아시아 연약권 맨틀의 지역성을 시사하고 있다. Os 모델연대에 기초하면 우리나라 암석권 맨틀이 연약권으로부터 분리된 시기는 약 1.8-1.9 Ga로 추정된다.

• 암석학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.311-325
• /
• 2017

백두산 지역 중기 마이오세 알칼리현무암에 포획된 페리도타이트 포획암은 주로 첨정석 레졸라이트로 조립질의 원생입상 조직을 보인다. 이 포획암들은 감람석을 치환하는 이차기원의 사방휘석과 감람석 결정입자의 경계를 따라 멜트(즉, 유리)를 산출하고 있다. 백두산 페리도타이트 포획암의 감람석, 사방휘석 그리고 단사휘석은 높은 Mg#(90~92), 첨정석의 Cr#는 11~29를 나타낸다. 백두산 페리도타이트 포획암의 주성분원소 성분은 심해 페리도타이트의 특성을 나타낸다. 단사휘석은 불호정성 미량원소에 부화되어 있으며, 두 종류의 미량원소 패턴을 보여준다.: (1) 경희토류원소가 결핍된 형태($(La/Yb)_N=0.1{\sim}0.2$, $(La/Ce)_N=0.4{\sim}0.8$). (2) 경희토류원소가 부화된 형태($(La/Yb)_N=2.2{\sim}3.8$, $(La/Ce)_N=1.2{\sim}1.6$). 계산된 평형 온도와 산소 분압은 각각 $920{\sim}1050^{\circ}C$와 ${\Delta}fO_2(QFM)=-0.8{\sim}0.2$이다. 백두산 페리도타이트 포획암들은 최대 15% 정도의 마그마를 만들고 난 후 맨틀에 남아있는 잔류 암석으로, 그 이후 실리카와 경희토류원소에 부화된 유체(혹은 멜트)에 의해 다양한 정도의 모달/은폐 교대작용을 경험하였음을 반영하고 있다.

• 암석학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.39-50
• /
• 2016

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.