자양 칼데라 주변의 화산암류는 죽장화산암층, 도일유문암, 운주산응회암, 유문암관입체 순으로 분류된다. 저어콘의 SHRIMP U-Pb 연대측정 결과에 의하면 운주산응회암은 칼데라 내부에서 66.65±0.96 Ma, 칼데라 외부에서 66.08±0.62 Ma의 분출연대를 나타내고, 환상암맥은 60.74±0.66 Ma의 관입연대를 나타낸다. 연대측정 결과에 의하면 자양 칼데라는 운주산응회암의 폭발성 분출과 환상암맥 관입 사이인 66.08~60.74 Ma 사이에 함몰되었음을 지시해준다. 자양 칼데라는 이 지역에서 회류응회암-칼데라함몰-환상암맥으로 연결되는 완벽한 화산윤회를 거치는 복잡한 화산과정을 나타낸다.
문경 지질공원 후보지의 지질명소 쌍룡계곡, 용추계곡 그리고 문경새재를 구성하고 있는 화강암류와 규장질 관입암류의 저어콘 U-Pb 연령측정과 전암 지구화학 성분분석을 수행하였다. 이들 화성암류들은 각각 문경시의 서부, 북서부, 중부에 분포하고 있으며, 옥천변성대의 변성암류와 문경층군의 퇴적암류를 관입하고 있다. 고분해능 이차이온질량분석기(SHRIMP)를 사용하여 측정한 쌍룡계곡의 두 개의 규장질 반암과 한 개의 화강암 시료의 저어콘 U-Pb 연대측정 결과는 각각 93.9±3.3 Ma (tσ), 95.1±4.0 Ma (tσ) 그리고 94.4±2.0 Ma (tσ)으로 백악기 관입 연령을 정의한다. 용추계곡의 화강암, 규장질 암맥, 그리고 문경새재 반상 화강암에서 측정한 관입 연령은 각각 90.2±2.0 Ma (tσ), 91.0±3.0 Ma (tσ) 그리고 88.6±1.5 Ma (tσ)의 관입연령을 갖는다. 이 지역의 화강암 연대에 대한 기존 연구결과(Lee et al., 2010; Yi et al., 2014; Aum et al., 2019)와 더불어 계산한 평균표준오차를 계산해보면, 쌍룡계곡(94.5±0.2 Ma)과 용추계곡(89.7±0.4 Ma) 화강암들 사이에 대략 5 Myr 정도의 관입 시기의 차이가 존재함이 나타난다. 이 두 지역 사이의 문경지역의 규장질 화성암류의 지구화학 성분분석 결과는 후조산성 화강암 특성을 나타내며, 이는 초기 백악기 조산운동 및 이자나기의 섭입 말기의 화성활동에 대비된다.
백악기 경상분지의 대표적 건층인 구산동응회암은 화도를 달리하는 세 개의 응회암체인 북부구산동응회암, 남부구산동응회암 그리고 신수도응회암으로 구분된다. 이 연구는 이들 세 응회암에 대한 저콘 SHRIMP U-Pb 연대측정을 통해 더욱 신뢰할 수 있는 분출 연령을 제시하여 경상분지의 층서확립에 기여하고자 하였다. 연대측정 결과 북부구산동응회암과 남부구산동응회암에서는 각각 $103.0{\pm}1.2$ Ma와 $104.1{\pm}1.3$ Ma로 매우 유사한 연령을 얻어 이들 응회암의 주 분출 시기는 103~104 Ma 사이로서 거의 동시에 분출된 것으로 해석된다. 한편, 신수도응회암에서 얻어진 연령은 $103.4{\pm}2.1$ Ma와 $95.79{\pm}0.98$ Ma의 두 종류로 구분된다. 오래된 연령을 보이는 저콘들과 구별되는, 젊은 저콘들이 가지는 음극선 발광영상과 저콘들의 형태는 103Ma 이후 다른 시기의 저콘이 포함되어 있다는 것을 의미하며 이는 구산동응회암 분출 이후, 또 다른 화산활동의 분출 결과로 해석된다.
Chae, Yong-Un;Lim, Jong Deock;Kim, Cheong-Bin;Kim, Kyung Soo;Ha, Sujin;Lim, Hyoun Soo
한국지구과학회지
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제41권4호
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pp.367-380
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2020
LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating was conducted to constrain the timing of fossil formation and the depositional age of the uppermost Jinju Formation located in Natural Monument No. 534 (Tracksite of Pterosaurs, Birds, and Dinosaurs in Hotandong, Jinju), and 87 Cretaceous, 1 Precambrian, and 2 Jurassic zircons were obtained from 90 valid analytical points. Most Cretaceous zircons were found to have a youngest graphical peak age of ca. 106.5 Ma, suggesting the depositional age of the uppermost Jinju Formation. Based on this study and previous works, the average sedimentation rate of the Jinju Formation was calculated to be approximately 0.17-0.31 mm/year in the Milyang Subbasin, and the Cretaceous zircons of the uppermost Jinju Formation seem to have originated mainly from the western or northwestern parts of the Gyeonggi Massif. Unlike the Nakdong and Hasandong formations of the Sindong Group, most zircons analyzed in the uppermost Jinju Formation were Cretaceous. This suggests that volcanic activity occurred in the area closer to the Gyeongsang Basin due to the roll-back of subducting paleo-Pacific Plates during the Jinju period.
백악기 유천층군은 후기 백악기 화산암 및 퇴적암으로 구성되며, 경상화산호의 화산활동에 의해 형성되었다. 유천층군 전반에 대한 정밀한 야외조사의 부재는 유천층군의 형성시기와 화산호의 시·공간적 발달양상에 대한 이해의 부재로 귀결되었다. 이번 연구에서는 현풍-부곡 지역에 나타나는 하양층군 최상부인 진동층과 유천층군 최하부의 경계에 대한 지질도를 작성하고 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대를 통해 유천층군 형성시기를 규명하였다. 연구지역의 유천층군은 진동층을 정합으로 피복하고 있는 응회암 및 화산력응회암으로 구성되며, 폭발적인 화산분출에 의한 화쇄밀도류에 의해 퇴적되었다. 이들 응회암의 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대는 약 96-97 Ma를 보여주며 이는 연구지역 진동층의 퇴적이 약 96-97 Ma에 경상화산호의 폭발적인 화산활동에 의해 종료되었음을 지시한다. 이 연대 범위는 경주지역 의성소분지 남부의 유천층군 최하부 퇴적연대(88-85 Ma)와 차이를 보이는데 이는 유천층군을 형성한 화산활동 및 그 영향 범위가 화산호로부터의 거리 혹은 경상화산호로부터 퇴적물을 공급하는 고수계 발달양상의 차이에 의한 것으로 추정된다.
옥천대 변성퇴적암 분포지역과 영남육괴와 옥천대 경계부에는 석영편암-규암층준이 협재되어 있다. 이들 석영편암-규암의 층서는 조사자에 따라 다르게 분대되어 왔으며, 지질시대 또한 시대 미상, 선캠브리아 혹은 고생대로 보아왔다. 옥천대 서남부의 영암과 영산포 도폭 역의 석영편암-규암 저어콘 연령결과를 고생대 것과 비교 분석하여 영암과 영산포 지역에 분포하는 석영편암-규암의 지질시대를 규명하였다. 연구지역의 석영편암-규암에서 저어콘 연대 분포범위는 $${\geq_-}1.8Ga$$ 이고, 집중연령대는 신시생대의 2.5 Ga 와 고원생대의 1.8 Ga로 중원생대 이후의 저어콘 연대가 결여되어 있으나, 고생대 규암은 원생대에서 고생대까지 광범위한 연령분포를 보이고 집중연령대도 고원생대, 신원생대, 고생대등 여러 곳에서 보인다. 이와 같은 통계적 분석 결과에 의하여 영암과 영산포의 석영편암 내지 규암은 고원생대 이후의 원생대지층으로 해석된다.
영남(소백산)육괴 북동부의 고원생대 변성퇴적암류(평해층과 원남층)를 관입한 평해 화강편마암과 하다 우백질화강편마암에 대해 암석기재적, 지구화학적 및 지구연대학적 연구를 수행하였다. 평해 화강편마암은 하다 우백질화강편마암에 비해 대체로 흑운모 등 유색광물의 함량이 약간 높으며, 화학조성에서 $SiO_2$와 $K_2O$ 함량은 낮고 ${Fe_2}{O_3}^t$, MgO, CaO, $TiO_2$, $P_{2}O_{5}$ 등의 함량은 높다 하다 우백질화강편마암이 음(-)의 Eu 이상치가 다소 크지만 전체적인 희토류원소의 함량과 패턴은 평해 화강편마암과 매우 유사하다. 성분분화도에서 두 암체는 대체로 흑운모와 사장석, 인회석 또는 스핀의 정출에 의한 분화경향을 보인다. 두 화장편마암 모두 과알루미나질의 칼크-알칼리계열로 섭입대와 관련된 대륙화산호 조구조환경을 지시한다. 저어콘 U-Pb SHRIMP 연대측정의 결과를 보면 평해 화강편마암과 하다 우백질화강편마암의 상부교점연대는 각각 $1990{\pm}23\;Ma$ ($2{\sigma}$)와 $1939{\pm}41\;Ma$ ($2{\sigma}$)이고 $^{207}Pb/^{206}Pb$ 가중평균연령은 각각 $1982{\pm}6.3\;Ma$ ($2{\sigma}$)와 $1959{\pm}28\;Ma$ ($2{\sigma}$)로 오차범위에서 서로 겹치는 연대를 보인다. 따라서 이 지역에서의 선캠브리아기 화강암류의 관입시기는 분천화강편마암의 관입과 동시대이며, 태백산지역에서의 화강암질마그마작용은 대부분 이 시기에 대륙화산호 환경에서 있었던 것으로 해석된다.
백악기 경상분지 남부의 마산 각섬석-흑운모 화강암의 정치연령을 규명하기 위하여 K-Ar, Ar-Ar 및 U-Pb 연대측정을 수행하였다. 각섬석 K-Ar 연대측정으로 구한 약 108 Ma의 연령은 이전에 보고된 Rb-Sr 연령과 비슷하다. 그러나 단입자 전용융으로 구한 각섬석 $^{40}Ar/^{39}Ar$ 연대측정 결과는 분산이 심하여 의미있는 연령을 구할 수 없었으며 이는 각섬석의 변질에 의한 동위원소계의 교란영향으로 평가된다. 따라서 동일 암석에서 분리한 각섬석에 대한 K-Ar 연대측정 결과 역시 신뢰하기 어렵다. 흑운모에 대한 단입자 전용융 $^{40}Ar/^{39}Ar$ 연대측정 결과는 평균 $75.8{\pm}3.0Ma$의 결과가 구해졌으며, 젊은 쪽으로 분산되는 45-75 Ma 범위의 값을 제거하면 약 80 Ma의 연령이 산출된다. 한편 SHRIMP와 LA-MC-ICPMS로 저어콘에 대한 U-Pb 연대측정을 수행하여 구한 마산 각섬석-흑운모 화강암의 정치연령은 각각 $87.6{\pm}2.7Ma$와 $86.8{\pm}0.4Ma$이다. 약 80 Ma의 흑운모 $^{40}Ar/^{39}Ar$ 연령은 마산 각섬석-흑운모 화강암의 냉각연령을 반영하는 것이거나 또는 주변에서 일어난 경상분지 내의 강한 화성활동에 의한 열적 교란의 영향일 수 있다.
옥천변성대 암석의 생성시기는 화석의 발견과 동위원소 연대측정으로 대부분 고생대 및 신원생대인 것으로 밝혀지고 있다. 한편 동위원소 연대자료가 축적됨과 더불어 옥천변성대의 변성시기가 페름기 초기인가 혹은 페름기 말기-트라이아스기 초기인가 하는 문제가 대두되었다. 이 문제는 달리 표현하면 위의 두 시기에 해당하는 2번의 중요한 변성작용이 있었는가 혹은 후자 시기에 해당하는 한번의 변성작용인가 하는 것이다. 변성시기를 직접 지시할 수 있는 자료를 비교할 때 페름기 초기의 변성시기에 대한 자료(석류석 내 U-Pb 갈렴석 연대)는 전체적으로 오차가 클 뿐만 아니라 페름기 말기-트라이아스기 초기를 지시하는 자료(CHIME 갈렴석 연대 및 변성 저콘의 U-Pb 연대)와 어느 정도 중첩된다. 따라서 독립적인 두 종류의 자료에 의해 지지되는 후자가 보다 신빙성이 있는 것으로 생각되며, 이 시기는 임진강대와 경기육괴에서 대륙충돌과 관련되어 나타나는 중요한 변성시기와 유사하기 때문께 대륙충돌의 영향이 한반도 넓은 지역에 퍼져 있음을 시사한다.
경기육괴의 선캠브리아 편마암들에서 분리한 흑운모와 사장석들로부터 Ar-Ar 연대를 분석하였다. 흑운모에서는 $1,294{\pm}46,\;1,241{\pm}39\;및\;1,217{\pm}39Ma$(오차는 모두 $2{\sigma}$), 그리고 사장석으로부터는 $934{\pm}25,\;872{\pm}19,\;819{\pm}15(2{\sigma})Ma$의 연령이 구해졌다 이러한 연대 값은 같은 시료에서 구한 U-Pb 저어콘 연대($1,613{\pm}51~2,168{\pm}24Ma(2{\sigma})$, 송용선 외, 2001)와는 큰 차이가 있다. 이러한 흑운모와 사장석의 $^{40}Ar-^{39}39/Ar$ 연대는 각각 독립적이고 광역적인 열적 교란 사건을 지시할 가능성이 크다고 판단된다. 흑운모가 기록하고 있는 중원생대의 시기는 당시에 광역적으로 일어났던 변성작용과 뒤이은 차별적 융기의 결과로 해석될 수 있다. 한편 사장석이 기록하는 신원생대의 연대는 광역적인 인장력 하에서 일어났던 화성활동과 관련 있을 것으로 생각되며. 이는 당시에 존재했던 로디니아 초대륙의 균열과 관련되었을 가능성을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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