• 한국지구과학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.28-40
• /
• 2013

한반도에서 산출되는 초염기성 맨틀포획암의 지화학적 특징과 평형 온도와 압력 조건을 계산하고, 산소동위원소비를 분석하였다. 연구 결과 (1) 한반도 맨틀포획암은 전형적인 초염기성 포획암(MgO: 49.12-50.95 wt.%, Mg값: 90.1-92.2)으로 구성되어 있다. (2) 한반도 맨틀포획암의 평형온도는 $854-1016^{\circ}C$이고, 압력은 4.6-24.4 kbar로 얻어졌다. (3) 맨틀포획암을 구성하는 감람석의 산소동위원소비(${\delta}^{18}O_{ol}$)는 5.06-5.51‰의 균질한 값으로 N-MORB와 상부 맨틀 감람석의 값(${\delta}^{18}O$: $5.2{\pm}0.2$‰)과 유사하다. 그러나 백두산과 제주도의 맨틀포획암을 구성하는 감람석의 산소동위원비는 각각 5.07-5.51‰과 5.07-5.45‰로 상대적으로 넓은 범위의 ${\delta}^{18}O$ 값을 갖고 있다. 이 결과를 바탕으로, 이 연구에서는 백두산 맨틀포획암의 높은 ${\delta}^{18}O$가 맨틀포획암 물질에 재순환된 퇴적물원 EM2 물질의 혼입 때문일 수 있다는 가능성을 제안하였다.

• 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.

• 암석학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.227-244
• /
• 2010

제주도 현무암에 포획된 첨정석 레졸라이트 포획암은 비교적 뚜렷하게 구별되는 세 종류의 조직으로 산출된다. 즉, 조립질의 프로토그라뉼라 조직, 쌍봉의 입자분포를 보이는 포피로클라스틱 조직, 그리고 세립질의 입자들이 신장되어 엽리를 보이는 마일로니틱 조직의 포획암으로 구별된다. 이들 조직은 프로토그라뉼라에서 포피로클라스틱, 마일로니틱 조직으로 가면서 입자크기는 점점 감소하고, 입자의 경계는 더욱 직선화되며, 삼중점이 더 빈번하게 산출되는 경향을 보인다. 특히 포피로클라스틱 및 마일로니틱 조직의 포획암은 킹크밴드를 가지는 거정의 반상쇄정(2-3 mm) 사이에 변형의 흔적이 없는 세립질의 입자($200-300\;{\mu}m$)로 구성되어 있으며, 반상쇄정 내 용리엽리가 구부러져 있는 조직적 특징을 보인다. 또한 프로토그라뉼라 조직에서 첨정석은 사방휘석과 항상 같이 접촉되어 산출되지만 마일로니틱 조직에서는 사방휘석과 관계없이 단독으로 뿌려져 산출되는 특성을 보인다. 이러한 조직적 특성은 포획암이 특정한 편압 하에서 동력재결정작용과 열에 의한 정적재결정작용을 경험하였음을 반영하고 있다. 첨정석 레졸라이트 포획암을 구성하고 있는 감람석, 사방휘석, 단사휘석의 mg#[$=100{\times}Mg/(Mg+Fe_t)$]는 입자의 크기나 조직적 차이와는 상관없이 거의 일정하다(Ol: 88-91, Opx: 89-92, Cpx: 90-92). mg#의 값, 감람석의 NiO (0.3~0.4 wt%)와 MnO (0.1~0.2 wt%)의 조성은 세계 다른 곳의 맨틀 레졸라이트 포획암내 감람석의 값과 유사하며, 20~25%의 부분용융을 경험한 잔류맨틀임을 나타내고 있다. 미량원소 및 희토류원소 조성은 주성분원소 조성에 비해 프로토그라뉼라, 포피로클라스틱, 마일로니틱 조직 사이에 좀 더 뚜렷한 차이를 보여주면서 미량원소 조성과 조직적 특성사이에 밀접한 관련성이 있음을 나타내고 있다. 첨정석 레졸라이트 포획암의 단사휘석과 사방휘석의 미량원소 및 희토류원소함량은 프로토그라뉼라에서 마일로니틱 조직으로 갈수록 증가하고 있으며, 특히 LREE와 불호정성이 큰 미량 원소일수록 현저하게 증가하는 경향을 나타낸다. 이는 첨정석 레졸라이트 포획암이 부분용융을 경험한 이후 LREE가 부화된 멜트 또는 유체에 의한 교대작용을 받았으며, 변형사건과 교대작용사이에 밀접한 관련성이 있음을 의미한다. 노두에서 관찰되는 조직의 상대적 산출비율이 이들 포획암이 기원된 상부맨틀에서의 상대적 산출비율이라고 가정한다면, 포피로클라스틱 및 마일로니틱 조직을 발달시킨 변형사건은 비교적 좁은 전단대 지역에 한정되었을 것으로 제시된다. 이러한 전단대는 제주도 아래 암석권질 상부맨틀에서 LREE가 부화된 멜트 또는 유체가 침투하기에 용이한 환경을 형성하였을 것이다. 마일로니틱 조직에서 더욱 현저하게 나타나는 미량원소부화특성은 입자의 크기가 작아지고 변형의 강도가 높을수록 멜트 또는 유체의 침투가 더욱 용이했기 때문일 것으로 해석된다.

• 암석학회지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.33-45
• /
• 2004

• 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.

• 암석학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.13-30
• /
• 2012

제주도의 초염기성-염기성 암편을 포획하고 있는 현무암은 조직적으로 일반 반정과 뚜렷하게 구별되는 금운모와 커슈타이트 결정을 산출하고 있다. 금운모와 커슈타이트는 모암인 현무암에서는 비교적 조립질 (2-10 mm)로 산출되며, 금운모는 초염기성 맨틀포획암에서, 커슈타이트는 염기성 반려암질 포획암에서 세립의 입자(1 mm 이하)로 간극을 채우거나, 미세맥으로 혹은 코로나로 뚜렷한 이차조직으로 산출된다. 금운모는 $TiO_2$(4.1-6.9 wt%)와 F(2.8-4.6wt%)가 풍부하고, mg#[=100Mg/(Mg+$Fe^t$) in mols, where $Fe^t$ is total iron]는 88-80으로 매우 높다. 커슈타이트는 높은 $TiO_2$(5.6-6.11 wt%)와 비교적 낮은 mg#(68-64)를 보인다. 금운모와 커슈타이트는 서로 관련된 것은 아니며, 금운모의 형성은 상부맨틀에서 먼저 일어난 사건이고 커슈타이트의 형성은 하부지각에서 나중에 일어난 사건으로 해석된다. 이들 결정들 사이의 mg#와 조직적 특성은 제주도 암석권에서 맨틀의 심부일수록 금운모 부화작용을 경험하였으며, 천부일수록 각섬석 부화작용이 있었음을 지시하고 있다. 현무암에 금운모와 각섬석이 산출된다는 것은 제주도 상부맨틀/하부지각에 K-, Ti-를 함유한 휘발성 성분이 풍부한 멜트/유체가 이동하고 있다는 것에 대한 직접적인 증거가 되며, 제주도 하부 상부맨틀/하부지각도 다양한 모달 교대작용을 경험하였음을 의미한다.

• 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.

• 한국암석학회:학술대회논문집
• /
• 한국암석학회 2001년도 춘계학술대회
• /
• pp.75-75
• /
• 2001

• 암석학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.223-236
• /
• 2009

제주도 동남부에 산출되는 초염기성 포획암은 두 그룹, Type I과 Type II로 분류되어진다. Type I 포획암은 Mg 성분이 높은 광물(mg#=89-91)로 구성된 페리도타이트로서 노두에서 비교적 흔하게 발견된다. 제주도 초염기성 포획암에 대한 대부분의 연구는 Type I 맨틀포획암에 관한 것이다. 반면에 Type II 포획암은 상대적으로 Mg, Ni, Cr성분은 낮고 Fe, Ti 성분이 높은 감람석, 사방휘석, 단사휘석(mg#=77-83)으로 이루어져 있다. Type II 포획암의 성분은 월라이트-감람석 단사휘석암-감람석 웹스터라이트-웹스터라이트이며, Ti이 풍부한 단사휘석을 가지는 것이 특징이다. Type II 포획암은 노두에서 포이킬리틱한 조직을 나타내어 규뮬레이트의 특성을 보인다. Type II 포획암에 나타나는 삼중점과 킹크밴딩, 직선적인 입자경계 조직은 Type II 포획암이 열에 의해 야기되는 정적재결정작용과 어닐링을 경험하였음을 지시한다. 조립질의 사방휘석과 단사휘석은 용리엽리를 보이며(고온형 휘석), 세립질의 휘석은 용리엽리를 보이지 않는(저온형 휘석) 특성을 보이지만 이들의 주성분조성은 거의 유사하여 저온에서 화학적 재평형이 완전히 이루어졌음을 지시한다. 단사휘석과 감람석의 가장자리를 사방휘석이 교대치환하고 있어 사방휘석의 부화작용(enrichment)이 일어났음을 지시한다. 같은 노두에서 발견되는 Type I 맨틀포획암, 반려암질포획암, 모암인 현무암내의 결정들과 비교해보면 Type II 포획암의 주성분원소 조성은 Type I 맨틀포획암과는 뚜렷하게 단절되는 불연속을 형성하지만 반려암 질포획암과 모암인 현무암과는 연속적인 경향을 보인다. 이러한 조직적 특성과 주성분원소 성분조성은 Type II 포획암이 현재의 모암인 현무암과는 직접적인 관련성이 없다할지라도 제주도를 형성한 마그마계의 일부분으로 분별결정작용에 의한 집적암(cumulates) 기원임을 제시한다.

• 암석학회지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.106-117
• /
• 2006

Re-Os 동위원소 시스템은 $^{187}Re$이 $\beta^-$ 방출에 의해 $^{187}Os(\lambda=1.67\times10^{-11}year^{-1})$으로 방사성 붕괴를 하는 것을 이용한 것이며, 다양한 우주화학과 지구화학 분야에 널리 활용되고 있다. 과거 10여 년 간 발전된 원소분리기법과 기기분석방법의 발달로 인해 현재는 Sm-Nd, Rb-Sr, U-Th-Pb 동위원소 시스템과 함께 절대연령측정과 동위원소지시자로 널리 활용되고 있다. 이 논문은 Re-Os 동위원소 시스템의 일반적인 원리와 이 시스템이 널리 활용되는 분야 중 하나인 하부지각맨틀의 생성연령을 구하는 방법에 대해 한반도 남부 알칼리 현무암에 포획되어 산출하는 맨틀포획암을 대상으로 실시된 Re-Os 동위원소 자료를 이용하여 소개한다.