• 암석학회지
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• 제20권2호
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• pp.77-98
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• 2011

경기육괴 동부에 위치하는 오대산 지역에서는 맨거라이트와 반려암으로 구성된 화성암체가 원생대 초기에 형성된 혼성편마암을 관입하고 있다. 맨거라이트는 사방휘석, 단사휘석, 각섬석, 흑운모, 사장석, 퍼어사이틱 K-장석, 석영으로 이루어져 있으며 반려암의 광물군은 맨거라이트와 유사하나 반려암내에서는 각섬석이 사방휘석 주변에 적은 양으로 나타나며 퍼어사이틱 K-장석이 나타나지 않는다. 맨거라이트내에 반려암이 포획암 형태나 불규칙한 형태로 나타나며 두 암석의 경계가 불분명하다. 반려암질 포획암내에는 맨거라이트에서 볼 수 있는 퍼어사이틱 K-장석을 포함한 우백질부가 렌즈상으로 포함되어 있다. 이러한 것들은 두 개의 화성암이 액체상태에서 서로 혼합되었음을 지시한다. SHRIMP 저어콘 연대 측정결과 맨거라이트와 반려암으후부터 각각 $234{\pm}1.2$ Ma와 $231{\pm}1.3$ Ma의 트라이아스기 중기에 해당하는 연령을 얻었다. 이 연령은 홍성(226~233 Ma)과 양평 (227~231 Ma)지역의 트라이아스기 대륙충돌 후 화성암들의 연령과 유사하다. 맨거라이트와 반려암은 고함량 Ba-Sr 화성암(high Ba-Sr granite)이고 쇼쇼나이틱(shoshonitic) 하며, 대륙충돌 후 판 내부 환경에서 만들어졌다. 한편, 이 암석들은 대부분 경희토류와 친석원소가 부화되어 있으며 Nb-Ta-P-Ti 부(-) 이상을 보이는 섭입대 화성암의 특정도 보여준다. 위의 지화학적 특징들은 오대산 맨거라이트와 반려암은 대륙충돌 이전에 있었던 섭입시기에 지각물질에 의해 부화된 맨틀이 대륙충돌 후 분리된 대륙판과 해양판 사이 공간으로 유입된 연약권의 열에 의해 부분용융이 되면서 만들어졌음을 지시한다 오대산 지역의 맨거라이트와 반려암을 포함한 경기육괴와 임진강대 북부에 나타나는 약 230Ma의 대륙충돌 후 화성암의 분포는 이 시기에 일어난 한반도내 북중국판과 남중국판 충돌의 경계가 홍성 지역을 지나 양평-오대산지역과 옥천변성대 사이 지역으로 연결될 것임을 강하게 시사한다.

• 암석학회지
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• 제25권3호
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• pp.169-193
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• 2016

한반도 일원의 신기 지각변형과 현생 응력장의 특징을 규명하고 지구조적 형성 배경을 이해하기 위해, 제4기 단층과 발진기구해에 관한 기존 자료와 더불어 최근의 지각천부 시추공 응력자료를 종합하여 재분석하였으며, 마이오세 이후 동아시아 일원의 지구조 환경 변화와 지각변형 특징을 정리하였다. 한반도 남동부의 제4기 단층은 대부분 기존 단층대를 따라 발견된다. 또한 대부분 남-북으로 배열된 상반 서향의 충상단층의 기하와 운동특성을 보이며, 동-서 방향의 순수 압축응력 하에서 적절히 배향된 기존 약대가 재활된 특징을 보인다. 한반도와 인근 해역의 발진기구해 분석 결과, 내륙에서는 주향이동단층 또는 역이동성 운동감각을 포함하는 주향이동단층이 우세한 반면, 동해와 서해 연안의 경우에는 역단층이 우세한 특징을 보인다. 압축 축은 동북동과 서남서를 향해 수평 내지 아수평한 자세로 군집되며, 인장 축은 북북서-남남동 주향을 가지는수직의 대원 상에 배열된다. 시추공 내 응력측정 자료를 취합한 결과, 한반도 지각천부의 평균 최대수평응력은 동북동-서남서 방향으로 나타났다. 따라서 한반도 일원은 현재 광역적인 동북동-서남서 내지 동-서 방향의 압축력에 의한 압축구조가 발달중인 것으로 판단된다. 동아시아 일원의 광역적인 현생 응력장 분포와 비교한 결과, 이러한 동북동-서남서 내지 동-서 방향의 압축응력환경은 태평양판의 서향 저각 섭입과 인도-유라시아 충돌로부터 전파된 응력장이 중첩된 결과로 판단되며, 대부분 고각 섭입의 양상을 보이는 필리핀해판은 배호지역 내에서 인장 환경의 특징을 보여주고 있어 한반도에서의 영향은 미미한 것으로 판단된다. 이상과 같은 동아시아 일원의 신기 지구조환경과 지각변형은 약 5~3.2 Ma 경 태평양판의 이동방향과 섭입각도의 변화와 함께 시작된 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제52권2호
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• pp.159-168
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• 2019

경기육괴 서부는 현생이언의 섭입/충돌 지구조운동을 기록하고 있어 한반도의 지각진화사를 이해하는데 매우 중요한 지역이다. 본 논문은 경기육괴 남서부 곰섬 일대에 분포하는 태안층에 대한 구조지질학적 연구 결과를 제시한다. 야외조사를 통해 획득한 구조요소들의 상관관계를 해석하고 구조구 별 하반구 투영 해석, 하향 투영 단면 작성을 수행한 결과, 연구지역 내에는 적어도 세 번의 서로 다른 변형작용($D_1$, $D_2$, $D_3$)이 인지된다. (1) 첫 번째 변형작용($D_1$)은 백운모와 흑운모의 정향배열로 뚜렷하게 정의되는 층리와 아평행한 광역엽리를 형성하였다. (2) 두 번째 변형작용($D_2$)과 관련하여 주로 북북동-남남서 방향을 가지는 저각의 수축성 단층과 이와 관련된 파랑습곡 및 벽개가 형성되었다. 파랑습곡의 힌지(파랑선구조)는 대체로 남남서~남남동 혹은 북북서~북북동 방향을 향해 저각으로 침강한다. 파랑벽개는 주로 서쪽으로 저각 경사하나 일부 구조구에서는 동쪽으로 경사하는 양상이 인지된다. (3) 세 번째 변형작용($D_3$)에서는 전반적으로 남동 방향으로 침강하는 힌지를 가지는 대규모 습곡들과 이와 관련된 북동-남서 방향의 단층들이 형성되었다. $D_3$ 변형에 의해 형성된 대규모 단층과 습곡의 경우 '단층 수반 습곡(fault-related fold)' 혹은 '습곡 수용 단층(fold-accommodation fault)'으로서 해석되며, 이는 기원적으로 상호 간 밀접한 관계를 가짐을 의미한다. 연구결과는 태안층 및 더 나아가 섭입/충돌 조산대로서 경기육괴 서부가 기록하고 있는 구조적인 진화사를 규명하는 데에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권5호
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• pp.618-638
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• 2022

경기육괴 중서부에 위치한 화성시 우음도 일대에는 고원생대 호상편마암을 관입하고 있는 중기 쥐라기의 화강암 암맥군이 발달한다. 우음도 일대의 대표 노두에서 야외 횡절관계를 근거하면 4개의 암맥들(UE-A, UE-C, UE-D, UE-E)로 구분되며, 방향성에 따라서는 북서 방향(UE-A 암맥), 북서 내지 서북서 방향(UE-C 암맥), 북동 방향(UE-D 및 UE-E 암맥)의 3개의 암맥군으로 나타난다. 이들 화강암 암맥들은 괴상의 중립~조립질의 흑운모 화강암으로 야외에서 관찰된 이들의 상대연령은 UE-A, UE-D (=UE-E), UE-C 순으로 젊어진다. 또한 암맥들의 기하학적 분석으로부터 UEA 및 UE-C 암맥은 대략 북동-남서 방향의 최소수평응력장 하에서 관입한 것으로 판단된다. 주원소 분석에 의한 SiO₂ 평균 함량에서 비교적 낮은 값을 보인 UE-A 암맥은 다른 암맥들보다 초기 마그마 분화의 산물임을 지시하여 암맥들의 상대연령과도 부합한다. SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대측정으로부터 구한 암맥별 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 누적평균연령은 각각 약 167 Ma (UE-A), 164 Ma (UE-C), 167 Ma (UE-D), 167 Ma (UE-E)로 UE-A, UE-D, UE-E 암맥들은 매우 유사한 연령을 보이며 이들 암맥 중 가장 세립인 UE-C 암맥은 가장 젊은 연령을 나타내어 야외에서 관찰한 상호 횡절관계에 의한 상대연령과 주원소 분석 결과와도 일치한다. 따라서 연구지역의 화강암 암맥들은 중생대 중기 쥐라기(약 167 Ma와 164 Ma)에 짧은 시간 간격을 두고 다양한 화강암질 마그마가 관입한 결과이며, 이들 관입 시기는 지리적으로 중기 쥐라기 암체들이 널리 분포하고 있는 경기육괴의 심성암체들과 일치하는 연령이다. 따라서 연구지역의 화강암 암맥군은 지구조적으로 쥐라기 동안 섭입하는 해양판의 얕아지는 섭입각과 함께 북서 방향으로 이동하는 화성활동의 결과로 형성되었음을 의미한다.

• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.261-271
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• 2022

인도네시아 칼리만탄 남동측에 위치하는 아셈-아셈분지(Asem-Asem Basin)에서 길이 540.3 m의 AA-1 시추코어를 획득하였고, 이 시추코어에 포함된 석탄층과 석탄질 셰일에서 6개의 석탄층 가스 시료를 채취하였다. 아셈-아셈분지에서 채취된 석탄층 가스의 성분, 탄소동위원소(δ¹³C_CH4, δ¹³C_C2, δ¹³C_CO2), 수소동위원소((δD_CH4), 탄화수소지표(C_HC), 이산화탄소-메탄지표(CDMI)의 분석을 통하여 이들의 기원과 메탄생성경로를 해석하였다. AA-1 시추코어는 최하부에 메라투스섭입복합체(Meratus subduction complex)의 일부로 해석되는 사문암 기반암 상부에 석탄층과 석탄질 셰일을 포함하는 쇄설성 퇴적암(SU-1)과 석회암(SU-2)이 순차적으로 놓인다. 석탄층과 석탄질 셰일(SU-1)은 소규모 하천 주변의 습지에서 형성된 것으로 해석된다. SU-1에서 채취된 석탄층 가스의 탄화수소가스를 100%로 환산한 메탄 함량은 87.35~95.29% 범위이고, 에탄 함량은 3.65~9.97% 범위이다. 석탄층 메탄의 탄소동위원소(δ¹³C_CH4) 값은 -60.3~-58.8‰ 범위이고 수소동위원소(δD_CH4) 값은 -252.9~-252.1‰ 범위이다. 석탄층 에탄의 탄소동위원소(δ¹³C_C2) 값은 -32.8~-31.2‰ 범위이고, 석탄층 이산화탄소의 탄소동위원소(δ¹³C_CO2) 값은 -8.6~-6.2‰ 범위이다. 석탄층 이산화탄소는 탄소동위원소값과 이산화탄소-메탄지표 도표에서 비생물기원(abiogenic origin)에 도시되었고, 기반암인 메라투스섭입복합체에 포함된 이산화탄소가 단층 통하여 이동된 것으로 해석된다. AA-1 시추코어 석탄층 가스의 메탄생성경로는 동위원소, 탄화수소지표, 이산화탄소-메탄지표 분석을 바탕으로 일차적인 미생물 메틸발효작용과 이산화탄소환원작용의 혼합으로 해석되며, 열기원 비해성 석탄형 가스의 영향을 받은 것으로 해석된다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.128-139
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• 2022

백두산 성층화산체와 천지 칼데라 외륜산 정상부에 분포하는 홀로세에 분화한 규장질 화산암 시료와 플라이스토세 개마용암대지와 장백산순상화산체의 고철질 화산암 시료의 암석화학적 특징 분석을 통해 지체구조적 위치를 알아보았다. 백두산 화산지대에서 초기 고철질 분출물들은 개마용암대지와 장백산순상화산체를 형성하였으며, 대부분 알칼리계열의 현무암에서 조면현무암 또는 서브-알칼리(쏠레이아이트) 현무암에서 현무암질안산암의 성분이며, 백두산 성층화산체와 천지 칼데라 정상부 부근의 홀로세 분출물은 대부분 규장질의 조면암에서 유문암 성분이다. 고철질 화산암류와 규장질 화산암류 사이의 SiO₂ 54-62 wt.%가 결핍된 쌍모식 조성을 나타낸다. 이는 마그마작용이 지각내 신장형 지체구조적 위치에서 발생하였음을 지시하는 단서가 될 수 있다. 지구조판별도에서 고철질 화산암류들은 판내부 또는 판내부 알칼리암과 쏠레이아이트암의 영역에 구분되어 도시되는데 이는 TAS성분도의 결과와 잘 일치한다. 규장질 화산암류들은 규장질 화강암류에 적용하는 판별도에서 판내부화강암(WPG)의 지체구조적 위치에 도시된다. 지구조 판별도에서 판의 섭입과 관련한 도호 또는 대륙연변호의 영역에는 도시되지 않으며, 모두 판내부 영역에 도시된다. 미량원소 함량을 원시맨틀값으로 표준화한 거미도에서 섭입대 화산암류에서 특징적으로 나타나는 Nb, Ti 의 부(-) 이상을 나타내지 않으며, OIB와 유사한 패턴을 나타낸다. 미량원소 함량 조성은 섭입대에서 유래된 마그마 작용에 연관된 의미있는 증거를 나타내지 않는다. 이는 백두산화산지대의 마그마작용이 판내부 환경에서 있었음을 지시한다. 이들 화산암류의 판내부 지체구조 위치는 이 지역에서 발생하는 천발지진의 진원 깊이와도 조화적이다. 백두산화산지대의 화산암석들은 신생대 동안 맨틀 물질의 용승에 의한 판내부 화산활동의 결과로 해석된다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.367-376
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• 2022

본 연구는 섭입대 환경에서 다양한 액체들과 제올라이트와의 반응을 이해하기 위한 선행단계로, 섭입대 내 대표 제올라이트 중 하나인 스틸바이트(NaCa₄(Al₉Si₂₇)O₇₂·28(H₂O))의 압축거동을 관찰하였다. 물과 NaHCO₃ 용액을 매개체로 사용하였으며, 상압에서 최대 2.5 GPa까지 가압하였다. 1.0 GPa 이하에서는 두 실험 모두 0.001~0.004 GPa^-1 범위의 낮은 선형압축률과 220(1) GPa의 높은 체적탄성률을 보였다. 이는 물분자 또는 양이온이 스틸바이트의 채널 내부로 유입되면서 구조가 매우 치밀해졌기 때문으로 추측된다. 반면, 1.0 GPa 이상에서는 두 실험의 경향이 다르게 관찰되었다. 물의 실험에서는 c축, NaHCO₃의 실험에서는 b, c축의 선형압축률이 모두 0.006(1) GPa^-1으로 급격하게 증가하였다. 체적탄성률은 물과 NaHCO₃의 실험에서 각각 40(1), 52(7) GPa의 값을 보여, 1.0 GPa 이전과 비교했을 때 압축률이 4배 이상 높아졌다. 이는 1.0 GPa 이상의 압력에서 압력매개체 내 물이 얼기 시작하면서 스틸바이트 내부로 유입이 멈추었고, 단지 채널 내에서 양이온 및 물분자가 이동함에 따라서 생기는 현상으로 판단된다. 특히 NaHCO₃의 실험에서는 소듐 양이온이 치환됨에 따라 구조 내부의 분포가 달라졌을 것으로 추측되며, 이는 (001)과 (020)피크의 상대강도 비율이 물의 실험과 다른 경향으로 나타난 것을 근거로 예상해볼 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제57권1호
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• pp.1-15
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• 2024

서태평양 멜라네시아 지역에는 복잡한 판들의 지구조 운동이 발생하고 있고, 가장 거대한 해양 해대인 온통-자바 해대와 열점인 캐롤라인 제도가 위치해 있다. 이 지역의 복잡한 지구동역학에 대한 이해를 높이기 위해 해저 지진계와 육상 지진계에 기록된 원거리 지진으로부터 상대 주시를 획득하여 P파 및 S파 속도 모델 및 𝛿 (V_P/V_S) 모델을 계산했다. 그 결과 멜라네시아 지역의 섭입대에서 약 400km 깊이까지 강한 고속도 이상이 관찰됐고, 이는 판경계를 따라 섭입하는 솔로몬해판, 비스마르크판, 그리고 호주판의 모습으로 생각된다. 섭입대를 따라 양의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값이 나타나는데, 이는 탈수 작용에 의한 부분 용융의 결과로 생각된다. 온통-자바 해대 하부 600km 깊이 아래에서 넓은 고속도 이상체가 관찰되며, 음의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값을 보인다. 이는 25-45 Ma 시기에 섭입한 태평양판이 분리된 잔재로 판단되며, 오랜 기간 맨틀 전이대에 머물면서 잔류판의 최상부에 포함되어 있던 유체가 빠져나가면서 주변 맨틀 물질에 비해 상대적으로 점성이 높고 건조해짐으로 인해 강한 고속도 이상과 강한 음의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값이 나타난 것으로 생각된다. 캐롤라인 제도 하부에서는 강한 저속도 이상이 800km 깊이까지 관찰되며 맨틀 전이대에 위치한 태평양판 잔재 하부까지 연결되어 보인다. 이는 하부 맨틀에서 기인한 맨틀 플룸이 태평양판의 잔재와의 상호작용으로 인해 상승방향이 바뀌어 현재 위치에 도달한 것으로 보인다. 또한 맨틀플룸은 양의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값을 가지는데 내포된 유체나 부분 용융에 의한 영향으로 생각된다. 온통-자바 해대 하부의 두꺼운 암석권의 영향으로 해석되는 고속도 이상체가 300km 깊이까지 관찰되었으며 음의 𝛿 (V_P/V_S) 이상값을 보여주는데, 이는 암석권에 쌓인 용융 잔류물에 유체가 거의 남아있지 않음을 나타내는 것으로 보인다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권3호
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• pp.167-176
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• 2008

태평양 해양 지각판과 인도-호주 대륙 지각판간 섭입작용에 의해 형성된 남태평양 라우분지는 활동성 후열도분지로서 해저열수광상이 부존할 가능성이 매우 높은 지역이다. 한국해양연구원은 라우분지를 대상으로 다중음향측심장비(EM120)을 이용하여 정밀지형조사를 실시하여 열수활동이 활발할 것으로 예측되는 해저 지각 확장축 주변지역 (FRSC)과 해저화산 지역(MTJ)을 선별하였다. 또한, 표층 및 심해견인 자력탐사결과를 토대로 저 자기이상 현상을 나타내는 열수광체 지역을 선정하였다. 표층 및 심해 견인 자력탐사 결과 해령에서 주로 나타나는 Central Anomaly Magnetization High(CAMH)가 FRSC-2 지역에서 관측되었으며, MTJ-1 지역에서는 열수분출작용으로 추정되는 저자화이상이 발견되었다. CTD 시스템을 이용하여 열수 플룸 추적자인 투명도, 수소이온(pH), 미생물생체량(ATP), 메탄$(CH_4)$농도를 실시간으로 측정한 결과 FRSC-2와 MTJ-1 지역은 현재 매우 활발한 화산 활동이 진행되고 있음을 알 수 있었다. 이 지역에서 채취한 열수분출공과 기반암 시료는 이 지역에서 열수활동이 진행되었거나 진행되고 있으며, 실제로 열수 광체가 부존하고 있음을 확인할 수 있었다. 첨단 해저면 영상장비를 사용하지 않고도, 전통적인 해양 지구물리탐사 방법이 해저열수광상의 탐지에 비용 효과적인 탐사방법임을 알 수 있었다.

• 암석학회지
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• 제27권3호
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• pp.121-138
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• 2018

미륵도와 주변 백악기 화산암류에 대한 주원소, 미량원소의 암석화학적 특성으로부터 이 화산암류의 조구조적 배경과 마그마 진화를 고찰하였다. 이 화산암류는 주사산아층군, 운문사아층군, 욕지아층군과 사량아층군으로 구분되며, TAS도에서 현무암-현무암질 안산암-안산암-데사이트-유문암으로 분류된다. 이 지역에서 암석화학적 변화는 대체로 분별결정작용에 의한 마그마 진화를 설명해줄 수 있다. 암석화학적 특징은 대부분 칼크알칼리 계열에 속하고 전반기에는 중-K 계열 화산암류가 우세하지만 후반기로 가면서 고-K 계열의 화산암류가 우세하게 분출되었음을 나타낸다. 주원소와 미량원소 판별도에서 모두 조산대에 속하고 섭입대에 관련된 화산호 환경을 지시하는 조구조 양상을 가진다. 이 화산암류는 칼크알칼리 마그마가 균질한 근원암에서 분리되어 형성되고 공급지에서 지표까지 독립노선을 따르는 경우를 제공한다. 선기와 후기 아층군의 마그마는 지표로 올라오면서 다른 노선을 취하고, 이 화산과정의 전반을 통해 일련의 별도 마그마챔버로서 천부 지각에 정치되고, 각 챔버는 분별결정작용과 소량의 동화작용에 의해 독자적으로 진화하였다. 마그마 성인은 해양판의 섭입과 관련하여 상부맨틀의 부분용융으로 생성되었고 일차마그마로부터의 분별결정작용으로 안산암질 마그마를 형성하였을 가능성을 시사한다. 이 안산암질 마그마는 지속적인 분별결정작용과 벽암 동화작용의 수반으로 인하여 유문암질 마그마로 진화하였음을 나타낸다.