SHRIMP U-Pb Ages of the Yongyudo biotite Granites

Jour. Petrol. Soc. Korea Vol. 23, No. 4, p. 393~403, 2014 http://dx.doi.org/10.7854/JPSK.2014.23.4.393

용유도 흑운모화강암의 SHRIMP U-Pb 연령

김동연^1,2·최성자¹*

1한국지질자원연구원 국토지질연구본부, ²부경대학교 환경지질과학과

SHRIMP U-Pb Ages of the Yongyudo biotite Granites

Dong-Yeon Kim^1,2 and Sung-Ja Choi¹*

1Geological Research Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, Daejeon 305-350, Korea

2Department of Earth Environmental Sciences, Pukyong National University, Busan 608-737, Korea

요 약: 서부 경기육괴 용유도에 넓게 분포하는 조립질 흑운모 화강암에 대한 저어콘 U-Pb 연령측정을 실시 하였다. 그 결과 기존에 알려진 쥬라기 연대보다 오래된 약 227~230 Ma의 트라이아스기 연령이 확인되었다.

따라서, 이 연령은 서부 경기육괴에 넓게 분포하는 화강암류의 시기와 성인에 대한 보다 정밀한 연구의 필요 성을 제시한다.

핵심어: 용유도, 트라이아스기, 저어콘, SHRIMP, 경기육괴

Abstract:

Such age result that is somewhat older than previous reported ages, suggesting further investigations for the timing and evolution of the Jurassic granites of the western Gyeonggi massif.

Keywords:

서 론

한반도에서 중생대 심성암류는 가장 광범위하게 분 포하는 암상으로 쥬라기 대보화강암과 백악기~제3기 초 불국사화강암으로 크게 나뉘어왔다. 그러나 지난 10여 년 동안의 정밀한 연대측정 결과 페름기말-트라 이아스기 심성암류의 생성연령이 많이 보고되었고, 그 분포 역시 매우 넓은 지역에 이르는 것으로 확인되었 다(Fig. 1, Cheong et al., 2002; Cheong and Kim, 2012; Kim et al., 2003; Park et al., 2011; Ree et al., 2001; Sagong et al., 2005). 특히 기존에 쥬 라기로 알려졌던 암체에 대한 정밀한 SHRIMP 연령 측정을 통해 트라이아스기 연령이 보고되면서 경기육 괴 중부 및 남서부 지역에 대한 재해석이 이루어지고

있다. 경기육괴 중부지역에서는 김화도폭내 소규모 거 반정질 화강암(232.2±1.8 Ma), 기산도폭내 반상화강암 (237±1 Ma), 기산도폭에서 청평도폭으로 이어지는 반 상화강암, 양평 화강암류에 대한 연구가 있다(Song and Cho, 2007; Lee et al., 2006; Williams et al., 2009). 경기육괴 서남부 지역에서는 홍성 일대 남양 화강암과 반상 흑운모화강암, 해미 화강암(Choi et al., 2009; Seo et al., 2010)들 모두 관입연령이 트 라이아스기이다(Sagong et al., 2005; Kim et al., 2011, Williams et al., 2009).

경기육괴 서북지역인 용유도에 흑운모화강암이 1:25 만 서울-남천점 지질도폭(Lee et al., 1999)에 소개되 었으나, 직접적인 암석학적·지구연대학적 연구는 전 무하였다. 과거, Kim(1971)은 한반도에서 지나방향 (支那方向)으로 분포 배열하는 화강암류의 관입시기를 쥬라기로 간주하였다. 이 결과로 지금까지 영종도-용 유도 일대 화강암의 관입연령을 쥬라기로 보았으며,

*Corresponding author Tel: 042-868-3034 E-mail: [email protected]

절대연령측정은 수행 된 바 없다. 따라서, 이 연구에 서는 기존에 쥬라기로 알려진 용유도 일대의 흑운모 화강암에 대해 신뢰도가 높은 SHRIMP를 이용한 연 령측정 결과를 보고하고, 그 결과가 갖는 의미에 대 해 간략히 논의하고자 한다.

시료 기재

연구 대상 지역은 인천국제공항 건설과 관련하여 1992년 별개의 섬으로 존재하였던 영종도, 삼목도, 용 유도가 매립되면서 인천시로 편입되어 하나의 큰 섬

으로 보여지고 있는 곳으로, 행정구역상 인천광역시 중구 용유동에 해당한다. 1:25만 서울-남천점 지질도 (Lee et al., 1999)에 의하면, 용유도, 삼목도, 무의도, 실미도 등지에 쥬라기 흑운모화강암으로 분포되고 있 으며, 용유도 동쪽으로는 경기변성암복합체에 해당하 는 편암류를 관입하고 있다. 조사지역 북쪽의 장봉도 와 모도, 시도, 신도는 경기변성암복합체에 해당하는 편마암이 분포하고, 이를 쥬라기 화강암이 관입하고 있다.

이번 연구는 용유도 해안을 따라 넓게 분포하는 쥬 라기 화강암체로 알려진 조립질 흑운모화강암을 대상

Fig. 1. Distribution of Triassic plutons in the Western Gyeonggi massif (modified after Kee et al., 2011; Cheong

and Kim, 2012).

으로 하였으며, 남동쪽에서 북서쪽으로 이동하면서 다 섯 지역(YY-32, YY-32-1: N37^o25'26.7", E126^o25'24.9", YY-4: N37^o26'10.1", E126^o22'53", YY-2: N37^o26'24.14", E126^o23'24.4", YY-6-1: N37^o26'38.1", E126^o22'16.8") 의 노두에서 채취한 시료에 대해 조사하였다.

시료 YY-32는 아주 신선한 조립질 흑운모화강암으 로 육안으로도 쉽게 광물을 구분할 수 있을 정도로 조립이다. 암색은 장석과 석영에 의해 유백색~회색을 띠며, 대체로 구성광물들의 방향성이 없는 괴상이다.

노두 YY-32 지점에서 약 150 m 떨어진 노두 YY- 32-1의 시료 역시 흑운모화강암으로 암색과 구성 광 물은 YY-32와 거의 유사하지만, 부분적으로 엽리 (N85^oE/75^oSE)가 발달되어 있다. 엽리가 발달한 부분 은 시료 YY-32에 비해 상대적으로 조직이 치밀하고 세립이며, 엽리방향을 따라 석영이 신장되어 나타나 기도 한다. 시료 YY-2는 정장석반정에 의해 담홍색을 띠며, 조립질이다. 석영은 조립이고, 장석반정은 약 5~10 mm로 퍼사이트 조직을 보이며 상당부분이 견 운모화되어 있다. 시료 YY-4는 조립질이며 YY-2보 다 짙은 담홍색을 띤다. 흑운모는 보통 짙은 녹색에 서 갈색으로 관찰된다. 시료 YY-4와 YY-4-1는 암색 과 구성광물은 거의 같지만, YY-4-1이 보다 세립질 이다. 또, 시료 YY-4와 YY-4-1에서는 특징적으로 석영과 사장석의 미르메카이트(myrmekite) 조직이 많 이 관찰된다. 시료 YY-6-1은 조립질이며 사장석의 알바이트 쌍정이 잘 보인다.

SHRIMP U-Pb 연령

SHRIMP U-Pb 저어콘 연령측정을 위해 대표적인 시료 5개를 선별하였다. 저어콘 분리 방법은 선광팬 을 이용한 Cheong et al.(2013)의 방법을 따랐다. 특 징적인 저어콘 내부 구조를 확인하고 분석점 위치를 선정하기 위해 한국기초과학연구원 오창캠퍼스의 주 사전자현미경(JEOL JSM-6610Lv)을 이용하여 후방산 란전자영상(Backscattered electron, BSE)와 음극선발 광영상 Cathodoluminescence, CL)을 획득하였다. 연 령 측정은 한국기초과학지원연구원 오창캠퍼스에 설 치되어 있는 SHRIMP-IIe 기종을 이용하였고, U 농 도 측정과 U-Pb 연대보정을 위해 저어콘 표준물질로 는 각각 SL13과 FC-1을 사용하였다. 일반적인 연대 측정법은 Ireland and Williams(2003)과 Williams (1998)의 절차를 따랐고, 측정 결과의 오차는 95%

(2σ) 신뢰 수준이며, 연령 계산은 Isoplot/EX 3.6과 Squid2.5(Ludwing, 2003, 2008) 프로그램을 이용하였 다.

YY-2: 대체로 자형이며 긴 주상형이다. 장축 길이 는 대략 100~300 µm이며 장단축 비율은 보통 2:1~3:1이다. 보통 적갈색 내지 반투명한 갈색이며 후 방산란전자영상에서 보면 대체로 내부가 지저분하고, 크랙과 포유물이 많다. 음극선발광영상에서 보면 약 하게 진동형 내지 밴드형 누대구조를 보이기는 하지 만 발광이 아주 약하다(Fig. 3a). U 함량은 대체로 225~2300 ppm이고, Th/U비는 0.13~1.44 사이로 모 두 0.1이상이다(Table 1). YY-2의 경우, 39개 분석점 으로 약 229.1±1.8 Ma(n=27, MSWD=3.1)의 ²⁰⁶Pb/

238U의 가중평균연령을 구하였다(Fig. 4a).

YY-4: 저어콘은 자형이며 반투명한 갈색이다. 대체 로 내부가 지저분하고, 크랙과 포유물이 많다. 장축 길이는 약 100~200 µm이며 장단축 비율은 보통 1:1~2:1이다. 음극선발광영상에서 보면 발광이 되지 않는 입자가 많지만, 발광되는 일부 저어콘은 진동형 누대구조를 보이거나, 상속핵을 가진다(Fig. 3b). 대체 로 U 함량은 182~1989 ppm이고, Th/U비는 0.11~1.55 사이로 모두 0.1이상이다(Table 1). 시료 YY-4에서 약 23점의 점분석을 실시하였고, 약 227.9±3.3 Ma (n=11, MSWD=5.4)의 ²⁰⁶Pb/²³⁸U의 가중평균연령을 구하였다(Fig. 4b).

YY-6-1: 자형이고, 투명한 갈색 내지 적갈색을 띠며 크랙과 포유물이 많다. 장축 길이가 약 150~300 µm

Fig. 2. Simplified geologic map of the Yongyudo

(modified after Lee et al., 1999).

이고, 큰 것은 장축 길이가 약 550µm인 것도 있다.

장단축 비율은 대체로 2:1~3:1이다. 음극선발광영상에 서 보면 대부분 발광이 약하고, 일부는 진동형 누대 구조를 가진다(Fig. 3c). U 함량은 대부분 138~

2645 ppm 범위내이고, Th/U비는 0.38~1.15 사이로

모두 0.1이상이다(Table 1). 21개 점분석을 실시하였 고, 229.9±2.1 Ma (n=17, MSWD=3.4)의 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 의 가중평균연령을 구하였다(Fig. 4c).

YY-32: 저어콘은 대체로 자형이고, 투명한 갈색 내 지 적갈색으로 장축 길이가 약 200~350 µm이며 장

Fig. 3. Scanning electron microscope Cathodoluminescence images of sectioned zircon grains from the biotite

granites in the Yongyudo.

Sample ²⁰⁶Pb_c (%)

U (ppm)

Th

(ppm) ²³²Th/²³⁸U ²⁰⁶Pb*/²³⁸U ±% ²⁰⁷Pb*/²⁰⁶Pb* ±% Apparent age(Ma)

Spot ²⁰⁶Pb/²³⁸U

YY-2_1.1 0.04 666 433 0.67 0.2404 2.23 0.1106 0.91 1388.7 ± 27.9 YY-2_2.1 0.00 1124 662 0.61 0.0360 0.82 0.0511 0.73 227.7 ± 1.8 YY-2_3.1 2.54 700 518 0.76 0.0364 0.97 0.0522 9.09 230.2 ± 2.2 YY-2_4.1 - 551 130 0.24 0.2900 1.48 0.1134 0.31 1641.7 ± 21.4 YY-2_5.1 - 1140 376 0.34 0.0351 1.32 0.0508 1.05 222.3 ± 2.9 YY-2_6.1 - 631 615 1.01 0.0358 0.84 0.0508 1.12 226.9 ± 1.9 YY-2_7.1 - 326 154 0.49 0.0876 2.42 0.0923 2.16 541.3 ± 12.6 YY-2_8.1 0.12 595 165 0.29 0.0354 0.85 0.0501 1.49 224.0 ± 1.9 YY-2_9.1 - 870 624 0.74 0.0355 0.83 0.0513 1.02 224.8 ± 1.8 YY-2_10.1 0.17 832 484 0.60 0.0360 1.36 0.0494 1.31 228.0 ± 3.0 YY-2_11.1 0.21 631 245 0.40 0.0374 0.85 0.0516 1.58 236.5 ± 2.0 YY-2_12.1 0.23 347 166 0.49 0.0363 0.89 0.0507 2.13 229.5 ± 2.0 YY-2_13.1 0.20 1121 561 0.52 0.0364 0.88 0.0503 1.11 230.4 ± 2.0 YY-2_14.1 0.08 442 344 0.80 0.0356 1.28 0.0514 1.54 225.7 ± 2.8 YY-2_1.1 4.31 1543 1586 1.06 0.0269 1.59 0.0484 12.52 171.3 ± 2.7 YY-2_2.1 - 11301 4784 0.44 0.0437 1.10 0.0511 0.57 275.4 ± 3.0 YY-2_3.1 0.15 4556 1032 0.23 0.0390 1.11 0.0500 1.28 246.3 ± 2.7 YY-2_4.1 - 1841 903 0.51 0.0396 1.85 0.0514 2.77 250.5 ± 4.6 YY-2_5.1 - 489 145 0.31 0.3511 1.31 0.1126 0.74 1939.8 ± 22.0 YY-2_6.1 - 2283 1130 0.51 0.0375 1.14 0.0522 1.98 237.5 ± 2.7 YY-2_7.1 - 390 228 0.60 0.0368 2.09 0.0504 10.59 232.9 ± 4.8 YY-2_8.1 0.02 10090 3378 0.35 0.0427 1.10 0.0510 0.62 269.8 ± 2.9 YY-2_9.1 - 2220 798 0.37 0.0357 9.44 0.0538 8.10 226.4 ± 21.0 YY-2_10.1 0.38 1420 789 0.57 0.0369 1.19 0.0525 3.74 233.7 ± 2.7 YY-2_11.1 0.35 5725 1733 0.31 0.0398 1.11 0.0511 1.21 251.7 ± 2.7 YY-2_12.1 1.08 607 494 0.84 0.0381 2.05 0.0534 9.21 241.1 ± 4.8 YY-2_13.1 1433 896 0.65 0.0365 1.19 0.0519 3.55 231.2 ± 2.7 YY-2_14.1 6.38 759 787 1.07 0.0366 1.46 0.0648 15.51 231.8 ± 3.3 YY-2_15.1 1.86 4879 950 0.20 0.0394 1.12 0.0554 2.81 249.3 ± 2.7 YY-2_16.1 0.86 1822 1388 0.79 0.0368 1.17 0.0506 4.06 232.8 ± 2.7 YY-2_17.1 0.77 225 166 0.76 0.0353 2.66 0.0447 26.07 223.8 ± 5.9 YY-2_18.1 - 410 262 0.66 0.0347 1.55 0.0517 11.85 220.0 ± 3.4 YY-2_19.1 0.75 750 376 0.52 0.0364 1.32 0.0484 8.06 230.3 ± 3.0 YY-2_20.1 0.57 821 470 0.59 0.0376 1.29 0.0523 6.81 237.9 ± 3.0 YY-2_21.1 - 405 191 0.49 0.0353 1.64 0.0570 12.46 223.4 ± 3.6 YY-2_22.1 - 689 603 0.90 0.0357 1.36 0.0650 6.16 226.0 ± 3.0 YY-2_23.1 0.08 979 328 0.35 0.0357 1.25 0.0514 5.05 225.8 ± 2.8 YY-2_24.1 4.01 1900 2640 1.44 0.0336 1.22 0.0580 6.29 212.9 ± 2.6 YY-2_25.1 0.52 614 368 0.62 0.0364 1.47 0.0493 8.74 230.7 ± 3.3 YY-4_1.1 0.25 1225 770 0.65 0.0364 0.82 0.0500 1.20 230.2 ± 1.8 YY-4_2.1 0.05 385 176 0.47 0.1514 1.29 0.0699 0.57 908.6 ± 11.0 YY-4_3.1 28.68 809 526 0.67 0.0351 7.71 0.0305 200.59 222.6 ± 16.9 YY-4_4.1 0.43 791 86 0.11 0.0586 1.51 0.0544 1.78 367.2 ± 5.4

Table 1. SHRIMP zircon U–Pb isotopic data for the biotite granites in the Yongyu island

Sample ²⁰⁶Pb_c (%)

U (ppm)

Th

(ppm) ²³²Th/²³⁸U ²⁰⁶Pb*/²³⁸U ±% ²⁰⁷Pb*/²⁰⁶Pb* ±% Apparent age(Ma)

Spot ²⁰⁶Pb/²³⁸U

YY-4_5.1 0.25 395 26 0.07 0.0614 2.04 0.0557 1.31 383.9 ± 7.6 YY-4_6.1 0.47 187 81 0.45 0.1265 1.00 0.0651 1.60 768.1 ± 7.3 YY-4_7.1 1.05 1443 842 0.60 0.0325 0.84 0.0519 2.12 206.4 ± 1.7 YY-4_8.1 1.37 1759 1084 0.64 0.0347 0.85 0.0502 3.81 219.8 ± 1.8 YY-4_9.1 0.36 1104 749 0.70 0.0366 0.82 0.0506 1.34 232.0 ± 1.9 YY-4_10.1 0.92 984 879 0.92 0.0365 0.86 0.0510 4.99 230.9 ± 2.0 YY-4_11.1 0.28 1140 1345 1.22 0.0367 1.32 0.0508 1.17 232.1 ± 3.0 YY-4_12.1 0.29 579 864 1.54 0.0360 1.27 0.0481 1.84 227.8 ± 2.9 YY-4_13.1 0.28 1656 822 0.51 0.0368 0.81 0.0513 2.51 232.8 ± 1.9 YY-4_14.1 2.68 2000 1169 0.60 0.0351 0.82 0.0462 2.81 222.2 ± 1.8 YY-4_15.1 0.25 281 373 1.37 0.0356 0.92 0.0497 2.37 225.2 ± 2.0 YY-4_2.1' - 529 289 0.57 0.0356 1.38 0.0544 7.59 225.2 ± 7.6 YY-4_8.1' 0.28 1473 898 0.63 0.0371 1.36 0.0519 3.84 234.6 ± 3.8 YY-6-1_1.1 0.02 6406 2463 0.40 0.0383 0.79 0.0504 0.33 242.3 ± 1.9 YY-6-1_2.1 0.03 1790 942 0.54 0.0376 0.80 0.0506 0.57 237.7 ± 1.9 YY-6-1_3.1 0.97 214 192 0.93 0.0355 1.52 0.0514 4.48 225.1 ± 3.4 YY-6-1_4.1 0.02 1678 633 0.39 0.0362 0.81 0.0510 0.64 229.2 ± 1.8 YY-6-1_5.1 0.86 4336 1568 0.37 0.0376 0.97 0.0546 11.68 238.0 ± 2.3 YY-6-1_6.1 0.06 473 204 0.44 0.0368 0.86 0.0501 1.28 233.0 ± 2.0 YY-6-1_7.1 0.06 2106 2034 1.00 0.0373 0.80 0.0496 0.60 236.1 ± 1.9 YY-6-1_8.1 0.13 363 238 0.68 0.0355 0.89 0.0523 1.93 224.7 ± 2.0 YY-6-1_9.1 0.24 141 142 1.04 0.0348 1.64 0.0511 3.62 220.7 ± 3.6 YY-6-1_10.1 - 189 209 1.14 0.0361 0.99 0.0546 3.43 228.8 ± 2.2 YY-6-1_11.1 - 1081 652 0.62 0.0362 1.21 0.0509 0.85 229.4 ± 2.7 YY-6-1_12.1 0.07 420 365 0.90 0.0362 0.88 0.0516 1.49 229.0 ± 2.0 YY-6-1_13.1 - 725 718 1.02 0.0365 0.83 0.0524 1.02 231.0 ± 1.9 YY-6-1_14.1 0.06 819 323 0.41 0.0356 1.19 0.0502 1.09 225.8 ± 2.6 YY-6-1_15.1 0.40 237 159 0.69 0.0361 0.95 0.0485 3.23 228.4 ± 2.1 YY-6-1_16.1 0.02 1257 749 0.62 0.0363 1.26 0.0505 0.76 229.6 ± 2.9 YY-6-1_17.1 0.01 10277 5499 0.55 0.0385 0.78 0.0505 0.26 243.8 ± 1.9 YY-6-1_18.1 0.06 2199 1308 0.61 0.0364 1.21 0.0503 0.64 230.6 ± 2.8 YY-6-1_19.1 0.14 2688 2189 0.84 0.0372 0.50 0.0508 1.38 235.5 ± 1.2 YY-6-1_20.1 - 591 341 0.60 0.0358 0.84 0.0522 1.17 226.7 ± 1.9 YY-6-1_21.1 0.02 855 922 1.11 0.0360 1.21 0.0505 0.89 228.0 ± 2.7 YY-32_1.1 0.22 353 344 1.01 0.0364 0.91 0.0503 2.14 230.3 ± 2.1 YY-32_1.2 0.04 454 308 0.70 0.0366 0.89 0.0502 1.39 231.6 ± 2.0 YY-32_2.1 - 261 138 0.55 0.0359 0.95 0.0513 2.09 227.6 ± 2.1 YY-32_3.1 0.00 350 442 1.31 0.0357 1.38 0.0507 1.36 226.1 ± 3.1 YY-32_3.2 0.02 690 613 0.92 0.0366 0.85 0.0505 1.05 231.6 ± 1.9 YY-32_4.1 0.61 96 65 0.70 0.0365 1.95 0.0465 5.99 230.8 ± 4.4 YY-32_5.1 - 221 195 0.91 0.0362 0.97 0.0566 2.88 229.2 ± 2.2 YY-32_6.1 0.09 524 294 0.58 0.0364 0.87 0.0504 1.41 230.8 ± 2.0 YY-32_7.1 - 516 276 0.55 0.0360 0.87 0.0535 1.53 227.9 ± 1.9

Table 1. Continued

단축 비율은 2:1~3:1이다(Fig. 3d). 크랙과 포유물이 많다. U 함량은 94~1066 ppm이며, Th/U비는 0.54~1.6 로 모두 0.1이상이다(Table 1). 시료 YY-32은 22개 의 점분석을 실시하여 약 229.04±0.88 Ma (n=22, MSWD=1.1)의 ²⁰⁶Pb/²³⁸U의 가중평균연령을 구하였다

(Fig. 4d).

YY-32-1: 분리한 저어콘은 자형이며 투명한 갈색 내지 적갈색이다. 장축 길이는 약 100~230 µm이며 장단축 비율은 2:1~3:1이다(Fig. 3e). 크랙과 포유물이 많고, 대체로 U 함량은184~713 ppm 범위이며, Th/U

Table 1. Continued

Sample ²⁰⁶Pb_c (%)

U (ppm)

Th

(ppm) ²³²Th/²³⁸U ²⁰⁶Pb*/²³⁸U ±% ²⁰⁷Pb*/²⁰⁶Pb* ±% Apparent age(Ma)

Spot ²⁰⁶Pb/²³⁸U

YY-32_8.1 - 1090 1009 0.96 0.0359 0.84 0.0514 0.98 227.6 ± 1.9 YY-32_9.1 - 376 477 1.31 0.0354 0.99 0.0524 1.90 224.2 ± 2.2 YY-32_10.1 0.26 791 1493 1.95 0.0362 0.86 0.0501 1.94 229.1 ± 1.9 YY-32_11.1 0.00 408 267 0.67 0.0358 0.96 0.0505 1.25 226.6 ± 2.1 YY-32_12.1 0.04 406 250 0.63 0.0361 0.89 0.0514 1.44 228.4 ± 2.0 YY-32_13.1 0.08 183 198 1.12 0.0365 1.09 0.0509 2.32 230.8 ± 2.5 YY-32_14.1 - 594 925 1.61 0.0363 0.85 0.0517 1.21 230.2 ± 1.9 YY-32_15.1 0.10 725 411 0.59 0.0365 0.84 0.0501 1.19 230.9 ± 1.9 YY-32_16.1 0.07 224 247 1.14 0.0363 0.96 0.0508 2.14 230.1 ± 2.2 YY-32_17.1 0.11 747 423 0.58 0.0364 0.85 0.0497 1.27 230.3 ± 1.9 YY-32_18.1 0.08 368 411 1.15 0.0363 0.89 0.0510 1.64 229.8 ± 2.0 YY-32_19.1 0.33 272 196 0.75 0.0353 0.94 0.0495 2.96 223.6 ± 2.1 YY-32_20.1 0.45 249 325 1.35 0.0363 0.95 0.0469 3.44 230.1 ± 2.2 YY-32-1_1.1 - 421 473 1.16 0.0353 1.96 0.0507 1.45 223.5 ± 4.3 YY-32-1_2.1 0.07 490 325 0.68 0.0359 1.52 0.0505 1.42 227.6 ± 3.4 YY-32-1_3.1 0.72 502 326 0.67 0.0356 1.61 0.0485 2.90 225.6 ± 3.6 YY-32-1_4.1 - 327 186 0.59 0.0365 0.90 0.0506 2.06 230.8 ± 2.0 YY-32-1_5.1 0.56 218 175 0.83 0.0364 1.68 0.0475 3.87 230.7 ± 3.8 YY-32-1_6.1 0.06 291 151 0.54 0.0358 0.92 0.0503 1.79 226.7 ± 2.0 YY-32-1_7.1 - 329 360 1.13 0.0357 1.63 0.0513 1.63 226.4 ± 3.6 YY-32-1_8.1 0.43 297 325 1.13 0.0353 0.93 0.0458 3.40 223.5 ± 2.0 YY-32-1_9.1 0.03 501 289 0.59 0.0362 1.27 0.0514 1.26 229.2 ± 2.8 YY-32-1_10.1 0.63 193 205 1.10 0.0364 1.60 0.0464 6.40 230.4 ± 3.6 YY-32-1_11.1 - 348 242 0.72 0.0367 0.90 0.0521 1.56 232.7 ± 2.1 YY-32-1_12.1 0.30 642 376 0.61 0.0350 0.93 0.0482 1.98 221.5 ± 2.0 YY-32-1_13.1 0.13 508 337 0.69 0.0363 0.86 0.0492 1.63 229.6 ± 1.9 YY-32-1_14.1 0.14 720 760 1.09 0.0364 1.32 0.0509 1.89 230.5 ± 3.0 YY-32-1_15.1 0.91 8009 5369 0.69 0.0372 0.79 0.0507 0.89 235.4 ± 1.8 YY-32-1_16.1 0.08 409 354 0.89 0.0358 1.28 0.0505 1.58 226.7 ± 2.9 YY-32-1_17.1 0.14 468 288 0.64 0.0354 0.87 0.0503 1.70 224.1 ± 1.9 YY-32-1_18.1 0.21 460 420 0.94 0.0362 0.87 0.0497 1.86 229.1 ± 2.0 YY-32-1_19.1 0.25 187 132 0.73 0.0359 1.08 0.0477 3.11 227.5 ± 2.4 YY-32-1_20.1 2.70 620 853 1.42 0.0362 0.89 0.0537 4.89 229.3 ± 2.0 YY-32-1_21.1 0.27 436 327 0.78 0.0359 0.88 0.0494 2.09 227.3 ± 2.0 YY-32-1_22.1 - 676 911 1.39 0.0363 0.84 0.0509 1.05 229.6 ± 1.9

Errors are 1-sigma; Pbc and Pb* indicate the common and radiogenic portions, respectively.

206

Pb*/

U and

Pb*/

Pb* are corrected for common lead using

Pb.

비는 0.54~1.41로 모두 0.1이상이다(Table 1). YY- 32-1시료에 대해 22개의 점분석을 실시하였고, 227.7±

1.4 Ma (n=21, MSWD=1.6)의 ²⁰⁶Pb/²³⁸U의 가중평균

연령을 구하였다(Fig. 4e).

용유도 흑운모화강암에서 분리한 저어콘들은 대부 분 자형이고, 진동형 성장누대구조가 잘 보일 뿐 만

Fig. 4. Concordia plots of SHRIMP U-Pb isotopic analyses of zircon from the biotite granites in the Yongyudo.

아니라 ²³²Th/²³⁸U 비가 0.11~1.6의 범위로 높아 화성 기원임을 지시한다. 따라서, 용유도 흑운모화강암은 약 230 Ma 관입한 것으로 해석 가능하다.

토 의

용유도 흑운모화강암에서 분리한 저어콘은 모두 크 랙과 포유물이 상당히 많은 일반적인 특징을 가진다.

포유물은 대부분 우라니나이트이며 소량의 알라나이 트와 인회석 등이고, 특히 저어콘 내연부에 우라니나 이트 포유물이 많거나 U 함량이 높은 경우, 많은 크 랙이 방사상으로 발달하고 있다. YY-2와 YY-4, YY- 6-1 시료의 경우, 일부 저어콘 외연부의 분석점에서 2,500 ppm 이상의 높은 U 함량을 갖는 분석값을 보 인다. 높은 U 함량은 일반적으로 겉보기 연령을 높인 다고 알려져 있어(Williams,1998), 이 연구에서는 U 함량이 2,500 ppm 이하인 분석점만을 고려하여 저어 콘 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 가중평균 연령을 계산하였다. 또, 시료 YY-2와 YY-4는 불일치 영역에 놓이거나 다소 높은 연령을 보이는 분석값을 가진다. 이는 새롭게 성장한 저어콘 영역과 근원물질에서 유래된 상속핵 영역이 혼합되어 분석된 값이거나, 마그마 생성시 근원암에 있던 저어콘의 납 손실에 의한 것으로 해석된다. 모 든 시료의 분석점들은 Th/U 비가 대체로 0.1~1.6사 이로 화성기원 저어콘이며, Fig. 4에서 보는 것과 같 이 U-Pb 연령측정 결과, 5개 시료 모두 약 230 Ma 부근의 일치곡선에 놓인다. 따라서, 용유도 흑운모화 강암은 약 230 M에 관입한 트라이아스기 화성암임을 지시한다.

최근 10여 년 동안 고정밀 연대측정이 가능해지면 서 시대미상으로 분류된 암체에 대해 비교적 정확한 생성연령이 제시되고, 한반도에서 흔히 보고되지 않 았던 트라이아스기 심성암류가 보고되면서 기존에 쥬 라기 화강암류로 알려진 암체에 대한 연령 정보가 새 롭게 설정되는 경우가 있다. 경기육괴와 옥천대를 중 심으로 비교적 최근에 보고된 연대 결과를 위주로 기 술하면, Song and Cho(2007)는 김화도폭 중서부 지 역에 분포하는 거반정질 화강암에 대해 232.2±

1.8 Ma(n=14, MSWD=1.4)의 트라이아스기 연령을 보고하였고, Lee et al.(2006)은 청평도폭으로 이어지 는 기산도폭내 반상화강암에 대해 237±1 Ma (n=15, MSWD=0.82)의 연령을 보고하였다. Williams et al.

(2009)은 경기육괴 홍성과 양평 지역의 화강암류에 대

해 231~228 Ma의 트라이아스기 후기 연령을 보고하 면서 쇼쇼나이트(shoshonite)질에 해당하는 후충돌형 (post-collisional) 화강암으로 해석하였으며, 옥천대 중 부 청산화강암에 대해서도 224.8±1.7Ma의 트라이아 스기 후기 연령을 보고하였다. 또한, Choi et al.

(2009)와 Seo et al.(2010)은 시대미상인 홍성 일대 high Ba-Sr 해미화강암에 대해 233±2 Ma (n=8, MSWD=1.6)의 관입연령을 제시하면서 후충돌형 화성 활동과 관련된 화강암으로 해석하였다. Sagong et al.

(2005)은 경기육괴 남서부의 중립질 흑운모 화강암(남 양화강암)을 227.2±3.3 Ma 연령으로 규정하였고, 이 는 Kim et al. (2011)의 U-Pb 저어콘 연령 결과 (228.4±1.2 Ma, 227.5±1.0 Ma)와도 거의 일치한다. 옥 천대 중부지역의 엽리상 알칼리화강암(이안화강암)은 216.3±3.3 Ma(Cho et al., 2008)이고, 각섬석 흑운모 화강암(백록화강암)은 226±3.9 Ma이다(Kim et al., 2011). 이번 연구 지역인 용유도에 넓게 분포하는 흑 운모화강암 역시 지금까지 쥬라기 화강암으로 알려져 왔지만, 고정밀 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연령측정을 통해 약 227~230 Ma의 트라이아스기 관입연령을 갖 는 화강암임을 확인하였다. 이는 Sagong et al. (2005) 과 Kim et al. (2011) 등의 경기육괴 남서부 지역의 화강암에서 얻은 연령과도 거의 일치한다.

새로운 관입연령 결과와 함께 트라이아스기 심성암 류의 생성환경에 대해서도 구체적으로 논의 되고 있 다. 임진강대와 경기육괴, 옥천대 내에 분포하는 트라 이아스기 심성암류는 남중국판과 북중국판의 대륙 충 돌 이후 생성된 후충돌형(post-collisional type) 화성 활동으로 해석되고, 영남육괴 및 경상분지의 트라이 아스기 심성암류는 고기 해양판이 대륙연변부에 섭입 과정과 관련된 섭입형(subduction type) 화성활동으로 인식되고 있다(Kim et al., 2011; Oh, 2012; Cheong and Kim, 2012). 이와 같이 경기육괴의 중서단부에서 산출한 트라이아스기 연대는 남중국과 북중국의 충돌 과 관련된 의미있는 것으로 생각된다. 즉, 이 연대는 남중국과 북중국 대륙 충돌대의 한반도 통과 경로에 대한 실마리를 풀어 줄 수 있는 증거들 중 하나이다.

이번 연구 결과로 미루어 볼 때, 용유도 주변의 영 종도와 신도, 장봉도 및 무의도일대에 분포하는 화강 암류들도 쥬라기가 아닌 트라이아스기 암체일 가능성 이 있다. 또한, 최근에 새롭게 보고되는 트라이아스기 화강암체의 분포 범위와 지역으로 미루어보면, 기존 에 알려진 것과는 달리 경기육괴 서부 해안을 따라

트라이아스기 화성활동이 광범위하게 일어났을 가능 성도 있다. 따라서, 추가적인 암석학적 지구화학적 연 구를 통해 트라이아스기 화성암체의 특성을 알아보고, 최근 논의되고 있는 후충돌형 화성활동인지 섭입형 화성활동인지에 대한 지구조환경 연구도 수행되어야 할 것이다.

사 사

이 연구는 2014년도 정부(미래창조과학부)의 재원 으로 (재)한국이산화탄소포집및처리연구개발센터의 지 원(NRF-2012-0008916)과 한국지질자원연구원에서 수 행한 “서부경기지괴 지구조 진화 및 지질정보 구축”

GP2011-004-2014(3)에 의해 이루어졌다. 많은 조언과 토의를 해주신 김현철박사님, 심사에 도움을 주신 박 계헌 교수님과 이승구 박사님께 감사드린다.

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2014년 11월 11일 접수

2014년 11월 13일 심사개시

2014년 12월 5일 채택