Proceedings of the Annual Joint Conference, the Mineralogical Society of Korea and the Petrological Society of Korea,
May 23-24, 2013, Daejeon, Korea
(사)한국광물학회․한국암석학회
2013년 공동학술발표회 논문집
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산청 섬장암체와 이에 수반되는 심성암류의 관입시기와 조구조 환경 Intrusive Ages of the Sancheong Syenite Intrusion and associated
Plutonic Rocks: Implications for Tectonic Environments.
서재현(Jaehyeon Seo)1 ․ 송용선(Yong-Sun Song)1* ․ 윤리나(Rina Yoon)2 이기욱(Keewook Yi)3
1 부경대학교 지구환경과학과 ([email protected])
2국립문화재연구소 천연물기념센터
3한국기초과학지원연구원 환경과학연구부
1. 서론
남서부 영남육괴인 지리산 지역에는 선캠브리아기로 알려진 하동-산청 회장암체가 남북 방향의 대상으로 분포하고 있다. 이 회장암체는 산청 지역에서 섬장암체에 의해 관입되었는 데, 섬장암체 이남에 남북 방향의 대상을 이루고 있는 하동암체와 산청지역의 섬장암체 서 쪽에 물방울 모양으로 분포하고 있는 산청암체로 구분된다. 이 지역에는 섬장암체 주변으로 반려암에서 섬록암, 화강섬록암, 화강암까지 다양한 중생대 심성암체들이 넓게 분포하고 있 어 심성 화성활동과 이에 관련된 조구조 환경을 연구하기에 적합한 환경을 이루고 있다. 이 번 연구는 섬장암체와 주변 심성암류들의 암석학적, 지구화학적 특성과 관입시기를 연구하 여 이 지역에서의 조구조 환경의 변화를 유추하였다.
2. 지질개요
영남육괴의 남서부인 지리산 지역은 70~80 km 정도의 폭으로 북동-남서 방향으로 발 달된 주로 선캠브리아 기반암류로 구성된 육괴지역으로, 서쪽으로는 호남전단대에 의해 옥 천변성대와 접하고, 동쪽에서는 백악기 경상누층군 퇴적암층이 부정합으로 덮여 있다. 하동 -산청 회장암체는 동쪽 백악기 퇴적암층과의 경계 부근에 남북방향으로 발달되어 있다. 회 장암체와 퇴적암층 사이에 남북 내지 북북동 방향으로 좁은 폭으로 편마암류들이 분포하는 데 율현리 화강편마암으로 알려진 변형된 화강암질 암이 대부분을 차지한다. 율현리 화강편 마암은 산청지역에서 서쪽의 회장암을 관입한 섬장암에 의해 관입되었는데 그 경계 부분에 선 섬장암체 내에 포획되어 크고 작은 포획암으로 산출된다. 율현리 화강편마암과 섬장암체 북쪽에는 반려암에서 섬록암, 화강섬록암, 화강암까지 다양한 심성암체들이 분포하고 있다.
섬장암과 반려암 내지 섬록암질 암류의 경계부근, 화강암류와 반려암 내지 섬록암질 암 류의 경계부근에선 펠식한 섬장암 또는 화강암질 암 내에 다양한 형태와 크기의 MME (Mafic Microgranular Enclave)들이 산출되고 있어 마그마의 혼합/혼성이 이 지역에서의 마그마 작용의 중요한 메카니즘 중의 하나임을 지시한다.
3. 연구방법
율현리 화강편마암, 섬장암, 화강암류 및 MME에서 대표적인 시료들을 선정하여 부경대 학교 공동실험실습관의 SHIMADZU(Japan) 모델XRF-17000와 한국기초과학지원연구원 의 ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer)를 이용하여 전암화학조
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또한 율현리 화강편마암에서 3개, 섬장암에서 3개, 화강암류에서 2개의 시료를 선정하여 저어콘을 분리하였고, 분리한 저어콘들은 한국기초과학지원연구원에 있는 SHRIMP IIe를 사용해 연대를 측정하였다.
4. 연구결과
율현리 화강편마암과 화강암류 및 화강암류 내의 MME들은 대체로 칼크-알카리 계열의 특징을 보이고, 섬장암과 이에 수반되는 MME들은 알카리 계열의 특징을 보인다 (Fig. 1).
율현리 화강편마암 대부분 SiO2가 70 %를 넘는 펠식한 조성을 보인다. 화강암류 중의 펠 식한 부분은 율현리 화강편마암과 유사한 펠식한 조성을 보이고, MME들은 매픽한 반려암 질에서부터 SiO2가 52~58 % 정도인 중성의 섬록암질까지 다양한 조성의 것들이 하나의 노두에서 함께 산출되어 마그마의 혼합/혼성이 여러 차례 일어났을 가능성을 지시한다.
Fig. 1. TAS (left) diagram for samples of the plutonic rocks from the study area.
Diamonds: Yulhyeonni granite gneisses, Circles: syenites + MMEs in syenites, and crosses:
granites + MMEs in granites.
연대측정 결과 율현리 화강편마암들은 242~228 Ma의 연대를 보인다. 섬장암과의 경계 부분에서 섬장암 내에 포획체로 산출되는 화강편마암 시료에선 241.1±40 Ma와 242.4±3.0 Ma, 율현리 편마암체 내부에서 채취된 시료에선 227.9±3.0 Ma의 일치연령이 측정되었다. 3 개의 섬장암 시료들에선 각각 220.1±1.1 Ma, 216.9±1.1 Ma, 211.7±3.1 Ma의 일치연령이 측정되었다. 후기 화강암류에선 197.3±0.79 Ma 및 196.8±0.68 Ma의 연령이 측정되었다.
5. 고찰 및 결론
Kim & Turek (1996)은 이 지역의 심성암류에 대한 저어콘 U-Pb 연대측정으로 율현 리 엽리상 흑운모 화강암 (율현리 화강편마암) 194.6±2.3 Ma, 섬장암 196.9±1.3 Ma, 신원 엽리상 화강섬록암 (화강암류에 대비) 188.9±3.1 등의 연대를 제시하였다. 율현리 화강편마암의 경우 Kim & Turek (1996)에 의해 측정된 연대는 이 연구의 242~228 Ma 의 SHRIMP 저어콘 연대에 비해 상당히 젊은데, 율현리 화강편마암들이 섬장암 및 화강암 류들에 의해 관입 포획된 특징들과는 배치된다. 섬장암의 SHRIMP 연대도 220~212 Ma로 보다 오래되었음을 보이는데, 박계헌 외(2006a)의 Rb-Sr 연대 211±23 Ma는 오차가 크 지만 하한의 연대에 가깝다. 또한 178±9 Ma (김용준, 조등룡, 박영석, 1989)와 183±1 Ma (Jeong et al., 1991) K-Ar 연대가 보고된 바 있는데 이들은 냉각 또는 후기의 열적
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교란을 나타내는 것으로 해석될 수 있다. 화강암류의 197 Ma 연대는 Kim & Turek (1996)의 연대보다는 오래되었고, 박계헌 외(2006b)의 스핀 U-Pb 연대 194.2 ± 2.4 Ma와는 오차범위에서 일치한다.
결론적으로, 영남육괴 지리산 지괴 동부에는 삼첩기 초기부터 연속적, 주기적으로 심성 화성활동이 활발하였으며, 삼첩기 초기~중기에는 섭입작용에 연관된 칼크-알카리 계열의 펠식한 심성 화성활동, 삼첩기 말에는 인장력이 작용하는 지구조적 환경과 연관된 섬장암과 반려암을 형성한 화성활동, 그리고 쥬라기 초기 이후부터 다시 섭입활동에 연관된 마그마 작용이 일어난 것으로 유추된다.
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