경기육괴 북서부 영흥도-선재도-대부도에 분포하는 변성퇴적암 내 쇄설성 저어콘의 SHRIMP U-Pb 연대
나준석1·김윤섭2*·조문섭1·이기욱3
1서울대학교 지구환경과학부, 2충북대학교 지구환경과학과
3한국기초과학지원연구원 환경과학연구부
SHRIMP U-Pb Ages of Detrital Zircons from Metasedimentary Rocks in the Yeongheung-Seonjae-Daebu Islands, Northwestern Gyeonggi Massif
Junseok Na1, Yoonsup Kim2*, Moonsup Cho1 and Keewook Yi3
1School of Earth and Environmental Sciences, Seoul National University, Seoul 151-747, Republic of Korea
2Department of Earth and Environmental Sciences, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Republic of Korea
3Division of Earth and Environmental Sciences, Korea Basic Science Institute, Ochang 363-883, Republic of Korea
요 약: 경기육괴의 북서부에 위치한 영흥도-선재도-대부도는 지구조적 중요성에도 불구하고 지질 및 지질연 대 자료가 거의 없는 지역이다. 우리는 이 지역에 산출하는 변성퇴적암의 암상과 쇄설성 저어콘의 U-Pb 연 대를 밝히는 연구를 수행하였다. 연구 지역의 변성퇴적암은 대부분 규암-변성사암 및 규암과 편암의 호층대 로 이루어져 있으며, 규암 역을 포함하는 석회질 역질 사암, 석회질 편암 그리고 변성이질암이 소규모로 산 출한다. 변성이질암에는 석류석 반상변정이 두드러지게 산출하며, 변성이질암 내의 석영맥에서는 남정석 또는 홍주석이 백운모와 함께 산출한다. 두개의 변성사암 시료에서 분석한 쇄설성 저어콘들은 신시생대(~2.5 Ga), 고원생대(~2.0-1.5 Ga), 신원생대(~1.1-0.7 Ga), 초기 고생대(~560-400 Ma) 연대가 우세하게 분포하며, 가장 젊 은 연령의 군집은 ~420 Ma에서 나타난다. 이러한 결과는 분석된 변성사암이 실루리아기 이후, 아마도 데본기 에 퇴적되었음을 시사하며, 태안층에서 보고된 쇄설성 저어콘의 연령분포와 유사하다. 이와 함께 임진강대 변 성퇴적암에서도 유사한 쇄설성 저어콘의 연령분포와 바로비안형 변성상이 보고되었다. 따라서, 경기육괴 서부 에 산출하는 태안층은 임진강대의 서남 연장부에 해당될 것으로 판단된다.
핵심어: 영흥도-선재도-대부도, 임진강대, 경기육괴, 태안층, 변성퇴적암, 쇄설성 저어콘, U-Pb 연령
Abstract: We investigated the various lithologies and zircon U-Pb ages of metasedimentary rocks from the Yeongheung-Seonjae-Daebu Islands, western Gyeonggi Massif, whose geologic and geochronologic features are poorly constrained in spite of their significance for tectonic interpretation. Major lithology consists of quartzites or meta-sandstones commonly alternating with semi-pelitic schists, together with lesser amounts of calcareous sandstones with matrix-supported quartzite clasts, calcareous schists, and pelitic schists. Pelitic schists uncommonly contain large porphyroblasts of garnet as well as quartz veins with large crystals of muscovite and andalusite or kyanite. SHRIMP U-Pb ages of detrital zircons from two analyzed metasandstones define four age populations: Neoarchean (~2.5 Ga), Paleoproterozoic (~2.0- 1.5 Ga), Neoproterozoic (~1.1-0.7 Ga), and Early Paleozoic (~560-400 Ma). The youngest zircon ages are clustered at ~420 Ma. These results suggest that the deposition of meta-sandstones took place after the Silurian, possibly during the Devonian, and are analogous to those of the Taean Formation reported from the western part of the Gyeonggi Massif. Moreover, The age distribution patterns of detrital zircons and the Barrovian-type metamorphic facies of pelitic schists are similar to those reported from the Imjingang
*Corresponding author Tel: 043-261-2731 E-mail: [email protected]
belt, suggesting that the Taean Formation likely corresponds to southwestward extension of the Imjingang Belt.
Key words: Yeongheung-Seonjae-Daebu Islands, Imjingang Belt, Gyeonggi Massif, Taean Formation, metasedimentary rocks, detrital zircons, U-Pb ages
서 론
퇴적분지의 형성과 발달, 그리고 조산운동에 수반 되는 변성퇴적암의 생성은 지각진화를 이해하는데 매 우 중요한 지질학적 현상들이다. 특히 퇴적암 중 이 질암 계열은 상대적으로 높은 K과 Al 함량 때문에, 변성작용 시 다양한 고알루미늄 광물들(e.g., 알루미 늄규산염 광물, 석류석, 십자석)을 산출한다(Spear, 1993). 이들 광물들은 특정한 온도-압력 영역에서 안 정하므로 변성퇴적암이 경험한 지각진화의 온도-압력 경로를 밝히고 더 나아가 지각진화를 이해하는데 필 수적인 정보를 제공한다(Spear, 1993). 하지만, 중-고 온에서 만들어진 변성퇴적암은 변형 및 변성작용의 영향으로 퇴적구조와 화석의 흔적이 대부분 소멸되기 때문에 퇴적시기 규명에는 제한이 따른다. 따라서, 연 대가 잘 알려져 있는 주변 암체와 퇴적암 층서의 선 후관계를 이용하여 변성퇴적암의 퇴적시기를 일차적 으로 추정할 수 있다. 하지만 노두의 산출상태가 불 량하거나 여러 번의 변형-변성작용을 경험한 지역에 서는 층서관계를 명확히 판단할 수 없기 때문에 층서 대비를 통한 변성퇴적암의 퇴적시기 규명은 역시 제 한적일 수밖에 없다. 이러한 경우 쇄설성 연대지시광 물을 이용하면 변성퇴적암의 퇴적시기를 보다 정량적 으로 구할 수 있으며(e.g., Fedo et al., 2003; Hietpas et al., 2010), 대표적 예가 저어콘(ZrSiO4)이다.
저어콘은 미량의 U과 Th을 함유하고 있으며, 주로 마그마의 생성과 관련한 화성작용과 고온의 변성작용 에 수반하여 성장한다(Harley and Kelly, 2007). 또 한, 기계적, 화학적 풍화에 매우 강하고 반응성이 떨 어져 속성작용과 변성작용 중에 다른 광물들과 쉽게 반응하지 않는다. 화성암과 고온 변성암의 생성과 함 께 성장한 저어콘이 이들 암체의 융기-풍화에 따라 쇄설성 입자로 분지에 퇴적되고 이후 매몰되어 또 다 른 변성작용을 경험하더라도, 낮은 반응성과 함께 납 에 대한 높은 폐쇄온도(>700oC)로 인하여 저어콘은 원 암의 화성 또는 변성연대를 보존할 수 있다(Cherniak and Watson, 2003). 따라서, 쇄설성 저어콘 입자들에 대한 U-Pb 연대로부터 변성퇴적암의 퇴적시기 상한
을 제한할 수 있다. 또한, 쇄설성 저어콘의 연대분포 양상으로부터 퇴적물의 근원지를 추정할 수 있을 뿐 만 아니라, 서로 다른 변성퇴적암들 사이에서 연령분 포의 차이 또는 유사성을 비교할 수 있다(Fedo et al., 2003). 저어콘은 중광물이기 때문에 쇄설성 입자 의 크기가 상대적으로 큰 변성사암 또는 규암에서 분 리가 용이하며, 저어콘 연대는 특히 화석이 발견되지 않는 (변성)퇴적암의 퇴적시기를 규제하는데 유용하다.
쇄설성 저어콘의 연대측정 결과에 의하여 전폭적으 로 재구성된 지사해석의 예는 경기육괴에 분포하는 태안층에서 찾아볼 수 있다(Cho et al., 2010). 태안 층은 선캠브리아 경기육괴의 기반암을 부정합으로 덮 고 있으며, 중생대 대동누층군에 의하여 피복되어 있 어서 선캠브리아 서산층군의 일부로 해석되어 왔었다 (나기창 외, 1982; Na, 1992). 하지만, 쇄설성 저어콘 에 대한 연령측정 결과 태안층이 실루리아기 이후에 퇴적된 변성퇴적암체일 가능성이 크며, 태안반도 일 대 뿐만 아니라 경기육괴 서부에 광범위하게 분포하 는 것으로 밝혀졌다(Choi et al., 2008; Cho et al., 2010). 이번 연구에서는 (1) 영흥도-선재도-대부도 지 역에 산출하는 변성퇴적암의 암상을 조사하여 변성상 을 보고하고, (2) 서산층군과 태안층으로 각각 보고되 어 왔던 연구지역의 변성사암에서 쇄설성 저어콘의 U-Pb 연대측정을 실시하여 퇴적시기를 제한하였으며, (3) 이를 토대로 이 지역에 산출하는 암석들과 임진 강대 변성퇴적암들의 대비 가능성 및 동아시아 지체 구조에서의 중요성에 대하여 토의한다.
지질개요
영흥도-선재도-대부도는 한반도 중서부의 서해상에 위치한 연안 도서로, 임진강대 및 경기육괴와 인접해 있다(Fig. 1a). 임진강대는 동서주향의 습곡-드러스트 단층대로서 한반도를 구성하는 선캠브리아 기반암체 인 낭림육괴와 경기육괴를 가로지르고 있다. 임진강 대는 주로 쇄설성-화산쇄설성 변성퇴적암, 대리암과 각섬암으로 구성되며, 최고변성조건은 고압 각섬암상에 속하고, 변성시기는 페름기-삼첩기의 경계인 ~250 Ma
로 알려져 있다(Cho et al., 2007). 변성퇴적암과 이 를 관입하는 각섬석 화강암의 저어콘 연대로부터 임 진강대 변성퇴적암류의 퇴적시기는 데본기로 추정되 었지만(기원서 외, 2008), 일부 각섬암체는 후기 원생 대에 정치되었을 것으로 제안된 바 있다(조문섭 외, 1995; Ree et al., 1996).
경기육괴는 원생대 기반암과 이를 피복하고 있는
선캠브리아 변성퇴적암으로 구성되어 있으며, 이들 암 체들은 삼첩기(~230 Ma)에 광역변성작용을 경험하였 다(Kim et al., 2006; 정연중 외, 2008; Kim et al., 2008). 경기육괴 서부에는 특징적으로 신원생대 화성암 이 산출하고(Lee et al., 2003; Kim et al., in press), 데본기 퇴적층일 가능성이 큰 태안층이 분포하고 있 다(Fig. 1b; Choi et al., 2008; Cho et al., 2010).
Fig. 1. Tectonic and geological maps showing (a) tectonic units in East Asia; (b) distribution of sedimentary units in the western Gyeonggi massif; and (c) geological map in the study area showing sample locations. GM, Gyeonggi Massif; YM, Yeongnam Massif; and IB, Imjingang Belt.
또한, 서해상의 대이작도에서는 후기 시생대(~2.51 Ga)의 토날라이트질 혼성암이 산출하며(Cho et al., 2008), 이 혼성암은 삼첩기(~230 Ma)에 변성작용을 경험하였다(Kim et al., 2009). 신원생대 화성활동과 데본기 퇴적암의 산출은 경기육괴가 남중국지괴에 대 비될 수 있음을 지시하며(Lee et al., 2003; Choi and Chough, 2005; Metcalfe, 2006; Cho et al., 2010;
McKenzie et al., 2011), 임진강대와 경기육괴는 중국 의 다비-수루 대륙충돌대의 동쪽 연장선일 가능성이 꾸준히 제기되고 있다(Cho et al., 2007; Ernst et al., 2007). 이와 달리 임진강대 북쪽에 위치한 낭림육괴 는 후기 시생대-전기 원생대 편마암들과 함께 이보다 젊은 변성화성암과 변성퇴적암들로 구성되어 있으며 (Zhao et al., 2005, 2006; Wu et al., 2007), 북중 국지괴와 잘 대비된다.
영흥도-선재도-대부도의 지질도와 암상 및 지질 특 성에 대해서는 한국지질자원연구원에서 발간한 1:50,000 대부도폭과 1:250,000 서울-남천점 도폭에 보고되어 있다(이병주 외, 1999a, 1999b). 이 지역에 는 변성퇴적암이 광역적으로 산출하며 이와 함께 선 캠브리아 기반암인 각섬석-흑운모 편마암과 이를 관 입하고 있는 각섬암, 화강편마암과 편암류, 그리고 소 규모의 쥬라기 흑운모화강암 및 백악기 화산암 등 다 양한 암상이 산출한다. 특히, 대부도의 남서부와 선재 도의 북동부에는 태안층에 대비되는 저변성퇴적암류가 광역적으로 산출함이 보고되었다(이병주 외, 1999a).
이와 달리 대부도 북동부, 선재도 남서부와 영흥도에 는 서산층군에 해당하는 변성퇴적암들이 산출하는 것 으로 보고되었다(이병주 외, 1999b). 서산층군의 퇴적 시기는 후기 시생대-초기 원생대로 해석되었지만(나 기창 외, 1982), 서산층군 내 함철규암에서 산출하는 쇄설성 저어콘으로부터 구한 U-Pb 연대는 서산층군 의 퇴적시기가 1.78 Ga 이후일 가능성을 제시한다(조 등룡 외, 2006). 선캠브리아 기반암과 이를 관입하고 있는 암석들은 대부도의 북서부 해안가에 잘 노출되 어 있으며, 영흥도 서쪽 해안에서는 쥬라기 화강암과 백악기 화산암이 소규모로 산출한다.
산출 암상 및 시료 기재
변성퇴적암의 암상
영흥도-선재도-대부도 일대에서는 다양한 암상의 변 성퇴적암들이 산출한다(Fig. 1c). 가장 넓게 분포하는
암상은 변성사암-규암으로 전 연구지역에 걸쳐 산출 한다. 서편으로 갈수록 심하게 변형되는 경향이 있으 며, 영흥도에 산출하는 규암들은 다양한 습곡 구조를 보이기도 한다. 규암들은 흔히 약 10 cm에서 수 10 cm 의 두께로 편암과 교호하며, 두 암상 모두 습곡구조 를 보여준다(Fig. 2a). 규암과 교호하는 편암 이외에 도 석회질 편암과 이질 편암을 일부 지역에서 관찰할 수 있다. 석회질 편암은 분급이 불량한 규암 역-각력 을 함유하며, 이들 역은 기질지지(matrix-supported)되 어 있다(Fig. 2b). 역들은 흔히 연성변형되어 신장된 형태를 보이나, 일부 지름이 10 cm 이상인 큰 거력 (cobble)들은 일부 각력으로 나타난다. 석회질 편암의 엽리와 평행한 석영층이 관찰되며, 이와는 달리 편암 의 엽리를 자르며 발달하는 후기 취성변형작용에 의 해 형성된 석영맥도 관찰된다. 석회질 편암과 접하며 이질 편암도 함께 산출한다. 이질 편암에서는 특징적 으로 석류석 반상변정을 육안으로도 쉽게 관찰할 수 있으며(Fig. 2c), 특정 층준에서는 석류석의 지름이 약 10 cm에 이르는 거정으로 산출한다(Fig. 2d). 이 질 편암 내부에는 석영맥들이 관찰되는데 주로 부딘 처럼 신장된 형태를 보이거나 편암과 함께 연성/취성 변형되기도 한다(Fig. 2e). 일부 석영맥에서는 석영과 함께 백운모가 관찰되며, 드물게 홍주석과 남정석이 백운모와 함께 관찰된다(Fig. 2e, f). 이 밖에 각섬암 편암과 역들을 포함하고 있지 않은 변성석회질암도 산출한다.
변성사암의 암석기재
저어콘 연대측정을 위하여 변성사암 시료 두 개를 영흥도 북서쪽 해안가와 대부도 남서부 도로변에서 각각 채취하였다(Fig. 1c). 영흥도에서 채취한 시료 (YH03)는 이전 연구에서 서산층군으로 기재된 노두에 서 채집하였고, 주 구성광물인 석영, 흑운모, 백운모, 녹니석과 함께 티타나이트(titanite)와 저어콘이 소량 산출한다(Fig. 3a). 구성광물의 80% 이상을 차지하는 석영 입자들은 비등립질이며, 변형작용에 의해 장축 이 비교적 일정한 방향으로 배열되어 있는 조직을 보 여준다. 또한 파동소광이 흔히 나타나며, 재결정작용 에 의하여 입자 경계는 불규칙하며 아결정(subgrain) 이 보이기도 한다. 대부도에서 채취한 시료(YH06)는 태안층의 일부로 기재된 노두에서 채집하였고, 주 구 성광물은 석영, 방해석, 흑운모, 백운모 등이며 티타 나이트와 저어콘 등을 소량 포함하고 있다(Fig 3b).
영흥도 시료에 비해 방해석이 많은 점은 다르지만, 석영이 대부분이고 파동소광을 보인다는 점은 비슷하 다. 또한, 석영 입자의 크기는 더 작고, 균질한 편이 다. 세립의 운모류 및 불투명 광물은 석영 입자 사이 를 채우고 있다.
두 시료로부터 채집한 저어콘 입자들은 다양한 형 태와 누대구조를 보인다(Fig. 4). 대부분의 입자들은 퇴적과정에서 둥글게 마모된 아원상이지만, 반자형의
입자도 드물게 나타난다. YH03시료에서 분리된 저 어콘 입자들은 전반적으로 YH06시료보다 상대적으 로 크지만, 입자 크기는 수십~수백 µm으로 다양한 범위를 갖는다. 음극선발광영상으로 관찰한 대부분 의 입자들은 진동(oscillatory) 및 영역(sector) 누대 구조 등 화성기원의 특징을 보여주는 반면, 일부 결 정들은 뚜렷한 내부구조 없이 매우 밝거나 어둡게 나타난다.
Fig. 2. Outcrop photographs showing (a) Folded layers of quartzite alternating with schist layers; (b) clast-bearing calcareous schists; (c) garnet-bearing metapelites; (d) garnet megacrysts; (e) andalusite-bearing quartz vein; and (f) kyanite-bearing quartz vein.
분석방법
저어콘의 연령측정을 위하여 채취한 시료들을 유압 파쇄기와 진동컵분쇄기을 이용하여 분말로 만들었다.
이 분말을 체를 사용하여 230 µm 이하의 광물입자들 을 분리한 후 물과 중액을 이용한 전통적인 비중분리 법과 자성분리법을 적용한 후 마지막으로 수작업을 거쳐 저어콘 결정들을 추출하였다. 분리된 저어콘 입 Fig. 3. Photomicrographs of meta-sandstones from (a) sample YH03, and (b) sample YH06. Ms, muscovite; Bt, biotite; and Cal, calcite.
Fig. 4. Cathodoluminescence images of zircon from (a) sample YH03, and (b) sample YH06. The sample and grain.spot numbers used in Table 1 are shown in each image. Ellipses denote the analytical spots of ion probe.
The spot size is ~20µm.
자들 중 100 여개를 표준시료와 함께 에폭시마운트 에 시료별로 고정시킨 후, 저어콘 입자가 절반정도 드러날 때까지 연마하였다. U 농도를 측정하기 위하 여 SL13 저어콘 표준시료를 사용하였고(238 ppm U;
Claou-Long et al., 1995), U-Pb 동위원소성분은 미 국 미네소타주 둘루스 복합체(Duluth Complex)에서 산출하는 FC1 저어콘 표준시료를 사용하여 측정하였 다(206Pb/238U = 0.1859; Paces and Miller, 1993). 연 마된 저어콘 입자들의 내부 조직 관찰을 위한 후방 산란전자영상 및 음극선발광영상은 한국기초과학지 원연구원 오창센터에 설치된 주사전자현미경(SEM;
JEOL6610LV)을 이용하여 촬영하였다.
저어콘의 U-Th-Pb 동위원소성분 분석은 한국기초 과학지원연구원 오창센터의 고분해능이차이온질량분 석기(SHRIMP)를 이용해서 수행하였다. SHRIMP 장 비를 이용한 U-Th-Pb 동위원소성분 분석법은 Williams (1998)에 기술된 과정을 따랐다. 동위원소 분석을 위 하여 O2− 1차이온 빔(beam)을 사용하였으며, 빔의 크 기와 전류는 각각 ~20 µm 및 ~3 nA이다. 점분석은 상속핵에 의한 교란을 피하기 위해 저어콘 입자의 연 변부에 대하여 주로 실시하였다. 쇄설성 저어콘 분석 의 통계학적 유효성을 만족시키기 위하여 YH03시료 에서는 60점 이상을 분석하였고(Fedo et al., 2003), YH06시료는 YH03시료와 유사한 연대분포를 보이는 게 확인되어 47점만 분석하였다(Table 1). 분석한 저 어콘의 U-Th-Pb 동위원소비는 PRAWN/LEAD 6.5.5 프로그램을 사용하여 계산하였고, 계산된 동위원소비 는 Isoplot/EX (Ludwig, 2003)을 이용하여 도표를 작성하였다. 보통 납(common Pb) 모델 성분을 이용
하여 보통 납의 보정을 실시하였으며(Cumming and Richard, 1975), 1200 Ma 보다 오래된 저어콘에 대해 서는 204Pb 보정법을, 그리고 이보다 젊은 저어콘은
207Pb 보정법을 적용하였다(Williams, 1998). 불확실도 계산에는 계측통계학적(counting statistics) 오차, 배경 값에 기인한 오차와 함께 표준시료의 검정선 수립에 서 발생한 오차 ±0.5%를 반영하였다. 이로부터 구한 연령의 불확실도는 95% 신뢰수준으로 계산하였다.
분석결과
분석한 저어콘의 U-Pb 연령은 ~3.6 Ga에서 ~400 Ma 까지 매우 넓은 범위의 다양한 연대를 보여준다. YH03 시료에서는 61개의 저어콘 입자를 대상으로 68개의 점분석을 실시하였다(Table 1). 동위원소비의 불확실 도를 고려하면 대부분의 점분석이 일치연령(concordant age)을 지시하지만, 일부 점분석은 불일치선연령을 나 타낸다(Fig. 5a). 저어콘의 Th/U 비는 대부분 0.1 이 상으로 화성기원임을 지시하는 누대구조와 부합하는 결과를 보인다. 하지만, 드물게는 매우 어두운 음극선 발광영상을 보이는 저어콘이 진동누대구조를 보이는 중앙부를 둘러싸며 발달하는데 이들로부터 구한 Th/U 비가 ~0.01로 저어콘이 변성작용에 의해 과성장했음을 지시한다. 또한 대부분의 점분석에서 보통(common)
206Pb의 성분은 전체 206Pb 성분의 0.1% 미만으로 그 양이 미미하다. 따라서, 일부 점분석에서 나타나는 불 일치연대는 Pb 손실에 의한 영향이라기보다 혼합연대 에 의한 결과로 해석된다. YH06 시료에서는 47개의 점분석을 47개의 저어콘 결정으로부터 실시하였다
Fig. 5. Tera-Wasserburg diagrams showing the spot analyses of zircon from (a) sample YH03, and (b) sample YH06.
Table 1. U–Th–Pb isotope compositions of zircon from meta-sandstones CommonApparent age (Ma)Concordance (%)Grain.areaU (ppm)Th (ppm)Th/U206Pb (%)207Pb*/206Pb*208Pb*/206Pb*206Pb*/238U208Pb*/232Th207Pb/206Pb206Pb/238U208Pb/232Th Sample YH03 1.117027900.460.050.05754 ± 910.14637 ± 1970.08326 ± 1080.02629 ± 59512 ± 35516 ± 6525 ± 12100.6 1.27190.13-1.350.04482 ± 5210.03173 ± 8000.08189 ± 3020.3904 ± 903507 ± 18774 ± 176 2.183330.400.150.06185 ± 4400.11233 ± 11010.15837 ± 4870.05308 ± 351669 ± 160948 ± 271045 ± 67141.7 3.122662240.100.000.05531 ± 510.03136 ± 870.07045 ± 860.02294 ± 97425 ± 21439 ± 5458 ± 19103.3 4.1210512780.610.050.05504 ± 560.18841 ± 1860.06338 ± 820.01957 ± 36414 ± 23396 ± 5392 ± 795.8 5.19591070.110.060.05526 ± 900.03210 ± 1720.06824 ± 1030.01971 ± 128423 ± 37426 ± 6394 ± 25100.7 6.149190.390.040.06964 ± 5120.11816 ± 12180.17847 ± 6390.05913 ± 433918 ± 1591059 ± 351161 ± 83115.4 6.2179720.410.290.07762 ± 2230.12134 ± 3940.18176 ± 3500.05190 ± 3211137 ± 581077 ± 191023 ± 6294.7 7.11461671.140.130.04916 ± 4460.34317 ± 14430.06199 ± 1330.01924 ± 77156 ± 200388 ± 8385 ± 15249.0 8.14511690.38-0.400.05108 ± 1750.11174 ± 4270.07191 ± 970.02367 ± 101245 ± 81448 ± 6473 ± 20183.1 8.2135860.642.310.05269 ± 7450.18499 ± 18470.06612 ± 1470.01961 ± 122315 ± 315413 ± 9393 ± 24130.9 9.12101550.730.060.09095 ± 1200.21831 ± 3110.24777 ± 5510.07363 ± 2161446 ± 251427 ± 291436 ± 4498.7 10.1469100.020.000.09102 ± 750.00551 ± 310.22308 ± 3600.05909 ± 3931447 ± 161298 ± 191161 ± 40589.7 10.21651040.630.060.11456 ± 1450.17845 ± 4860.35288 ± 6540.09959 ± 3431873 ± 231948 ± 311919 ± 73104.0 11.1183710.390.020.32852 ± 8060.09743 ± 2240.78480 ± 18170.19746 ± 6943610 ± 383734 ± 723643 ± 933103.4 11.22621370.52-0.010.32465 ± 2770.13588 ± 1320.75000 ± 11630.19585 ± 3903592 ± 133608 ± 443615 ± 231100.4 12.1908100.010.010.10229 ± 760.00267 ± 200.29209 ± 4440.07413 ± 5791666 ± 141652 ± 221449 ± 105499.2 12.2202750.370.430.12082 ± 3290.11255 ± 6350.35706 ± 7790.10844 ± 6671968 ± 491968 ± 372081 ± 146100.0 13.13311430.43-0.010.15881 ± 1900.12107 ± 2380.39288 ± 6240.11006 ± 3022443 ± 202136 ± 292110 ± 10087.4 14.115304960.32-0.020.05495 ± 640.10246 ± 1560.04760 ± 900.02152 ± 55410 ± 26422 ± 5430 ± 11102.8 15.182620.750.110.11057 ± 3500.21371 ± 5670.34048 ± 9680.09653 ± 3981809 ± 591889 ± 471863 ± 104104.4 16.11652480.030.270.05678 ± 920.00694 ± 1540.07675 ± 930.01721 ± 489483 ± 36477 ± 6345 ± 9798.7 17.17524780.640.000.07129 ± 900.19395 ± 2790.16038 ± 2210.04878 ± 111966 ± 26959 ± 12963 ± 2199.3 17.2101940.920.010.07178 ± 2500.28726 ± 7740.15876 ± 3610.04900 ± 182980 ± 72950 ± 20967 ± 3596.9 18.13562550.720.200.05614 ± 1600.21912 ± 5360.06899 ± 1300.02097 ± 70458 ± 65430 ± 8419 ± 1493.9 19.1712520.070.160.05594 ± 1280.02069 ± 2310.06956 ± 1010.01880 ± 334450 ± 52434 ± 6377 ± 6696.4 20.1744430.06-0.040.05859 ± 890.01451 ± 1350.09821 ± 1400.03118 ± 356552 ± 33604 ± 8621 ± 70109.4 21.18314680.560.340.07837 ± 1240.16706 ± 2040.18531 ± 2210.05315 ± 1401156 ± 321096 ± 121047 ± 2794.8 22.17433610.49-0.040.06660 ± 710.15290 ± 2200.13707 ± 1750.04324 ± 93825 ± 22828 ± 10856 ± 18100.3 23.1695890.130.020.16188 ± 1860.03565 ± 680.046346 ± 7020.12925 ± 3242475 ± 192455 ± 312457 ± 32999.2 All the isotopic compositions were calculated by a combination of the207Pb and 204 Pb correction methods and 207Pb*/206Pb* ratios corrected by204Pb.
Table 1. Continued CommonApparent age (Ma)Concordance (%)Grain.areaU (ppm)Th (ppm)Th/U206Pb (%)207Pb*/206Pb*208Pb*/206Pb*206Pb*/238U208Pb*/232Th207Pb/206Pb206Pb/238U208Pb/232Th Sample YH03 24.13641210.330.190.05661 ± 1130.10857 ± 3020.06509 ± 1050.02047 ± 89476 ± 45406 ± 6410 ± 1885.3 25.112591620.130.640.07636 ± 2590.03972 ± 1470.15985 ± 5030.03222 ± 8551105 ± 69956 ± 28641 ± 16886.5 26.1131250.00-0.060.07485 ± 460.00093 ± 250.18249 ± 2100.11359 ± 53561064 ± 131081 ± 112175 ± 996101.5 27.1210990.400.090.10549 ± 1080.13728 ± 2360.31191 ± 4930.09123 ± 2271723 ± 191750 ± 241765 ± 49101.6 28.176911.200.030.06847 ± 3250.36939 ± 9860.13731 ± 3560.04182 ± 181883 ± 102829 ± 20828 ± 3593.9 29.116652150.130.030.15216 ± 700.03424 ± 760.33198 ± 3900.08792 ± 2252370 ± 81848 ± 191703 ± 678.0 30.11611010.630.030.15234 ± 1380.17891 ± 2640.40275 ± 7920.11521 ± 3122372 ± 152182 ± 372204 ± 7192.0 31.18452020.24-0.170.05344 ± 1100.07378 ± 1700.06991 ± 850.02320 ± 95347 ± 47436 ± 5464 ± 19125.4 32.1409630.150.050.10558 ± 1880.06119 ± 1870.17783 ± 2480.07104 ± 2541724 ± 331055 ± 141387 ± 11561.2 33.14221340.320.020.07569 ± 770.09294 ± 2100.18253 ± 3250.05318 ± 1921087 ± 211081 ± 181047 ± 3799.4 34.1324940.290.040.15864 ± 1730.09803 ± 2200.38296 ± 5860.12910 ± 3662441 ± 192090 ± 282454 ± 12585.6 35.112393780.310.000.08830 ± 830.10667 ± 850.21210 ± 2970.07414 ± 1311389 ± 181240 ± 161446 ± 3789.3 36.12585152.00-0.040.15723 ± 1230.56089 ± 3970.45437 ± 7570.12768 ± 2562426 ± 132415 ± 342429 ± 4799.5 37.11471851.260.130.05244 ± 5050.39795 ± 23670.08614 ± 1670.02794 ± 161305 ± 236533 ± 10557 ± 32174.8 38.11921400.730.040.11180 ± 1110.21127 ± 2720.32408 ± 5290.09373 ± 2101829 ± 181810 ± 261811 ± 4498.9 39.11701650.970.030.16583 ± 2220.28167 ± 2830.45857 ± 10670.13313 ± 3832516 ± 232433 ± 482526 ± 8596.7 40.11223810.070.040.08067 ± 510.01999 ± 530.20979 ± 3050.06297 ± 1971214 ± 131228 ± 161234 ± 83101.2 41.18569671.130.120.05534 ± 710.34266 ± 3570.06267 ± 890.01892 ± 37426 ± 29392 ± 5379 ± 792.0 42.12801510.540.140.05627 ± 1230.16943 ± 9090.06811 ± 1210.02120 ± 129463 ± 49425 ± 7424 ± 2691.8 43.11531691.110.020.11659 ± 1920.32122 ± 6080.31969 ± 8840.09262 ± 3461905 ± 301788 ± 431790 ± 7093.9 44.1151930.61-0.310.06851 ± 2040.18491 ± 5520.16580 ± 3800.05231 ± 236884 ± 63989 ± 211031 ± 45111.9 45.139551.420.280.09566 ± 3220.42385 ± 11540.27579 ± 9820.08223 ± 4121541 ± 651570 ± 501597 ± 79101.9 46.11291581.230.050.13996 ± 1450.40217 ± 7200.32273 ± 5560.10543 ± 2802227 ± 181803 ± 272026 ± 5481.0 47.1219118790.860.700.08508 ± 1030.26921 ± 2560.08725 ± 1060.02744 ± 46533 ± 39539 ± 6547 ± 9101.2 48.110062230.220.260.07174 ± 870.06784 ± 1010.15332 ± 2320.04346 ± 181978 ± 25920 ± 13860 ± 3594.0 49.112091240.100.050.07850 ± 480.03109 ± 760.19730 ± 2320.06009 ± 2841159 ± 121161 ± 121179 ± 54100.1 50.184530.630.220.11849 ± 2630.18902 ± 5420.32406 ± 6870.09685 ± 3691934 ± 401810 ± 341869 ± 7993.6 51.15601160.210.330.07196 ± 840.06560 ± 1920.14835 ± 1900.04133 ± 173985 ± 24892 ± 11819 ± 3490.6 52.19912620.260.010.15660 ± 510.08972 ± 930.35509 ± 4110.12029 ± 1942419 ± 61959 ± 202296 ± 4881.0 53.11498340.02-0.030.05444 ± 690.00583 ± 830.06763 ± 1000.02330 ± 488389 ± 29422 ± 6466 ± 97108.3 All the isotopic compositions were calculated by a combination of the207Pb and 204 Pb correction methods and 207Pb*/206Pb* ratios corrected by204Pb.
Table 1. Continued CommonApparent age (Ma)Concordance (%)Grain.areaU (ppm)Th (ppm)Th/U206Pb (%)207Pb*/206Pb*208Pb*/206Pb*206Pb*/238U208Pb*/232Th207Pb/206Pb206Pb/238U208Pb/232Th Sample YH03 54.14112260.01-0.020.05515 ± 610.00158 ± 380.06906 ± 830.02587 ± 1715418 ± 25431 ± 5516 ± 341102.9 55.1217980.450.110.13409 ± 2170.21536 ± 3470.19672 ± 4330.09369 ± 2882152 ± 291158 ± 231810 ± 6853.8 56.15813040.520.030.06558 ± 730.16496 ± 2160.12876 ± 1870.04035 ± 95793 ± 24781 ± 11800 ± 1898.4 57.11558170.010.050.05630 ± 790.00451 ± 600.07073 ± 960.01894 ± 1297464 ± 31441 ± 6379 ± 25994.9 58.1149920.620.140.05734 ± 2320.19918 ± 7600.05900 ± 1170.01826 ± 95505 ± 92370 ± 7366 ± 1973.2 59.13313471.050.170.05383 ± 2770.32819 ± 8680.06436 ± 1000.02027 ± 56364 ± 121402 ± 6406 ± 11110.4 60.11531651.080.040.05781 ± 3300.34386 ± 8730.09366 ± 2380.03023 ± 124523 ± 131577 ± 14602 ± 24110.5 61.1835270.030.020.07538 ± 2730.00827 ± 700.18793 ± 3190.04783 ± 4231079 ± 751112 ± 181300 ± 789103.1 Sample YH06 1.12012321.15-0.290.06224 ± 2500.37096 ± 8880.13970 ± 2110.04477 ± 117682 ± 88843 ± 12885 ± 23113.8 2.13021180.39-0.140.04086 ± 4620.09207 ± 10660.07771 ± 1230.02507 ± 146482 ± 7500 ± 29 3.17711170.15-0.420.06857 ± 640.04522 ± 1360.17197 ± 1980.06286 ± 190886 ± 191023 ± 111232 ± 36108.7 4.13731970.53-0.050.05408 ± 1780.17820 ± 3720.06787 ± 920.02245 ± 77374 ± 76423 ± 6449 ± 15110.3 5.12933031.03-0.050.05869 ± 1080.32852 ± 4740.09187 ± 1540.02829 ± 72556 ± 41567 ± 9564 ± 1499.8 6.18152320.28-0.010.06709 ± 630.14222 ± 1880.13875 ± 1600.04456 ± 94841 ± 20838 ± 9881 ± 18100.5 7.1444820.180.130.06797 ± 1160.06309 ± 2290.14692 ± 1940.04946 ± 242868 ± 36884 ± 11976 ± 4799.0 8.13251230.380.010.09673 ± 1150.12394 ± 1760.25670 ± 3530.08115 ± 1721562 ± 221473 ± 181577 ± 3298.3 9.19751790.18-0.040.05642 ± 1080.04375 ± 2270.09229 ± 1130.02453 ± 100469 ± 43569 ± 7490 ± 20123.8 10.11062692.540.320.05864 ± 3990.82262 ± 25610.09421 ± 1660.02975 ± 106554 ± 156580 ± 10593 ± 21117.0 11.160110351.720.010.09750 ± 570.51581 ± 3200.28052 ± 3210.08141 ± 1101577 ± 111594 ± 161582 ± 21111.5 12.110183420.34-0.150.04705 ± 2630.09542 ± 6710.07476 ± 1230.02540 ± 9452 ± 128465 ± 7507 ± 191096.8 13.15072370.47-0.010.05800 ± 1360.15136 ± 4200.09977 ± 1480.03241 ± 93530 ± 52613 ± 9645 ± 18134.9 14.1200860.430.140.19787 ± 1380.14264 ± 3400.50336 ± 8040.16250 ± 5022809 ± 112628 ± 353043 ± 87113.1 15.13252180.670.020.06935 ± 1520.21078 ± 3200.15685 ± 1900.04835 ± 106909 ± 46939 ± 11954 ± 20123.9 16.14612830.610.120.07019 ± 670.20120 ± 2490.15348 ± 2090.04835 ± 101934 ± 20920 ± 12954 ± 19120.3 17.160100.170.350.06503 ± 2400.05236 ± 5950.12675 ± 2830.03630 ± 426775 ± 80769 ± 16721 ± 83122.1 18.12881170.410.050.05181 ± 1980.12366 ± 5630.06991 ± 1040.02219 ± 103277 ± 90436 ± 6444 ± 20199.3 19.13962070.520.340.07004 ± 1520.16271 ± 3460.14726 ± 2990.04343 ± 163930 ± 45886 ± 17859 ± 32118.7 20.12981740.580.020.07945 ± 640.18495 ± 2370.20145 ± 3300.06177 ± 1541183 ± 161183 ± 181211 ± 29122.1 21.11931180.610.150.05419 ± 2950.18967 ± 8680.06901 ± 1230.02099 ± 102379 ± 127430 ± 7420 ± 20142.6 All the isotopic compositions were calculated by a combination of the 207Pb and 204 Pb correction methods and 207Pb*/206Pb* ratios corrected by204Pb.
Table 1. Continued CommonApparent age (Ma)Concordance (%)Grain.areaU (ppm)Th (ppm)Th/U206Pb (%)207Pb*/206Pb*208Pb*/206Pb*206Pb*/238U208Pb*/232Th207Pb/206Pb206Pb/238U208Pb/232Th Sample YH06 22.11261250.990.250.05761 ± 2320.31091 ± 10350.08943 ± 1400.02731 ± 102515 ± 91552 ± 8545 ± 20137.2 23.15723680.640.040.16055 ± 790.18606 ± 1760.42630 ± 5500.11914 ± 2052461 ± 82289 ± 252275 ± 37116.5 24.11861440.77-0.130.05202 ± 3040.25271 ± 8130.06743 ± 1170.02183 ± 70286 ± 140421 ± 7437 ± 14186.5 25.14412250.510.040.07240 ± 1150.16017 ± 1800.16865 ± 2120.05156 ± 127997 ± 331005 ± 121016 ± 24126.5 26.13941180.300.280.05504 ± 1900.08939 ± 3320.06821 ± 850.01994 ± 118414 ± 79425 ± 5399 ± 23136.1 27.16432190.340.100.06975 ± 660.11002 ± 2040.14752 ± 1690.04501 ± 104921 ± 20887 ± 10890 ± 20128.3 28.14075071.250.020.15721 ± 590.35650 ± 2080.48022 ± 6210.13315 ± 2092426 ± 62528 ± 272527 ± 37126.2 29.1831942.340.020.16374 ± 1670.70849 ± 6270.44321 ± 9080.12969 ± 3352495 ± 172365 ± 412465 ± 60120.4 30.113101630.120.050.07179 ± 520.03548 ± 1030.16446 ± 1880.04531 ± 183980 ± 15982 ± 10896 ± 35129.0 31.12851410.490.010.16048 ± 1210.14220 ± 2340.45173 ± 6530.12510 ± 2952461 ± 132403 ± 292382 ± 53122.5 32.163340.540.150.05786 ± 2990.16200 ± 9450.09990 ± 2460.03040 ± 211525 ± 117614 ± 14605 ± 42154.7 33.1880660.080.000.08112 ± 520.02569 ± 720.16749 ± 1900.05568 ± 1891224 ± 13998 ± 111095 ± 36104.0 34.15672800.49-0.070.06656 ± 810.15766 ± 2330.14144 ± 1830.04429 ± 104824 ± 26853 ± 10876 ± 20131.7 35.116918240.49-0.070.05464 ± 490.16818 ± 1520.07031 ± 780.02379 ± 36397 ± 20438 ± 5475 ± 7140.4 36.11821500.820.070.16648 ± 870.23382 ± 3660.47537 ± 6000.13083 ± 2752523 ± 92507 ± 262485 ± 49123.0 37.11481320.890.650.09065 ± 2320.29439 ± 6160.24897 ± 5130.07920 ± 2571439 ± 501433 ± 271541 ± 48131.4 38.1143460.32-0.090.05973 ± 2850.09403 ± 6850.13159 ± 2420.04306 ± 174594 ± 107797 ± 14852 ± 34169.1 39.111441890.170.180.07019 ± 440.05656 ± 830.14970 ± 1720.04703 ± 117934 ± 13899 ± 10929 ± 23126.5 40.11145860.080.280.07278 ± 450.02157 ± 580.15915 ± 1810.03408 ± 2501008 ± 13952 ± 1677 ± 49119.9 41.1167560.340.070.06949 ± 1140.10934 ± 3400.15002 ± 2280.04721 ± 184913 ± 34901 ± 13932 ± 35126.9 42.1100310151.01-0.060.05830 ± 620.32790 ± 2190.09300 ± 1040.02933 ± 42541 ± 23573 ± 6584 ± 8131.3 43.184320.380.030.20454 ± 12650.12086 ± 4850.40278 ± 13110.12194 ± 6662863 ± 1042182 ± 612326 ± 120100.6 44.1179750.42-0.030.09071 ± 1350.15606 ± 3870.22448 ± 3160.08073 ± 2401441 ± 291306 ± 171569 ± 45117.0 45.1155790.510.110.11094 ± 2050.15487 ± 3130.32128 ± 6570.09427 ± 2861815 ± 341796 ± 321821 ± 53124.8 46.13371550.460.080.05534 ± 1010.14755 ± 3030.06946 ± 940.02172 ± 62426 ± 41433 ± 6434 ± 12131.1 47.15211800.35-0.240.07404 ± 740.10350 ± 1530.18865 ± 2560.05823 ± 1431043 ± 201114 ± 141144 ± 27134.5 All the isotopic compositions were calculated by a combination of the 207Pb and 204 Pb correction methods and 207Pb*/206Pb* ratios corrected by204Pb.
(Table 1). YH03 시료에서와 마찬가지로 대부분의 점 분석이 일치연령이며, 일부만 혼합에 의한 불일치선 연령를 보인다(Fig. 5b). 저어콘의 Th/U 비는 YH03 시료와 마찬가지로 대부분 0.1 이상으로 화성기원을 지시하며, 일부만 변성기원의 연대로 추정된다(Table 1).
분석한 두 시료에서 퇴적시기와 퇴적물의 근원지를 비교하기 위하여 쇄설성 저어콘의 연령을 바탕으로 상대확률(relative probability)분포도를 작성하였다(Fig.
6). YH03 시료에서 혼합연령에 의해 10% 이상 불일 치도를 갖는 7개의 점분석 연령자료를 제외한 61개 의 연령자료를 이용하였고, YH06 시료에서는 2개의 불일치연령을 제외한 45개의 연령자료를 이용하였 다. 두 시료에서 유사한 상대확률분포가 나타나며, 주 요한 연대피크(peak)는 신시생대, 고원생대, 신원생대, 고생대로 정의된다(Fig. 6). 이 중 젊은 그룹에 해당 하는 전기 고생대와 신원생대에 연령 값이 집중된다.
특히, 두 시료 모두 400~450 Ma 사이의 고생대에서 최대 분포를 나타내며, YH03 시료와 달리 YH06 시 료의 경우 신원생대-캄브리아기 초기에 해당하는 시기 에도 분포가 높은 쌍모식 분포를 나타낸다(Fig. 6b).
약 2.6 Ga 이전의 연대분포는 두 시료가 조금 다른 양상을 나타내지만 연대분포를 나타내는 저어콘이 각 각 1개로 표본의 크기에 따른 치우침의 결과로 해석 된다.
토 의
변성퇴적암의 퇴적시기와 변성상
쇄설성 저어콘의 U-Pb 연대는 퇴적암의 퇴적시기 를 정량적으로 제한할 수 있을 뿐만 아니라, 서로 다 른 퇴적암들 사이에서 퇴적물의 근원지에 대한 비교 를 위해 사용될 수 있다(Fedo et al., 2003). 즉 (변 성)퇴적암의 지사를 해석하거나 서로 다른 층 또는 층군들 사이의 대비를 위해 이용할 수 있다. 연구지 역 중 선재도-대부도의 지질은 1:50,000 도폭 조사를 통하여 대부도 남서부와 선재도 북동부에 저변성퇴적 암이 산출함이 보고된 바 있으며, 이 암석을 태안층 에 대비하였다(이병주 외, 1999a). 하지만, 그밖의 연 구지역에서 산출하는 변성퇴적암은 모두 서산층군에 대비하였다(이병주 외, 1999a, 1999b). 서산층군에 대 비되었던 영흥도 변성사암시료(YH03)와 태안층군으 로 대비되었던 대부도 서남부의 변성사암시료(YH06) 로부터 구한 쇄설성 저어콘의 U-Pb 연령은 서로 유 사한 분포를 보이며, 신시생대, 고원생대, 신원생대, 전 기 고생대의 연대로 세분할 수 있다(Figs. 5 and 6).
연대분포가 유사함은 두 시료에 퇴적물을 공급한 기원 물질도 유사할 가능성을 지시한다(Fedo et al., 2003).
이중 가장 젊은 쇄설성 저어콘의 연령은 ~420 Ma 내 외로 후기 실루리아기에 집중되며(Fig. 6), 이는 연구 지역의 변성퇴적암이 실루리아기 이후에 퇴적되었음 을 지시한다. YH03 시료에서 4개의 저어콘 입자(분 석점 4.1, 7.1, 41.1, 58.1)는 400 Ma보다 젊은 연령 을 나타내며(Table 1), 이 중 불일치도가 큰 두 개의 입자(7.1, 58.1)를 제외한 두개의 저어콘 206Pb/238U 연대은 각각 396±5 Ma (1σ)와 392±5 Ma (1σ)이다 (Table 1). 이 두 연령에 의미를 부여하면, 연구 지역 의 변성이질암의 퇴적시기의 상한은 ~400 Ma로 제한 할 수 있다.
영흥도-선재도-대부도 지역에서 측정한 쇄설성 저 어콘의 연대분포는 기존에 서산층군과 태안층으로 구 분하였던 변성퇴적암들이 단일한 퇴적분지에서 기원 하였음을 지시할 뿐만 아니라, 안면도 일대에서 분석 한 태안층의 연대분포와도 일치한다(Cho et al., Fig. 6. Distribution diagrams showing the combined
207Pb/206Pb and 206Pb/238U age populations of zircon from (a) sample YH03, and (b) sample YH06.
2010). 따라서, 연구지역의 변성퇴적암들은 태안층에 대비될 것으로 해석된다. 태안층은 저탁류에 의해 퇴 적된 사암-이암으로 구성된 저변성퇴적암이다(Choi et al., 2008). 연구지역에서 산출하는 변성퇴적암은 대부 분 규암과 준이질암(semi-pelites)이고, 부분적으로 석 회질 편암과 이질 편암이 산출한다(Fig. 2b-d). 변성 이질암 노두에는 육안으로 관찰할 수 있는 크기의 석 류석 반상변정이 흔히 산출한다(Fig. 2c, d). 또한, 석 영맥에서는 드물게 알루미늄규산염 광물인 남정석과 홍주석이 산출한다(Fig. 2e, f). 남정석과 석류석의 산 출은 바로비안형의 중압형 변성작용을 지시하며, 최 고 변성온도가 ~600oC 이상인 각섬암상의 변성조건 을 지시한다(Spear, 1993).
임진강대 변성퇴적암과의 대비
이번 연구의 결과 영흥도-선재도-대부도의 변성퇴 적암은 데본기에 퇴적된 후 중압형 변성작용을 경험 했을 것으로 추정된다. 변성작용의 시기를 규명할 수 있는 절대연령측정 자료는 아직 없지만, 데본기 이후 에 일어난 경기육괴와 임진강대의 광역변성작용의 시 기를 고려할 때 페름기-삼첩기 송림조산운동과 관련 되었을 것으로 추정된다(Cho et al., 2007; Kim et al., 2008). 태안층 뿐만 아니라 임진강대 변성퇴적암 의 퇴적시기도 데본기로 제안되었으며(기원서 외, 2008), 쇄설성 저어콘의 연대분포 또한 유사하여 태 안층과 임진강대의 변성퇴적암류가 서로 대비될 가능 성이 제기된 바 있다(Cho et al., 2010). 하지만 고 압 각섬암상에 해당하는 임진강대 변성퇴적암류와 녹 색편암상에 해당하는 태안층 변성퇴적암류는 변성도 의 차이가 큰 것으로 알려져 왔다(나기창 외, 1982;
Cho et al., 2007).
연구지역에서 산출하는 함석류석 변성이질암과 석 영맥 내의 홍주석과 남정석은 임진강대의 변성이질암 에서 보고된 산출양상과 매우 유사하다(cf., Cho et al. 2007). 석류석과 남정석을 포함하는 광물조합은 중압형 각섬암상의 변성조건을 지시하며, 태안층과 임 진강대의 변성퇴적암은 모두 데본기에 퇴적되어 페름 기-삼첩기에 광역변성작용을 경험했을 것으로 해석할 수 있다. 최근 보고된 옥천변성대 대향산 규암층의 쇄설성 저어콘 연령은 이 지층이 데본기에 퇴적되었 을 가능성과 함께, 태안층과 유사한 연대분포를 보여 준다(박계헌 외, 2011). 따라서, 경기육괴 중서부지역 은 가장자리를 따라 데본기 퇴적층이 존재하며, 이중
적어도 일부는 페름기-삼첩기에 중압형의 변성작용을 경험하였다. 데본기 퇴적층은 남중국지괴에서 특징적 으로 나타나며, 북중국지괴에서는 소위 대결층에 해 당되어 찾아볼 수 없다(Choi and Chough, 2005;
Metcalfe, 2006; Wan et al., 2010; McKenzie et al., 2011). 따라서, 적어도 경기육괴의 서부에는 가장 자리를 따라 남중국으로부터 유래된 암석들이 산출하 며, 이 암석들과 경기육괴 기반암과의 관계를 규명하 는 연구는 동아시아의 지사해석을 위해 매우 중요하 리라 판단된다.
결 론
서산층군으로 잘못 알려진 영흥도 북서쪽과 태안층 으로 보고된 대부도 서쪽에서 두 개의 변성사암 시료 를 채집해 쇄설성 저어콘을 분리하였고, 한국기초과 학지원연구원의 SHRIMP 이차이온질량분석기를 이용 하여 약 100개의 저어콘 입자에 대한 U-Pb 연령을 구하였다. 그 결과 신시생대(~2.5 Ga), 고원생대(~2.0- 1.5 Ga), 신원생대(~1.1-0.7 Ga), 초기 고생대(~560- 400 Ma) 연대가 우세하게 분포하며, 가장 젊은 연령 은 ~420 Ma에서 군집을 이룬다. 이러한 쇄설성 저어 콘의 U-Pb 연대분포는 태안층에서 Cho et al.
(2010)이 보고한 결과와 유사하다. 더 나아가, 아마도 데본기에 일어난 퇴적작용과 함께 연구지역에서 관찰 된 중압형 각섬암상의 변성상은 임진강대의 변성퇴적 암에서 보고된 결과와 일치한다(Cho et al., 2007;
Kim and Cho, 2008). 따라서, 경기육괴 서부에 나타 나는 태안층은 임진강대의 서남부 연장부일 가능성이 크다고 판단된다.
사 사
이 연구는 한국연구재단의 일반연구자지원사업 (#2011-0014837)과 중견연구자지원사업(#2010-0000296) 및 충북대학교 신진교수 연구비지원사업의 연구비 지 원으로 수행되었다.
참고문헌
기원서, 임순복, 김현철, 김복철, 황상구, 송교영, 김유홍, 2008, 연천 도폭 지질조사보고서, 83p.
나기창, 김형식, 이상헌, 1982, 서산층군의 층서와 변성작 용. 광산지질, 15, 33-39.
조등룡, 김용준, Armstrong, R., 2006, 서산층군 함철규암 의 쇄설성 저어콘에 대한 SHRIMP U-Pb 연대: 시대와 층서의 제한. 암석학회지, 15, 119-127.
조문섭, 권성택, 이진한, Nakamura, E., 1995, 연천-전곡 지역에 분포하는 임진강대의 고압 각섬암. 암석학회지, 4, 1-19.
박계헌, 이태호, 이기욱, 2011, 옥천변성대 대향상 규암층 쇄설성 저어콘의 SHRIMP U-Pb 연령. 지질학회지, 47, 423-431.
이병주, 이승렬, 조등룡, 1999a, 대부도 도폭 지질조사 보 고서. 한국자원연구소, 33p.
이병주, 김유봉, 이승렬, 김정찬, 강필종, 최현일, 진명식, 1999b, 서울-남천점 지질도폭 설명서. 한국자원연구소, 64p.
정연중, 이기욱, Kamo, S.L., 정창식, 2008, 경기육괴 동부 맨거라이트에 대한 저어콘 단일 입자 열이온화질량분석 법 연대측정. 지질학회지, 44, 425-434.
Cherniak, D.J. and Watson, E.B., 2003, Diffusion in zircon.
In: Hanchar, J.M. and Hoskin, P.W.O. (eds.), Zircon.
Reviews in Mineralogy & Geochemistry. 53, 113-143.
Cho, M., Kim, Y., and Ahn, J., 2007, Metamorphic evolu- tion of the Imjingang belt, Korea: Implications for Permo-Triassic collisional orogeny. International Geology Review, 49, 30-51.
Cho, M., Kim, H., Lee, Y., Horie, K., and Hidaka, H., 2008, The oldest(ca. 2.51 Ga) rock in South Korea: U-Pb zircon age of a tonalitic migmatite, Daeijak Island, west- ern Gyeonggi massif. Geosciences Journal, 12, 1-6.
Cho, M., Na, J., and Yi, K., 2010, SHRIMP U-Pb ages of detrital zircons in metasandstones of the Taean Forma- tion, Western Gyeonggi massif, Korea: Tectonic implica- tions. Geosciences Journal, 14, 99-109.
Choi, D.K. and Chough, S.K., 2005, The Cambrian-Ordov- ician stratigraphy of the Taebaeksan Basin, Korea: a review. Geosciences Journal, 9, 187-214.
Choi, P.-Y., Rhee, C.W., Lim, S.-B., and So, Y., 2008, Sub- division of the Upper Paleozoic Taean Formation in the Anmyeondo-Boryeong area, west Korea: a preliminary approach to the sedimentary organization and structural features. Geosciences Journal, 12, 373-384.
Claou-Long, J.C., Compston, W., Roberts, J., and Fanning, C.M., 1995, Two Carboniferous ages: a comparison of SHRIMP zircon dating with conventional zircon ages and
40Ar/39Ar analysis. In: Berggren, W.A., Kent, D.B., Aub- erey, M.P., and Hardenbol, J. (eds.), Geochronology, Time Scales, and Global Stratigraphic Correlation. SEPM (Society for Sedimentary Geology) Special Publication, 4, 3-21.
Cumming, G.L. and Richards, J.R., 1975, Ore lead isotope ratios in a continuously changing earth. Earth and Plane- tary Science Letters, 28, 155-171.
Ernst, W.G., Tsujimori, T., Zhang, R., and Liou, J.G., 2007, Permo-Triassic collision, subduction-zone metamorphism, and tectonic exhumation along the East Asian continental
margin. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 35, 53-110.
Fedo., C.M., Sircombe, K.N., and Rainbird, R.H., 2003, Detrital zircon analysis of the sedimentary record. In:
Hanchar, J.M. and Hoskin, P.W.O. (eds.), Zircon.
Reviews in Mineralogy & Geochemistry, 53. 277-304.
Harley, S.L. and Kelly, N.M., 2007, Zircon: tiny but timely.
Elements, 3, 13-18.
Hietpas, J., Samson, S., Moecher, D., and Schmidt, A.K., 2010, Recovering tectonic events from the sedimentary record: Detrital monazite plays in high fidelity. Geology, 38, 167-170.
Kim, J., Cheong, C.-S., Lee, S.R., Cho, M., and Yi, K., 2008, In-situ U-Pb titanite age of the Chuncheon amphib- olite: Evidence for Triassic regional metamorphism in central Gyeonggi massif, South Korea, and its tectonic implication. Geosciences Journal, 12, 309-316.
Kim, S.W., Oh, C.W., Williams, I.S., Rubatto, D., Ryu, I.- C., Rajesh, V.J., Kim, C.-B., Guo, J., and Zhai, M., 2006, Phanerozoic high-pressure eclogite and intermediate-pres- sure granulite facies metamorphism in the Gyeonggi mas- sif, South Korea: Implications for the eastward extension of the Dabie-Sulu continental collision zone. Lithos, 92, 357-377.
Kim, S.W., Kee, W.-S., Lee, S.R., Santosh, M., and Kwon, S., in press, Neoproterozoic plutonic rocks from the west- ern Gyeonggi massif, South Korea: Implications for the amalgamation and break-up of the Rodinia superconti- nent. Precambrian Research.
Kim, Y. and Cho, M., 2008, Two-stage growth of porphy- roblastic biotite and garnet in the Barrovian metapelites of the Imjingang belt, central Korea. Journal of Metamor- phic Geology, 26, 385-399.
Kim, Y., Cheong, C.-S., Lee, Y., and Williams, I.S., 2009, SHRIMP allanite U-Th-Pb dating of bimodal Triassic metamorphism of Neoarchean tonalitic gneisses, Daeijak Island, central Korea. Geosciences Journal, 13, 305-316.
Lee, S.R., Cho, M., Cheong, C.-S., Kim, H., and Wingate, M.T.D., 2003, Age, geochemistry, and tectonic signifi- cance of Neoproterozoic granitoids in the northwestern margin of the Gyeonggi massif, South Korea. Precam- brian Research, 122, 297-310.
Ludwig, K.R., 2003, User's manual for Isoplot 3.00: a geo- chronogical toolkit for Mirosoft Excel. Berkeley Geochro- nology Center Special Publication, 47p.
McKenzie, N.R., Hughes, N.C., Myrow, P.M., Choi, D.K., and Park, T.-Y., 2011, Trilobites and zircons link North China with the eastern Himalaya during the Cambrian.
Geology, 39, 591-594.
Metacalfe, I., 2006, Paleozoic and Mesozoic tectonic evolu- tion and paleogeography of East Asian crustal fragments:
The Korean Peninsula in context. Gondwana Research, 9, 24-46.
Na, K.C., 1992, A study on the metamorphism in the south- western part of Gyeonggi Massif. Journal of the Petrolog- ical Society of Korea, 1, 25-33.
Paces, J.B. and Miller, J.D., 1993. Precise U-.Pb ages of Duluth Complex and related mafic intrusions, northeast- ern Minnesota: geochronological insights to physical, petrogenetic, paleomagnetic, and tectonomagmatic pro- cesses associated with the 1.1 Ga midcontinent rift sys- tem. Journal of Geophysical Research 98, 13997-14013.
Ree, J.-H, Cho, M., Kwon, S.-T., and Nakamura, E., 1996, Possible eastward extenstion of Chinese collision belt in South Korea: The Imjingang belt. Geology, 24, 1071- 1074.
Spear, F.S., 1993, Metamorphic phase equilibria and pres- sure-temperature-time paths. Mineralogical Society of America, Washington, D. C., 799p.
Wan, Y., Liu, D., Wilde, S.A., Cao, J., Chen, B., Dong, C., Song, B., and Du, L., 2010. Evolution of the Yunkai Ter- rane, South China: Evidence from SHRIMP zircon U-Pb dating, geochemistry and Nd isotope. Journal of Asian Earth Sciences, 37, 140-153.
Williams, I.S., 1998. U-Th-Pb geochronology by ion micro- probe. In: Mickibben, M.A., Shanks III, W.C., Ridley, W.I. (eds.), Applications of Micro Analytical Techniques to Understanding Mineralizing Processes. Reviews of Economic Geology 7, 1-35.
Wu, F.-Y., Han, R.-Y., Yang, J.-H., Wilde, S.A., Zhai, M.-G., and Park, S.-C., 2007, Initial constraints on the timing of granitic magmatism in North Korea using U-Pb zircon geochronology. Chemical Geology, 238, 232-248.
Zhao, G., Cao, L., Wilde, S.A., Sun, M., Choe, W.J., and Li, S., 2006, Implications based on the frist SHRIMP U-Pb zircon dating on Precambrian granitoid rocks in North Korea. Earth and Planetary Science Letters, 251, 365-379.
Zhao, G., Sun, M., Wilde, S.A., and Li, S.Z., 2005, Late Archean to Paleoproterozoic evolution of the North China Craton: key issues revisited. Precambrian Research, 136, 177-202.
2012년 3월 08일 접수 2012년 3월 09일 심사개시 2012년 3월 22일 채택
