10월 26일(목)․암석학/지구화학/표면동위원소분석
96 • • 2006 대한지질학회 추계학술발표회 초록집
경기육괴 북부에 분포하는 고철질 -중성 심성암체에 존재하는 각섬석의 생성 메카니즘
김관영
*․박영록
강원대학교 지질학과, [email protected]
경기육괴 북부에 위치하는 춘천시 오탄리와 화천군 구운리 일대에는 중생대 쥬라기에 생성 된 고철질-중성의 심성암 복합체가 분포한다. 이 심성암 복합체 중 반려암체는 주로 각섬석 (20~60 vol.%), 흑운모(4~24) 및 사장석(12~35)으로 이루어져 있으며, 야외 산출양상과 각섬 석의 형태에 따라 (i) 구의 형태를 갖는 각섬석이 우세한 반려암(Spherical hornblende gabbro, Shg)과 (ii) 주상의 각섬석이 우세한 반려암(Prismatic hornblende gabbro, Phg) 및 (iii) 거정의 각섬석을 반정으로 갖고 중성의 섬록암과 고철질의 반려암 사이에서 맥(dike)상으로 산출되는 반려암으로 구분된다. 이 심성암 복합체를 이루는 반려암들의 야외 산출상태, 조직 및 지화학 적 특징은 동일 마그마로부터의 분별정출작용에 의한 분화 산물임을 지시한다. 특히 화천군 구운리에 분포하는 반려암체는 정치된 지점에서 암체의 내부를 향한 분별정출작용(in situ inward fractional crystallization)에 의해 생성된 산출양상을 보여준다. 미량원소 스파이더 다 이아그램과 AFM 다이아그램을 이용한 지구화학적 연구결과는 이들 암석들이 섭입과 관련된 환경에서 생성된 칼크-알칼라인 마그마에 의해 생성되었음을 지시한다.
각섬석을 주 구성광물로 갖는 고철질-중성 관입암체에 대한 각섬석 지압계의 활용에 관하 여 많은 논란이 있음에도 불구하고, 각섬석은 지압계와 지온계로 널리 이용되고 있다. 이 연구 에서 우리는 이 심성암 복합체를 이루는 반려암의 주 구성 유색광물로 존재하는 각섬석의 생 성 메카니즘에 대해 발표하고자 한다. 각섬석의 Al
iv에 대한 Al
T, Al
vi, Ti, A-site, Na 및 K 함량 은 정의 상관관계를 보여준다. 즉, 압력에 민감한 치환 방식인 처마카이트(tschermakite) 방식 (Mg+Si⇔Al
vi+Al
iv)과 온도에 민감한 에데나이트(edenite)방식(□+Si⇔Na(A-site)+Al
iv)의 치환이 함께 이루어진 것으로 볼 수 있다. 처마카이트 방식의 상관관계는 2Ti +Fe
3++Al
vi= 0.69Al
iv-0.08(R
2=0.96), 리히터라이트(richterite) 방식의 치환 효과를 제거한 에데나이트 방 식의 상관관계는 (A-site) - Na
M4= 0.31Al
iv+ 0.03(R
2=0.94)이다. 따라서 처마카이트 방식의 치환과 에데나이트 방식의 치환이 약 2 : 1의 비율로 작용하여 Al
iv함량의 변화가 초래된 것으 로 여겨진다. 연구지역의 반려암체가 in situ inward fractional crystallization에 의해 생성된 산출양상을 보여줄 뿐만 아니라 , 각섬석의 상한 안정온도(약 1050℃)를 만족하는 각섬석과 사 장석의 지온계(Blundy and Holland, 1990)를 함께 고려해 볼 때, 각섬석의 Al 함량 변화를 이 용하여 계산한 정치압력(Schmidt, 1992)은 약 9 kbar 인 것으로 추정된다. 그러나 9 kbar의 압 력은 경기육괴 중생대 관입암들의 정치압력이 약 3~5.5 kbar 인 것과 비교했을 때 매우 높은 값이다. 따라서 정치압력 산출에 직접적인 영향을 주는 Al 함량을 변화시키는 요인으로 온도 와 압력 이외에 마그마 조성, 유체 및 산소분압과 같은 다른 요인들이 영향을 미쳤을 가능성을 고려해 볼 수 있다. 그러나 각섬석을 분석한 시료의 전암 조성(Al
2O
3, MgO)과 각섬석의 Al 함 량이 어떠한 상관관계도 보여주지 않는다는 점과 불투명 광물의 대부분이 티탄철석으로 되어 있다는 점을 각각 고려할 때 마그마의 조성과 산소 분압의 변화는 각섬석의 Al 함량 변화에 큰 영향을 미친 것으로 보기는 어렵다. 일반적으로 동일 압력에서 H
2O의 분압이 낮을수록 각섬 석의 Al 함량은 증가하는 경향을 보이며(Holloway, 1973), 동일한 압력 하에서 분별 정출 작용 이 일어나면 좀 더 후기에 생성되는 광물일수록 증가된 H
2O 분압 하에 놓이게 된다. 따라서 연 구지역의 반려암은 일정한 정치압력 하에서 생성되었음에도 불구하고 온도와 H
2O 분압의 영 향으로 다양한 Al 함량을 가지는 여러 종류의 각섬석류가 형성된 것으로 생각된다.
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