양북층군 화산암과 곡강동 유문암의 연대층서 지침

신성천 대한지질학회 1994 대한지질학회 학술대회 Vol.1994 No.

전주 남부지역 쥬라기 화강암질 저반체의 지열사와 융기사: 피션트랙 열연대학적 해석

신성천,Shin, Seong-Cheon 대한자원환경지질학회 2016 자원환경지질 Vol.49 No.5

옥천대 남서부인 전주-김제-정읍일대 쥬라기 화강암질 저반체로부터 구한 FT 연대는 넓은 범위에 걸쳐 나타난다: 스핀=158~70 Ma; 저콘=127~71 Ma; 인회석=72~46 Ma. 교란되지 않은 일차냉각 및 리셋 또는 부분감소된 FT 연대, 그리고 일부 트랙 길이 측정자료에 기반한 열연대학적 해석을 통해 화강암체가 겪은 복잡한 지열사를 규명하였다. 이 화강암체의 전체 냉각사는 정출 후 $300^{\circ}C$ 등온선까지의 비교적 빠른 전기 냉각(${\sim}20^{\circ}C/Ma$)과 $300^{\circ}C-200^{\circ}C-100^{\circ}C$ 등온선을 거쳐 현재 지표온도에 이르기까지의 매우 느린 후기 냉각($2.0{\sim}1.5^{\circ}C/Ma$)으로 특징지어진다. 이 쥬라기 화강암체의 많은 부분은 일련의 후기 백악기 화성활동에 의해 적어도 $170^{\circ}C$ 이상(최고 >$330^{\circ}C$)의 다양한 수준에 달하는 지열상승을 겪은 것으로 확인되었다. 다양한 후기 화성암체들의 두 지점으로부터 중복측정된 FT 저콘 연대의 일치된 결과는 그들의 생성시기를 잘 정의한다: 석영반암=$73{\pm}3Ma$; 섬록암=$73{\pm}2Ma$; 유문암=$72{\pm}3Ma$; 장석반암=$78{\pm}4Ma$ (전체 가중평균=$73{\pm}3Ma$). 이들 후기 화성암체와 페그마타이트 암맥군의 관입은 온천개발지역(화심, 죽림, 목욕리, 회봉 등)을 위시한 연구지역 내에서의 후기 지열상승에 주요 역할을 하였던 것으로 해석된다. 이 화강암 저반체의 후기냉각이 지표면의 침식-삭박에 따른 상대적 융기에 의해 근본적으로 규제되었다고 가정하면, 전기 백악기 이후의 융기는 연간 평균 약 0.05 mm (즉 백만 년에 약 50 m)의 매우 느린 속도로 진행되었다. 100 Ma, 70 Ma, 40 Ma를 기준으로 현재까지의 총융기량은 각각 5 km, 3.5 km, 2 km 정도로 추정된다. 여러 지점의 일정한 융기량은 암체 전체가 광역적으로 고르게 융기하였음을 지시한다. Wide ranges of fission-track (FT) ages were obtained from the Jurassic granite batholith in Jeonju-Gimje-Jeongeup area, southwestern Okcheon Belt: sphene=158~70 Ma; zircon=127~71 Ma; apatite=72~46 Ma. Thermochronological analyses based on undisturbed primary cooling and reset or partially-reduced FT ages, and some track-length data reveal complicated thermal histories of the granite. The overall cooling of the batholith is characterized by a relatively rapid earlier-cooling (${\sim}20^{\circ}/Ma$) to $300^{\circ}C$ isotherm since its crystallization and a very slow later-cooling ($2.0{\sim}1.5^{\circ}/Ma$) through the $300^{\circ}C-200^{\circ}C-100^{\circ}C$ isotherms to the present surface temperature. It is indicated that the large part of Jurassic granitic body experienced different level of elevated temperatures at least above $170^{\circ}C$ (maximum>$330^{\circ}C$) by a series of igneous activities in late Cretaceous. Consistent FT zircon ages from duplicate measurements for two sites of later igneous bodies define their formation ages: e.g., quartz porphyry=$73{\pm}3Ma$; diorite=$73{\pm}2Ma$; rhyolite=$72{\pm}3Ma$; feldspar porphyry=$78{\pm}4Ma$ (total weighted average=$73{\pm}3Ma$). Intrusions of these later igneous bodies and pegmatitic dyke swarms might play important roles in later thermal rise over the study area including hot-spring districts (e.g., Hwasim, Jukrim, Mogyokri, Hoebong etc.). On the basis of an assumption that the latercooling of granite batholith was essentially controlled by the denudation of overlying crust, the uplift since early Cretaceous was very slow with a mean rate of ~0.05 mm/year (i.e., ~50 m/Ma). Estimates of total uplifts since 100 Ma, 70 Ma and 40 Ma to present-day are ~5 km, ~3.5 km and ~2 km, respectively. The consistent values of total uplifts from different locations may suggest a regional plateau uplift with a uniform rate over the whole granitic body.

지구화학적 재해 평가를 위한 지화학도 작성 및 기준치 설정

신성천,염승준,황상기 대한지질공학회 2000 지질공학 Vol.10 No.2

전국의 자연환경에서의 지구화학적 재해를 정량적으로 평가할 수 있는 체계를 구축하기 위하여, 지난 4년간 경기-수도권, 충남, 충북, 전남, 전북 등 국토 서반부 전역(45,000km$^2$)에 분포하는 1-2차 수계(총 11,000 개)의 하천퇴적물(150 $\mu$m 이하의 표사)을 대상으로 주원소 성분 10종과 미량원소 26종에 대해 지화학도를 작성하였다. 각 지질(구성암석)별 자연 배경치, 권역별 방대한 시료의 분석자료의 통계처리에 근거한 평균치 등 다양한 기준치를 설정하고, 유해원소의 과다농집과 필수성분의 결핍현상 등 지구화학적 재해의 유형별 평가에 필요한 등급을 설정.제시하였다. 실제로 몇 가지 지구화학적 재해사례를 권역별로 선별하여 다양한 전산 지화학도와 평가기준치에 근거하여 고찰하였다. The national geochemical baseline mapping project has been conducted since 1996 to establish a quantitative assessment system for geochemical hazards in natural environments. The geochemical image maps have been edited for thirty-six elements(i.e., 10 major oxides and 26 trace elements) in light sediments, finer fraction than 150 $\mu$m, collected from first- to second-order streams(totally 11,000) over five provinces in the western half(ca. 45,000 km$^2$) of Korea. Natural background values of the elements were given for different geological environments. Based on the statistics, geochemical baselines were newly obtained for a quantitative hazard assessment on toxicity of heavy metals and deficiency of essential nutrients. Some chosen examples of geochemical hazards are presented based on new geochemical image maps and related baseline data.

피션트랙 검출기법에 의한 고체 및 액체상태 지질물질의 우라늄 정량과 그 적용성

신성천(Seong-Cheon Shin) 한국암석학회 2015 암석학회지 Vol.24 No.2

피션트랙 검출에 의해 고체 및 액체상태 지질물질 내 우라늄을 정밀정량하는 최적기법을 제안하고 그 적용성을 검증하였다. 우라늄 정량은 중성자 조사에 의해 유도시킨 <SUP>235</SUP>U의 핵분열 흔적을 트랙 디텍터에 기록하여 고배율 현미경 하에서 계수함으로써 이루어진다. 우라늄-친화력이 좋은 암석(예: 화강암, 석탄)을 분말 펠릿시료로 만들어 건식 검출하면, 그다지 높지 않은 우라늄함량(<5 ppm, 즉 ㎍ g<SUP>-1</SUP>)에서도 빈번하게 함유된 함-우라늄광물에 기인한 트랙 군집현상으로 인해 시료의 전체평균 함량 결정이 쉽지 않았으며, 트랙 균질부와 군집부를 별도로 검토해야 한다. 시료의 균질성이 유지된다면 백운모-Lexan 디텍터에 의한 중복 측정과 여러 차례 중성자 조사에 의한 반복 측정에서 높은 재현성이 확인되었다. 건고 액체시료 경우에 10¹ ppm 수준 및 그 이상의 우라늄함량에서 흔히 나타나는 불균질 현상을 극복하기 위해, 진공 석영튜브를 이용한 습식검출법을 제안한다. 습식 검출에서 우라늄 균질성은 10<SUP>0</SUP>ppm 수준 이하에서 회복되며, 측정하한은 10<SUP>-2</SUP> ppb (i.e. ng g<SUP>-1</SUP>) 수준까지 무난한 것으로 입증되었다. The fission track registration techniques for accurate determinations of uranium in solid- and liquid-state geological materials were recommended and their applicability were examined. The determination of uranium can be achieved by optical counting of neutron-induced fission tracks of <SUP>235</SUP>U registered on solid-state track detectors under high magnification. In a dry registration method using powdered pellets of rocks (e.g., granite and coal) showing good uranium-affinity, it was not easy to decide an overall mean concentration over the total sample owing to track-clusters caused by frequent presence of uranium-bearing minerals. Separate scanning for homogeneous and track-clustered parts may be an alternative choice. Assuring the homogeneity over the whole sample, high reproducibilities were confirmed both from duplicate detections using mica and Lexan polycarbonate detectors and from multiple measurements at different thermal neutron fluences. The wet registration method using sealed quartz tubes is recommended to overcome the common heterogeneity in uranium concentrations of 10¹ ppm and more. Adopting the wet registration, the uranium homogeneity was recovered below the 10<SUP>0</SUP> ppm level and the lower detection limit was proved to reach without difficulty the 10<SUP>-2</SUP> ppb (i.e. ng g<SUP>-1</SUP>) level.

한반도 동남부 중생대-신생대 화강암의 관입-냉각사 및 지열사 : 양산단층계에 의해 구분된 지질블록별 피션트랙연령의 비교해석

辛性天,西村進 대한지질학회 1993 대한지질학회 학술대회 Vol.1993 No.

한국 동남부 마이오세 분지 화산암과 기반암의 피션트랙 연대 재검토와 연대층서 고찰

신성천(Seong-Cheon Shin) 한국암석학회 2013 암석학회지 Vol.22 No.2

피션트랙(fission-track: FT) 연대측정 초기단계의 부적합한 연대보정법에 기인한 오류 원인을 정밀진단하고, 중복시료에 의한 재실험과 제타보정법에 의해 최초 보고된 피션트랙(FT) 연대를 재정의한다. 재검토된 FT 저콘연대는 기반암인 유천층군 유문암질-데사이트질응회암의 생성연대를 후기 백악기부터 고제3기 초(78±4 Ma부터 65±2Ma)로 재정의하며, 곡강동유문암질응회암을 전기 에오세(52.1±2.3Ma) 산물로 정의한다. 전기 마이오세 화산암의 경우, 효동리화산암류 상부 데사이트질응회암(21.6±1.4 Ma)과 범곡리화산암류 최상부데사이트 용암(21.3±2.0 Ma)의 FT 저콘연대는 각각 어일분지 남부와 와읍분지 중앙부의 상부 범곡리층군의 연대층서를, 그리고 금오리데사이트질응회암(19.8±1.6 Ma)의 FT 저콘연대는 장기분지 내 후기 데사이트질 화산활동 시기를 정의한다. 데사이트질암의 FT 저콘연대와 현무암질-안산암질암의 기존 연대자료(대부분 K-Ar 전암, 일부 Ar-Ar)를 기반으로 하여, 한국 동남부의 마이오세 분지의 화산암과 기반암의 층서대비에 길잡이가 될 수 있는 참고연대를 설정 제안한다. 관계화산암의 연대에 기반하여 분지충전 퇴적지층의 퇴적시기도 추정한다. 제안된 참고연대는 마이오세 분지의 복잡한 분지구조와 비교적 짧은 연대범위에도 불구하고 지질층서에 잘 부합된다. 범곡리층군은 어일-와읍분지에서 장기층군보다 하위인 것이 확실하나, 장기분지의 전기 장기층군과 상당부분 중첩 병립되므로, 두 층군을 획일적으로 선후관계로 정의할 수는 없다. 장기분지에서 장기층군 하나로 묶여있는 일련의 지층군은 약 20 Ma를 기준으로 전기(23-20 Ma)의 안산암질-데사이트질암과 후기(20-18 Ma)의 현무암질암으로 뚜렷하게 구분된다. Erroneous fission-track (FT) ages caused by an inappropriate calibration in the initial stage of FT dating were redefined by re-experiments and zeta calibration using duplicate samples. Revised FT zircon ages newly define the formation ages of Yucheon Group rhyolitic-dacitic tuffs as Late Cretaceous to Early Paleocene (78±4Ma to 65±2Ma) and Gokgangdong rhyolitic tuff as Early Eocene (52.1±2.3Ma). In case of the Early Miocene volcanics, FT zircon ages from a dacitic tuff of the upper Hyodongri Volcanics (21.6±1.4Ma) and a dacitic lava of the uppermost Beomgokri Volcanics (21.3±2.0 Ma) define chronostratigraphies of the upper Beomgokri Group, respectively in the southern Eoil Basin and in the Waeup Basin. A FT zircon age (19.8±1.6Ma) from the Geumori dacitic tuff defines the time of later dacitic eruption in the Janggi Basin. Based on FT zircon ages for dacitic rocks and previous age data (mostly K-Ar whole-rock, partly Ar-Ar) for basaltic-andesitic rocks, reference ages are recommended as guides for stratigraphic correlations of the Miocene volcanics and basements in SE Korea. The times of accumulation of basin-fill sediments are also deduced from ages of related volcanics. Recommended reference ages are well matched to the whole stratigraphic sequences despite complicated basin structures and a relative short time-span. The Beomgokri Group evidently predates the Janggi Group in the Eoil-Waeup basins, while it is placed at an overlapped time-level along with the earlier Janggi Group in the Janggi Basin. Therefore, the two groups cannot be uniformly defined in a sequential order. The Janggi Group of the Janggi Basin can be evidently subdivided by ca. 20 Ma-basis into two parts, i.e., the earlier (23-20 Ma) andesitic-dacitic and later (20-18 Ma) basaltic strata.

한반도 동남부의 주단층대에 의해 구분된 지질블록별 백악기-고제3기 화강암의 차별적 냉각-지열 이력

신성천(Seong-Cheon Shin) 한국암석학회 2012 암석학회지 Vol.21 No.3

한반도 동남부의 주단층으로 구분된 지질블록별 백악기-고제3기 화강암체의 피션트랙(FT) 열연대학적 기록은 차별적인 냉각사와 후기 지열사를 입증한다. 대부분 화강암체에는 관입후 단조로운 냉각패턴(J 자-형)이 그대로 보존되어 있으며, 일부 백악기 암체는 300℃ 등온선의 리셋 후 재냉각된 복잡한 패턴(N 자-형)을 기록한다. 각 암체의 온도구간별 차별적 냉각속도는 상대적 암체규모, 모암종류에 따른 초기 열손실, 후기화성활동 존재와 근접성 등에 따라 설명된다. 큰 규모의 저반상 암체의 경우에도 단일 암체 내에서 위치에 따라 각 등온선별 냉각연대는 대체로 부합된다. 양산단층을 가로질러 양쪽에 인접한 두 암체의 유사한 냉각연대는 그들이 거대한 수평변위 이전의 동시대 관입체임을 입증한다. 양산/동래단층 등 주단층대를 따라 국지적으로 기록된 후기 지열상승 범위는 인회석 부분안정영역(70-125℃)에 달했으며 200℃에는 미치지 못하였다. 양산-울산단층 교차점의 파쇄대 내 강한 변질증거는 FT 스핀연대(31Ma)가 전기 올리고세에 단층교차점을 포함한 포항-감포블록의 구조적 침강에 따른 290℃ 이상의 지온상승에 의한 리셋 후 재냉각연대임을 지시하며, 한편 일치된 FT 저콘 및 인회석연대(24Ma)는 올리고세 말기에 동일 지역의 급작스런 구조적 융기에 관련된 200-105℃ 등온선의 급작스런 냉각을 암시한다. 300-200-100℃ 등온선별 냉각연대가 울산단층 동쪽(포항-감포 블록)에서 서쪽보다 현저하게 낮은 경향(FT 스핀 및 K-Ar 흑운모=19%; FT 저콘=20%; FT 인회석=27%)은 훨씬 뒤에 관입한 고제3기 암체의 늦은 냉각시점 때문이며, 후기 지열영향으로 부분감소된 인회석연대가 반영되었기 때문이다. Fission-track (FT) thermochronological records from SE Korean Cretaceous-Paleogene granitic plutons in different fault-bounded blocks reveal contrasting cooling and later thermal histories. Overall cooling patterns are represented by a monotonous (J-shaped) curve in most plutons except some Cretaceous granites retaining a complicated (N-shaped) path due to post-reset re-cooling. Discriminative cooling rates over different temperature ranges can be explained for individual plutons with respect to relative pluton sizes, differences in initial heat loss depending on country rocks, and the presence and proximity of later igneous activity. Even within a single batholith, cooling times for different isotherms were roughly contemporaneous with respect to positions. Insignificant deviations in cooling ages from two different plutons in succession across the Yangsan fault may suggest their contemporaneity before major horizontal fault movement. The extent of later thermal rise recorded locally along the Yangsan and Dongnae fault zones were reached the Apatite Partial Stability Zone (70-125℃), but did not exceed 200oC. Thermal alteration from fractured zones in the Yangsan-Ulsan fault junction may suggest a thermal reset above 290℃ resulting a complete reset in FT sphene age (31 Ma), caused by a tectonic subsidence in Early Oligocene. A consistency in FT zircon/apatite ages (24 Ma) may imply a sudden rapid cooling over 200-105℃, plausibly related to the abrupt tectonic uplift of the Pohang-Gampo Block including the fault junction in Late Oligocene. A remarkable trend of lower cooling ages for 300-200-100℃ isotherms (i.e., 19% for FT sphene and K-Ar biotite; 20% for FT zircon; 27% for FT apatite) from the east of the Ulsan fault (Pohang-Gampo Block) comparing to the west of the fault may be attributed to retarded cooling times from the Paleogene granites and also reflected by their partially-reduced apatite ages due to later thermal effects.

지구화학적 재해 평가를 위한 지화학도 작성 및 기준치 설정

신성천 ( Seong Cheon Shin ),염승준 ( Seung Jun Youm ),황상기 ( Sang Gi Hwang ) 대한지질공학회 2000 대한지질공학회 심포지엄 Vol.2000 No.-

Technical evolution of geochemical mapping in Korea

신성천(Seong-Cheon Shin),염승준(Seung-Jun Youm),이평구(Pyeong-Koo Lee),안주성(Joo-Sung Ahn),이진수(Jin-Soo Lee) 대한지질학회 2014 지질학회지 Vol.50 No.5

심부시추공 화강암의 피션트랙 열연대학적 증거에 의한 포항분지의 침강-융기사와 연일층군의 퇴적사

辛性天,西村進 대한지질학회 1993 대한지질학회 학술대회 Vol.1993 No.