영남 육괴 북동부 변성퇴적암과 흑운모 화강편마암의 변성 온도-압력 조건과 전압 붕소 함량사이의 상관관계

정원석,선광민,나기창,Cheong, Won-Seok,Sun, Gwang-Min,Na, Ki-Chang 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.3

영남육괴의 북동부에 분포하는 변성퇴적암류의 전암 붕소를 분석했다. 연구지역의 변성퇴적암류는 광물 조합에 따라 규선석대와 석류석대로 나누어지며, Ti-흑운모 지온계를 이용한 4-6 kbar 사이의 변성온도는 각각 553-687$^{\circ}C$와 582-722$^{\circ}C$이다. 붕소의 전함량은 흑연이 다량 포함된 석류석대의 한개 시료(89.95 ppm B)를 제외하고 규선석대(9.60- 189.18 ppm B)에서 석류석대(2.63-15.97 ppm B)로 높은 온도를 지시하는 지역에서 상대적으로 적은 함량을 갖는다. 붕소와 양의 상관관계를 이루는 $Al_2O_3$, MgO, $Fe_2O_3$, $Fe_2O_3$, $K_2O$, Li, Ba, Sc, Co, Cr, Rb, Cs는 전기석을 구성하는 주원소로 전기석의 비율이 증가할수록 붕소의 함량이 증가한다는 것을 부분적으로 지시한다. 광물의 모드비와 붕소의 전함량 비교는 붕소를 조절하는 주된 광물이 전기석 및 흑연임을 지시한다. 흑운모 화강편마암의 전암 붕소 함량(2.62-12.2 ppm B)은 전반적으로 변성퇴적암보다 붕소함량이 낮거나 비슷하며 변성 압력-온도 조건과는 관련성이 없다. This study is focused on the relationship between whole rock boron contents and metamorphic P-T conditions of metasedimentary rocks from northeastern Yeongnam massif around Samcheok area, Korea. Metamorphic P-T conditions of sillimanite and garnet zones based on the Ti-biotite geothermometer is 553-687$^{\circ}C$ and 582-722$^{\circ}C$ at 4-6 kbar, respectively. In the metasedimentary rocks, boron contents in whole rock decrease with increasing metamorphic grade, from sillimanite zone (9.60-189 ppm B) to garnet zone (2.63-15.97 ppm B), except one sample (90.9 ppm B) from garnet zone containing graphites. Boron depletion in garnet zone has relation with mode of tourmaline which are broken down with increasing metamorphic temperature. Boron contents are indirectly proportional to major and trace elements such as $Al_2O_3$, MgO, $Fe_2O_3$, $K_2O$, Li, Ba, Sc, Co, Cr, Rb and Cs that are abundant in tourmalines. In conclustion, tourmalines and graphite are modulator of boron contents in metasedimentary rocks. In the biotite granitic gneisses, boron contents (2.62-12.2 ppm B) are similar or lower than those of metasedimentary rocks and have no relation with metamorphic P-T conditions.

석영의 파동소광을 이용한 포천-기산리 일대의 화강암 변형의 정량화

정원석(Won Seok Cheong),윤현수(Hyun Soo Yun),나기창(Ki Chang Na) 한국암석학회 2003 암석학회지 Vol.12 No.3

삼천지역 이천화강편마암의 암석화학과 지질구조

정원석(Won Seok Cheong),정상원(Sang Won Cheong),나기창(Ki Chang Na) 한국암석학회 2006 암석학회지 Vol.15 No.1

영남육괴 북동부에 위치하는 삼척시 남부의 영남육괴 변성암류 중에서 흑운모화강편마암(이천화강편 마암)에 관하여 암석화학적인 연구를 수행하였다. 이 지역은 호산라 편암 및 편마암류, 이천 화강편마암, 우백질 화강암, 홍제사 화강암 캠브리아기 퇴적암류, 백악기 퇴적암류 및 산성화산암류로 구성되어 있다. 호산 리층은 주로 석영 +K장석 + 사장석 + 흑운모 + 백운모 + 석류석 ± 근청석 ± 규선석으로 구성되어 있다. 이천 화강편마암은 호산리층과 유사한 광물조합을 나타내며 엽리의 발달이 미약한 괴상의 화강섬록암질 암체이다. 이러한 광물조성에 따라 이 지역은 크게 석류석대와 규선석대로 나눌 수 있다. 이천리 지역의 이천 화강편마암과 우백질화강암의 주원소, 미량원소 및 희토류 원소 분석결과는 호산리층이 기원암임을 지시하는 이질기원암의 심용작용에 의해서 형성된 것으로 나타난다 CaO 및 Al₂O₃의 경향성과 Rb, Sr, Ba과 같은 미량원소는 마그마 형성 이후에 사장석의 분별정출 작용이 일어났음을 지시한다. 화강암질 암의 형성 환경은 전반적으로 충돌대와 관련된 환경을 지시하여 인근지역의 화강암질암의 생성환경과 일치한다. 전반적인 단층은 N54°W/77°SW, N49°W/81° NE, Nl0° W/38°NE 방향의 단층이 현저하다. 단층의 전단감각 및 지형적 형태로 미루어 볼 때, 이 지역은 융기와 횡압력을 동시에 받은 것으로 추측된다. 단층 형성연대는 이 지역에 분포하는 암맥류를 단절하는 재활성 절리로 볼 때 제3기 이후일 것으로 보인다. 호산리층과 이전화강편마암 엽리의 최대 집중군은 각각 N89°E/55°SE과 N80°E/45°SE로 나타나 유사한 변형작용을 받았을 것으로 추정된다. Metamophic rocks of Samcheog area, northeastern Yeongnam massif, was studied petrochemically. This area includes Precambrian Hosanri Formation (schists and gneisses) and granitoid (Icheon granitic gneiss, leucocratic granite and Hongjesa granite), Cambrian sedimentary rocks, and Cretaceous sedimentary and acidic volcanic rocks. Hosanri formation is composed of quartz + plagioclase + K-feldspar + biotite + muscovite + granet ± cordierite ± sillimanite. Mineral assemblage of biotite granitic gneiss, which is massive granodioritic rock with weak foliation, is similar to Hosanri formation. According to mineral assemblages, metamorphic rocks of studied area can be divided into two metamorphic zones (garnet and sillimanite zones). From Icheonri area, major, trace and rare earth element data of biotite granitic gneiss and luecocratic granite suggest that source rock is pelitic rocks of Hosanri formation and source magma was formed by anatexis and experienced fractionation of plagioclase. Trace element diagram show collisional environment such as syn-collisional, volcanic arc granite. Orientation of faults in study area have three maximum concentrations, N54° W/77° SW, N49° W/81° NE and N10° W/38° NE. Structure analysis suggests that faults in study area ware formed by uplift and compression. Faulting age is guessed after Tertiary because some shear joints is developed in dikes to intrusive Cretaceous acidic volcanic rock. Hosanri formation and Icheon granitic gneiss had experienced similar deformation history because they have maximum concentration to foliations, N89° E/55° SE and N80° E145° SE, respectively.

삼척지역 북동 영남 육괴에 분포하는 우백질 화강암의 기원 및 진화

정원석(Won Seok Cheong),나기창(Ki Chang Na) 한국암석학회 2008 암석학회지 Vol.17 No.1

삼척 원덕읍에 분포하는 영남육괴 변성퇴적암류에 대한 변성작용을 판단하고 이에 따른 우백질 화강암의 기원과 진화과정을 규명하였다. 변성퇴적암류는 광물 조합에 따라 크게 석류석대와 규선석대로 나눌 수 있다. 규산질 퇴적암의 특징을 나타내는 변성퇴적암류는 암석성인격자를 바탕으로 석류석대는 4.8-5.8 kbar, 740-800°C, 규선석대는 2.5-4.5 kbar, 640-760°C의 변성작용을 받았다. 이 지역에 분포하는 우백질 화강편마암류(임원 우백질화강암)는 A/CNK = 1.31-1.93이고 DF(discriminant factor)>0인 과알루미늄질 화강암이다. 따라서 이는 S-type의 화강암류에 속하며 이의 기원은 주변의 변성퇴적암류이다. 주원소 및 미량원소 성분들은 우백질 화강암이 충돌대 또는 화산호 화강암 같은 대륙의 충돌 환경과 관련성을 나타낸다. 우백질 화강암의 Rb/Sr의 비율(1.8-22.9)은 Sr/Ba 비율(0.21-0.79)에 비해 크기 때문에 백운모의 탈수 용융작용으로 우백질 마그마가 형성되었다. 우백질 화강암의 REE 함량은 전반적으로 변성퇴적암류보다 낮은 LREE 함량과 비슷한 HREE 함량을 갖는다. 이러한 형성 과정을 확인하기 위해 일부 변성퇴적암 및 우백질화강암 시료의 광물 함량비율과 기존 연구의 유문암 및 미그마타이트에 들어 있는 광물의 REE 함량을 이용하여 모델링을 수행했다. 이에 따르면 일부 우백질 화강암의 HREE를 저어콘이 조절했을 가능성도 보여주나, 대부분의 우백질 화강암의 LREE 조절자는 모나자이트이고 HREE 조절자는 석류석으로 판단된다. 변성퇴적암에서 부수광물들 모나자이트 및 저어콘 같은 부수광물들은 주로 흑운모의 포유물로 확인되기 때문에 변성퇴적암으로부터 형성된 우백질 마그마는 주로 백운모의 붕괴 작용으로 형성된 것이다. 콘드라이트로 표준화한 REE 패턴에서 우백질 화강암은 음의 Eu 이상치를 갖는 것(Type Ⅰ)과 양의 이상치를 갖는 것(Type Ⅱ)로 구분할 수 있다. 우백질 화강암은 변성퇴적암류에 비해 낮은 Eu 함량을 갖으며 REE 형태와 관계없이 비슷한 Eu 함량을 갖는다. 이는 REE 모델링에서 변성퇴적암과 우백질 화강암의 장석 성분과 관련이 깊은 것으로 나타난다. 또한 주원소 (K₂O and Na₂O) 및 미량원소(Eu, Rb, Sr, Ba) 역시 강한 알칼리 장석의 분화작용을 지시한다. 결론적으로 본 연구 지역에 분포하는 우백질 화강암은 대륙충돌 환경에서 변성퇴적암류가 고온변성작용 중에 발생한 백운모 탈수 용융작용으로 발생된 용융체가 이후 분화과정을 겪어 산출된 것으로 판단된다. We study metamorphism of metasedimetary rocks and origin and evolution of leucogranite form Samcheok area, northeastern Yeongnam massif, South Korea. Metamorphic rocks in this area are composed of metasedimentary migmatite, biotite granitic gneiss and leucogranite. Metasedimentary rocks, which refer to major element feature of siliclastic sediment, are divided into two metamorphic zones based on mineral assemblages, gamet and sillimanite zones. According to petrogenetic grid of mineral assemblages, metamorhpic P-T conditions are 740~800°C at 4.8~5.8 kbar in the garnet zone and 640-760 °C at 2.5-4.5 kbar in sillimanite zone. The leucogranite (Imwon leucogranite) is peraluminous granite which has high alumina index (A/CNK=1.31-1.93) and positive discriminant factor value (DF > 0). Thus, leucogranite is S-type granite generated from metasedimentary rocks. Major and trace element diagram (R₁-R₂ diagram and Rb vs. Y+Nb etc.) show collisional environment such as syn-collisional or volcanic arc granite. Because Rb/Sr ratio (1.8-22.9) of leucogranites is higher than Sr/Ba ratio (0.21-0.79), leucogranite would be derived from muscovite dehydrate melting in metasedimentary rocks. Leucogranites have lower concentration of LREE and Eu and similar that of HREE relative to metasedimentary rocks. To examine difference of REEs between leucogranites and metasedimentary rocks, we perform modeling using volume percentage of a leucogmite and a metasedimenatry rock from study area and REE data of minerals from rhyolite (Nash and Crecraft, 1985) and melanosome of migmatite (Bea et al., 1994). Resultants of modeling indicate that LREE and HREE are controlled by monazites and garnet, respectively, although zircon is estimated HREE dominant in some leucogranite without garnet. Because there are many inclusions of accessary phases such as monazite and zircon in biotites from metasedimentary rocks. leucogranitic magma was mainly derived from muscovite-breakdown in metasedimenary rocks. Leucogranites can be subdivided into two types in compliance with Eu anomaly of chondrite nomalized REE patterm; the one of negative Eu anomaly is type I and the other is type II. Leucogranites have lower Eu concentrations than that of metasedimenary rocks and similar that of both type. REE modeling suggest that this difference of Eu value is due to that of components of feldspars in both leucogranite and metasedimentary rock. The tendency of major (K₂O and Na₂O) and trace elements (Eul, Rb, Sr and Ba) of leucogranites also indicate that source magma of these two types was developed by anatexis experienced strong fractionation of alkali-feldspar. Conclusionally, leucogranites in this area are products of melts which was generated by muscovite-breakdown of metasedimentary rock in environment of continetal collision during high temperature/pressure metamorphism and then was fractionated and crystallized after extraction from source rock.

화강암정보시스템의 설계 및 구축

황재홍,지광훈,정원석,홍영국,류근호,Hwang, Jae-Hong,Chi, Kwang-Hoon,Cheong, Won-Seok,Hong, Yong-Kuk,Ryu, Keun-Ho 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.2

이 연구의 목적은 최근까지 발행된 국내 화강암 연구에서 측정된 화강암 분석 자료를 저장, 관리, 도시할 수 있는 지질정보시스템(GIS; Geological Information System)을 개발하는 것이다. 아직 국내의 화강암 분석 자료는 표준화 되지 않고 하나의 자료로써 취합되어 있지 않기 때문에 이를 이용하는데 효율성이 많이 떨어지는 실정이다. 따라서 참고문헌 수집을 통한 표준화된 데이터베이스(database)를 구축하여 이를 여러 연구자에게 제공할 필요가 있다. 이를 위하여 우선 지난 30여 년간 국내 화강암에 대한 다양한 분석 자료를 종합 정리할 필요가 있다. 따라서 지질도에 암석 분포 및 지질구조 심볼(기호)의 표준화 뿐만 아니라, 표준화된 여러 분석치도 첨부하여 제시함으로써 그 활용성을 높이고자 한다. 화강암 정보의 주요내용은 광물비율, 주성분 원소, 미량 원소 및 희토류 원소 분석 자료이다. 이를 통하여 시스템이 다양한 질의를 수행할 수 있었으며, 이에 따른 통계분석 및 시각적 도출이 가능했다. The purpose of this research is to develop a Geological Information System(GIS) in order to store, manage and display geochemical data observed from references of recently domestic granite. There is still no use in geochemical and mineralogical information such as REE(rare earth element), trace elements, mode data(modals or mineral composition) and major elements. Therefore, we need to construct the standardized database system for the analytical data of granites through the verification of its data in South Korea. To construct the information system for geochemical and mineralogical information of granites in South Korea. Firstly, we collected the existing research data related digital map data. Secondly, we extract granite polygons to digital geological map and convert the polygon to points in South Korea. Thirdly, we considered both database schema and symbols of REE elements, trace elements, modal data and major mineral. Fourthly, we carried out all sorts of process to build granite database for GIS statistic analysis and visualization.

중부 경기교육과 동남부 옥천변성대의 각섬암에 대한 지화학적 비교 연구

나기창(Ki Chang Na),정원석(Won Seok Cheong) 한국암석학회 2004 암석학회지 Vol.13 No.4

경기육괴 중부지역에 속하는 경기도 양수리 일대의 변성복합체 내에 분포하는 선캄브리아 각섬암과 옥천대의 동남변에 위치하는 경북 문경군 상내리 일대에 분포하는 각섬암에 대하여 주성분 원소, 미량 원소 분석을 통하여 이들 지역의 각섬암류의 성인을 규명하고 화성활동에 대한 지구조적 환경을 해석 및 비교하였다. 분석 결과 두 지역에 분포하는 각섬암은 화성기원으로 사료된다. 원암의 분류에서는 두 지역 모두 소레아이트, 아알칼리, 알칼리질 현무암을 나타내었으며 주로 소레아이트 영역에 해당되었다. Ti-Zr-Y 및 Zr-Nb­Y 자료를 도시하면 일반적으로 경기육괴의 각섬암은 중앙해령내지 화산호 현무암과 같은 해양성 현무암이고, 동남부 옥천대의 각섬암은 판내부 현무암으로 분류되어 두 지역의 생성환경차이가 뚜렷하게 나타난다. 옥천 대의 경우 같은 지역의 기존의 연구 결과와 잘 일치하며, 양수리 각섬암의 경우는 경기육괴 서부 지역의 연구결과와 유사하여 경기 육괴 서부에 분포하는 각섬암과 비슷한 기원 마그마로부터 유래된 것으로 사료된다. 희토류원소의 분석치는 두 지역 모두 LREE가 HREE 보다 높으며 음의 Eu 이상치가 확연하게 나타나지 않아 사장석의 분별정출이 마그마의 기원에 별다른 영향을 주지 않았음을 알 수 있다. The Precambrian amphibolites in the central Gyeonggi massif, Yangsuri, Gyeonggido and southeastern Okcheon metamophic belt, Mungyeonggun, Gyeongsangbukdo, Korea, were studied on the geochemical characteristics of major and trace elements, and discussed petrogenetically and geotectonically. The characteristics of major elements of the amphibolites in these study areas are igeous origin such as tholeiitic-, subalkaline and alkaline basalt. Geotectonic distinction diagrams of trace elements such as Ti-Zr-Y and Zr-Nb-Y show basaltic igneous activity of island arc and mid ocean ridge environment at central Gyunggi massif, and within plate environment at southeastern Okcheon metamorphic belt. This result shows that genetic environments of study areas are different. Especially, origin of amphibolites in central Gyeonggi massif is similar with that of western Gyeonggi massif but different with the amphibolites of Chuncheon area. Genetic environment estimated of fractional crystallization of plagioclase has no particular effect on the origin of magma because value of LREE is higher than that of HREE and Eu anomaly definitely don't be exposed.

경기육괴 서북부 덕적도의 지질

엄현우(Hyunwoo Aum),김윤섭(Yoonsup Kim),정원석(Won Seok Cheong) 대한지질학회 2013 대한지질학회 학술대회 Vol.2013 No.10