청송 세계지질공원 내 백악기 일직층, 점곡층, 사곡층의 쇄설성 저어콘 U-Pb 연령: 퇴적시기와 기원지

채용운,최태진,백인성,김종선,김현주,정훈영,임현수 한국지구과학회 2021 한국지구과학회지 Vol.42 No.1

Detrital zircon U-Pb dating of samples from the Baekseoktan (Iljik Formation), Mananjaam (Jeomgok Formation), and Sinseongri (Sagok Formation) geosites in the Cheongsong Global Geopark were carried out to estimate the depositional age and provenance of the Hayang Group in the Gyeongsang Basin. In the Iljik Formation, Jurassic and Triassic zircons are dominant with minor Precambrian zircons, with no Cretaceous zircon. In contrast, the Jeomgok and Sagok formations show very similar age distributions, which have major age populations of Cretaceous, Jurassic, and Paleoproterozoic ages. The weighted mean ages of the youngest zircon age groups of the Jeomgok and Sagok formations are 103.2±0.3 and 104.2±0.5 Ma, respectively. Results suggest that the depositional ages of the Jeomgok and Sagok Formations are Albian. The detrital zircon age spectra indicate a significant change in provenance between the Iljik and Jeomgok formations. The sediments of the Iljik Formation are thought to have been supplied from nearby plutonic rocks. However, the Jeomgok and Sagok sediments are interpreted to have been derived from relatively young deposits of the Jurassic accretionary complex located in southwest Japan. 경상분지 하양층군의 퇴적시기와 기원지 변화를 밝히기 위해 청송 세계지질공원의 지질명소인 백석탄(일직층), 만안자암(점곡층), 신성리(사곡층) 지역에서 쇄설성 저어콘에 대한 U-Pb 연령측정을 실시하였다. 일직층에서는 백악기저어콘이 발견되지 않고 쥐라기와 트라이아스기의 저어콘이 대부분이며, 선캄브리아 시대의 저어콘은 드물게 산출된다. 반면 점곡층과 사곡층은 백악기와 쥐라기, 고원생대의 저어콘이 우세하며 유사한 연령분포를 보인다. 점곡층과 사곡층의 백악기 저어콘에서 각각 103.2±0.3 Ma와 104.2±0.5 Ma의 가장 젊은 가중평균연령을 구했다. 연구결과에 의하면 점곡층 및 사곡층의 퇴적시기는 앨비안에 해당된다. 쇄설성 저어콘의 연령분포는 일직층과 점곡층 사이에 기원지의 중요한 변화가 있었음을 지시한다. 일직층은 주로 주변의 관입암체에서 퇴적물이 공급된 것으로 보이지만, 점곡층과 사곡층은 일본 남서부의 쥐라기 부가대의 비교적 젊은 퇴적단위로부터 기원한 것으로 해석된다.

국내 천연기념물 현무암체들의 형성시기와 암석학적 특징

채용운,김정빈,하수진,임종덕,임현수 대한자원환경지질학회 2024 자원환경지질 Vol.57 No.4

역사, 학술 및 경관적 우수성을 인정받아 천연기념물로 지정된 지질유산들 중 주상절리, 현무암 협곡, 베개용암, 맨틀 포획암 등의 다양한 현상들을 나타내는 현무암질 암석들의 형성시기와 암석학적 특징을 고찰해 보았다. 연구대상 천연기념물은 추가령 단층계를 따라 분포하는 한탄강현무암의 ‘한탄강 대교천 현무암 협곡’, '포천 한탄강 현무암 협곡과 비둘기낭 폭포', ‘포천 아우라지 베개용암’, 백령도 진촌현무암의 ‘옹진 백령도 진촌리 맨틀포획암 분포지’, 포항 달전현무암의 ‘포항 달전리 주상절리’, 경주 어일현무암의 ‘경주 양남 주상절리군’, 제주 대포동현무암의 ‘제주 중문·대포해안 주상절리대’ 등 총 7곳이다. 이들은 신생대 신진기 마이오세에서 제4기 플라이스토세에 이르는 다양한 연령을 보여주었다. 주원소 조성에서 포천 한탄강현무암은 대체로 조면현무암, 달전현무암은 포노테프라이트, 제주 대포동현무암은 알칼리 계열의 현무암, 어일현무암은 비알칼리 계열의 현무암에 해당하며, 미량원소 조성에서 어일현무암 만 화산호 현무암의 특징을 보이고, 그 외 시료들은 해양도 현무암의 특징을 나타냈다. We investigated the radiometric ages and petrological characteristics of basaltic rocks with columnar joints, basalt gorge, pillow lava, and mantle xenolith, from the geoheritages designated as Natural Monuments of Korea in recognition of their historical, academic, and scenic excellence. A total of 7 Natural Monuments were selected. They are ‘Basalt gorge along Daegyocheon Stream of Hantangang River’, ‘Basalt gorge and Bidulginangpokpo Falls of Hantangang River, Pocheon’, ‘Pillow lava in Auraji, Pocheon’ distributed along the Chugaryeong Fault System, ‘Peridotite xenolith-bearing basalt in Jinchon-ri Baengnyeongdo Island, Ongjin’, ‘Columnar joint in Daljeon-ri, Pohang’, ‘Columnar joint in Yangnam, Gyeongju’, and ‘Columnar joint along Jungmun and Daepo Coasts, Jeju’. They ranged in age from the Cenozoic Neogene Miocene to the Quarternary Pleistocene. Based on the composition of major elements, Hantangang Basalt corresponded to trachybasalt, Daljeon Basalt to phonotephrite, Eoil Basalt to sub-alkaline basalt, and Daepodong Basalt to alkaline basalt. And in the composition of trace and rare earth elements, only Eoil Basalt showed the characteristics of arc basalt, while the others showed the characteristics of oceanic island basalt.

경기도 화성시 우음도 일원의 화강암 암맥군과 U-Pb 연령

채용운,강희철,김종선,박정웅,하수진,임현수,신승원,김형수 한국지구과학회 2022 한국지구과학회지 Vol.43 No.5

The Middle Jurassic granite dike swarm intruding into the Paleoproterozoic banded gneiss is pervasively observed inUeumdo, Hwaseong City, mid-western Gyeonggi Massif. Based on their cross-cutting relationships in a representative outcrop,there are four dikes (UE-A, UE-C, UE-D, UE-E), and depending on the direction, there are three granite dike groups, whichare NW- (UE-A dike), NW to WNW- (UE-C dike), and NE-trending (UE-D and UE-E dikes). These granite dikes aremassive, medium-to coarse-grained biotite granites, and their relative ages observed in outcrops are in the order of UE-A, UE D (=UE-E), and UE-C. The geometric analysis of the dikes indicates that the UE-A and UE-C dikes intrude underapproximately NE–SW trending horizontal minimum stress fields. The UE-A dike, which showed a relatively low averageSiO2 content by major element analysis, is a product of early magma differentiation compared to other dikes; therefore, it isconsistent with the relative age of each dike. The 206Pb/238U weighted mean ages for each dike obtained from SHRIMP zirconU–Pb dating were calculated to be 167 Ma (UE-A), 164 Ma (UE-C), 167 Ma (UE-D), and 167 Ma (UE-E), respectively. Thesamples of the UE-A, UE-D, and UE-E dikes showed very similar ages. The UE-C dike shows the youngest age, which isconsistent with the results of the relative age in the outcrops and major element analysis. Therefore, the granite dikes intrudedinto the Middle Jurassic (approximately 167 and 164 Ma), coinciding with those of the Gyeonggi Massif, where the MiddleJurassic plutons are geographically widely distributed. This result indicates that the wide occurrence of the Middle Jurassicplutons on the Gyeonggi Massif was formed as a result of igneous activity moving in the northwest direction with theshallower subduction angle of the subducting oceanic plate during the Jurassic. 경기육괴 중서부에 위치한 화성시 우음도 일대에는 고원생대 호상편마암을 관입하고 있는 중기 쥐라기의 화강암 암맥군이 발달한다. 우음도 일대의 대표 노두에서 야외 횡절관계를 근거하면 4개의 암맥들(UE-A, UE-C, UE-D,UE-E)로 구분되며, 방향성에 따라서는 북서 방향(UE-A 암맥), 북서 내지 서북서 방향(UE-C 암맥), 북동 방향(UE-D 및UE-E 암맥)의 3개의 암맥군으로 나타난다. 이들 화강암 암맥들은 괴상의 중립~조립질의 흑운모 화강암으로 야외에서관찰된 이들의 상대연령은 UE-A, UE-D (=UE-E), UE-C 순으로 젊어진다. 또한 암맥들의 기하학적 분석으로부터 UE A 및 UE-C 암맥은 대략 북동-남서 방향의 최소수평응력장 하에서 관입한 것으로 판단된다. 주원소 분석에 의한 SiO2평균 함량에서 비교적 낮은 값을 보인 UE-A 암맥은 다른 암맥들보다 초기 마그마 분화의 산물임을 지시하여 암맥들의상대연령과도 부합한다. SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대측정으로부터 구한 암맥별 206Pb/238U 누적평균연령은 각각 약 167Ma (UE-A), 164 Ma (UE-C), 167 Ma (UE-D), 167 Ma (UE-E)로 UE-A, UE-D, UE-E 암맥들은 매우 유사한 연령을보이며 이들 암맥 중 가장 세립인 UE-C 암맥은 가장 젊은 연령을 나타내어 야외에서 관찰한 상호 횡절관계에 의한 상대연령과 주원소 분석 결과와도 일치한다. 따라서 연구지역의 화강암 암맥들은 중생대 중기 쥐라기(약 167 Ma와 164Ma)에 짧은 시간 간격을 두고 다양한 화강암질 마그마가 관입한 결과이며, 이들 관입 시기는 지리적으로 중기 쥐라기암체들이 널리 분포하고 있는 경기육괴의 심성암체들과 일치하는 연령이다. 따라서 연구지역의 화강암 암맥군은 지구조적으로 쥐라기 동안 섭입하는 해양판의 얕아지는 섭입각과 함께 북서 방향으로 이동하는 화성활동의 결과로 형성되었음을 의미한다.

Detrital zircon U-Pb ages of the uppermost Jinju Formation in the Natural Monument No. 534 ‘Tracksite of Pterosaurs, Birds, and Dinosaurs in Hotandong, Jinju’, Korea

채용운,임종덕,김정빈,김경수,하수진,임현수 한국지구과학회 2020 한국지구과학회지 Vol.41 No.4

LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating was conducted to constrain the timing of fossil formation and the depositional age of the uppermost Jinju Formation located in Natural Monument No. 534 (Tracksite of Pterosaurs, Birds, and Dinosaurs in Hotandong, Jinju), and 87 Cretaceous, 1 Precambrian, and 2 Jurassic zircons were obtained from 90 valid analytical points. Most Cretaceous zircons were found to have a youngest graphical peak age of ca. 106.5 Ma, suggesting the depositional age of the uppermost Jinju Formation. Based on this study and previous works, the average sedimentation rate of the Jinju Formation was calculated to be approximately 0.17-0.31 mm/year in the Milyang Subbasin, and the Cretaceous zircons of the uppermost Jinju Formation seem to have originated mainly from the western or northwestern parts of the Gyeonggi Massif. Unlike the Nakdong and Hasandong formations of the Sindong Group, most zircons analyzed in the uppermost Jinju Formation were Cretaceous. This suggests that volcanic activity occurred in the area closer to the Gyeongsang Basin due to the roll-back of subducting paleo-Pacific Plates during the Jinju period.

백악기 무주분지의 쇄설성 저어콘 U-Pb 연대를 이용한퇴적시기와 퇴적물 기원지 연구

채용운,김유희,하수진,임현수 한국지구과학회 2024 한국지구과학회지 Vol.45 No.1

전라북도 무주군에 분포하는 백악기 무주분지의 퇴적시기 및 퇴적물의 기원지를 파악하기 위해 쇄설성 저어콘U-Pb 연대측정을 수행하였다. 시료는 설천응회암(SCT), 방이리층(BYR), 길왕리층의 고방층원(GWR-G), 서창층원(GWR-S),북창층원(GWR-B), 적상산층(JSS)으로 총 6개가 채취되었다. 연대측정 결과 무주분지의 퇴적층은 약 105.6-90.4 Ma에걸쳐 퇴적되었고, 지질시대로는 알바절에서 투로니아절에 해당한다. 무주분지 서쪽에 분포하는 방이리층과 길왕리층 고방층원 시료에서 각각 약 94.4 Ma와 89.6 Ma의 단일 저어콘 최소연령이 확인되어, 기존에 길왕리층 역암을 기준(암층서)으로 설정된 상대연령에 대해 추가연구를 통한 재확인이 필요하다. 그리고 무주분지를 채우고 있는 대부분의 퇴적물들이 무주분지와 인접한 제한된 지역에서 공급되었을 것으로 판단된다. Detrital zircon U-Pb dating was performed to determine the depositional age and provenance of sediments inthe Cretaceous Muju Basin in Muju-gun, Jeollabuk-do. Six samples were collected from the Seolcheon Tuff (SCT),Bangyiri Formation (BYR), Gobang Member of the Gilwangri Formation (GWR-G), Seochang Member of the GilwangriFormation (GWR-S), Bukchang Member of the Gilwangri Formation (GWR-B), and Jeogsangsan Formation (JSS). Basedon the dating results, the sedimentary strata of the Muju Basin were deposited for approximately 105.6-90.4 Macorresponding to the Albian to Turonian. The youngest single zircon ages of about 94.4 Ma and 89.6 Ma were confirmedin the samples from the Bangyiri Formation and the Gobang Member of the Gilwangri Formation, respectively, distributedin the western part of the Muju Basin. The relative and numerical ages previously estimated based on thelithostratigraphic correlation of the Gilwangri conglomerate need to be revisited in further research. The results alsosuggest that most of the sediments filling the Muju Basin were supplied from a limited area adjacent to the basin.

전남 고흥지역에 분포하는 두원층과 고흥응회암의 저어콘 U-Pb 연대

채용운,하수진,김정빈,김경수,임현수 대한지질학회 2019 지질학회지 Vol.55 No.5

The zircon U-Pb dating was performed to determine the maximum depositional age of the Cretaceous Duwon Formation and the eruption age of the Goheung Tuff, which are located in the Goheung area, the southern part of the Korean peninsula. The Duwon sandstone yields a youngest 206Pb / 238U weighted mean age of 123.1 ± 1.1 Ma(n=12), and the 206Pb/238U weighted mean ages of the lowermost and uppermost parts of the Goheung Tuff are 85.6 ± 0.23 Ma and 86.4 ± 0.71 Ma, respectively. Considering our age-dating results together with previous workers, the Duwon Formation is interpreted to have been deposited at ca. 123 Ma (Aptian), and can be correlated with the Nakdong Formation of the Sindong Group in the Gyeongsang Basin. The eruption age of the Goheung Tuff is considered to be ca. 86 Ma, the boundary between the Coniacian and Santonian. Unlike other regions of the Milyang Subbasin, there is a long time gap of ca. 37 Myr between the Duwon Formation and Goheung Tuff, suggesting that the basin history of the Goheung area was different from the Milyang Subbasin. 한반도 남부에 위치한 고흥지역에 분포하는 백악기 두원층과 고흥응회암의 지질연대를 구하기 위해LA-MC-ICP-MS 및 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대를 측정했다. 분석결과 두원층 사암에서 약 123.1±1.1 Ma (n=12)인 가장 젊은 백악기 저어콘의 206Pb/238U 가중평균연대를 구했고, 고흥응회암의 최하부와 최상부에서는각각 85.6 ± 0.23 Ma와 86.4 ± 0.71 Ma의 206Pb/238U 가중평균연대를 얻었다. 연대측정 결과와 기존 연구결과를 함께 고려하면 두원층은 하부 백악기 앱티안 시기인 약 123 Ma에 퇴적되었으며, 경상누층군 신동층군의 낙동층의 퇴적시기와 대비된다. 고흥응회암은 후기 백악기 코니아시안과 산토니안의 경계 시기인 약 86 Ma에 분출된 것으로 판단된다. 밀양소분지의 다른 지역과는 달리 고흥지역의 두원층과 고흥응회암 사이에는 약 37 Myr의 긴 시간적 공백이 존재하며, 이는 고흥지역의 분지 진화사가 달랐다는 것을 지시한다.

쇄설성 저어콘 지질연대학에서 다차원 척도분석법(MDS)의 효과적 적용: 경상분지 밀양소분지 남부 지역 사례연구

채용운(Yong-Un Chae),최태진(Taejin Choi),김정빈(Cheong-Bin Kim),김경수(Kyung Soo Kim),하수진(Sujin Ha),임현수(Hyoun Soo Lim) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

최근 분석기술 및 장비의 발달로 쇄설성 저어콘 지질연대학 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다. 이에 따라 쇄설성 저어콘 연대 자료들이 증가하고 있으며, 이는 빅데이터 기반의 다중 시료 연구로 이어진다. 한반도에서 가장 큰 백악기 경상분지에서도 다양한 층준과 지점들에서 쇄설성 저어콘 연대측정 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 축적된 자료들의 객관적 해석을 위해 다양한 통계처리법들이 이용된다. 다차원 척도분석법(Multidimensional Scaling, MDS)도 다중 시료를 이용한 유사도 평가방법 중 하나로 주로 Kolmogorov-Smirnov 검정을 이용해 시료들 간 유사도를 거리로 표시한 직관적 도표로 보여주며, 쇄설성 저어콘 지질연대학에서 가장 많이 사용되는 통계적 기법 중 하나다. 최근에는 MDS가 다양한 지역의 쇄설성 저어콘 분석에 활용되고 있다. 연구 지역인 경상분지에서도 MDS를 적용한 연구가 수행되었지만, 지금까지 MDS를 활용한 퇴적물 기원지 연구 대부분은 분석한 모든 일치연대(concordant age populations)가 통계 처리에 이용되었다. 이는 연구자에 의한 별도의 처리과정이 없기 때문에 주관이 개입되지 않는 장점이 있다. 그러나 모든 일치연대를 MDS에 적용하는 것은 오히려 시각화된 결과의 복잡성을 증가시킬 수 있기 때문에 결과를 보다 명확하게 보여줄 수 있는 효율적인 적용 방안이 필요하다. 이번 연구에서는 밀양소분지 지역의 연대측정 자료들을 종합해 퇴적물의 기원지 변화와 방대한 쇄설성 저어콘 연대자료들의 유사도를 객관적이고 시각적으로 나타낼 수 있는 MSD 기법의 효율적인 적용 방안에 대해 토의하고자 한다. 연구결과는 지금까지 막연하게 제시되었던 경상분지 퇴적물 기원지 변화에 관한 보다 명확한 시공간적 변화과정을 제시함과 동시에 최근 축적된 쇄설성 저어콘 연대자료를 처리할 때 많이 이용되는 MDS 기법을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 사례를 제시할 수 있을 것으로 보인다.

잠재적 지질명소의 가치평가

채용운(Yong-Un Chae),하수진(Sujin Ha),임현수(Hyoun Soo Lim) 대한지질학회 2016 대한지질학회 학술대회 Vol.2016 No.10

고흥지역 백악기 두원층 퇴적물의 기원지: 전기 백악기 저어콘들의 새로운 공급기작

채용운(Yong-Un Chae),하수진(Sujin Ha),최태진(Taejin Choi),김정빈(Cheong-Bin Kim),김경수(Kyung Soo Kim),임현수(Hyoun Soo Lim) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

전라남도 고흥지역 북부에는 전기 백악기에 퇴적된 두원층이 북북동-남남서 방향으로 길이 약 15 km, 너비 약 5 km로 길게 분포한다. 두원층은 선캄브리아 시대 지리산편마암복합체를 부정합으로 충적선상지에서 망상하천으로 전이되는 환경에서 퇴적되었다(Cho, 2000). 퇴적시기는 두원층 하부에서 약 123 Ma로 보고되었고, 시층서적으로 경상분지 낙동층과 대비된다(Chae et al ., 2019). 두원층을 구성하는 퇴적물의 기원지에 관해서는 Cho (2000)에 의한 고유향 분석을 통해 대체로 서쪽에서 동쪽 방향으로 우세하다고 보고되었으나 기원지 범위(분포)에 관한 자료는 전무하다. 이번 연구에서는 두원층 퇴적물의 기원지와 공급기작을 밝히기 위해 두원층의 다양한 위치에서 5개 사암시료를 채취 후 쇄설성 저어콘의 형태학적 특징 분석과 LA-MC-ICP-MS U-Pb 절대연령을 측정했다. 시료 당 100점을 분석해 총 495개의 유효분석점을 얻었고, 저어콘들의 연대는 선캄브리아 시대 약 73%, 고생대 약 2%, 중생대 약 25%의 비중으로 나타났다. 이들 중 백악기 저어콘들을 제외한 나머지 저어콘들은 대부분 두원층 분포지역의 북서 또는 서쪽에 위치하는 영남육괴와 옥천대 남서부지역에서 유래되었음을 알 수 있었다. 백악기 저어콘들은 총 16개로 전체의 약 3%이며, 연령의 범위는 약 127-118 Ma로 나타났다. 이 기간은 저각섭입하는 해양판으로 인해 한반도 내 마그마 활동 휴지기로 알려진 시기와 일치한다. 그러나 동일시기의 중국 동부지역에서는 활발한 화성활동으로 인해 화산활동 또한 활발했고 지금과 마찬가지로 편서풍이 우세했기에 상대적으로 동부에 위치한 현재의 한반도 지역에 화산분출물을 공급했을 가능성이 있다. 또한 백악기 저어콘들이 다른 지질시대의 저어콘들에 비해 크기가 작다는 점 그리고 한반도 내 마그마 휴지기와 일치하는 연령을 나타내는 백악기 쇄설성 저어콘 εHf (t)값의 범위가 북중국지괴의 값과 잘 일치한다는 점들도 위 가능성을 지지한다.

고흥지역 두원층과 고흥응회암의 저어콘 U-Pb 연대

채용운(Yong-Un Chae),하수진(Sujin Ha),최태진(Taejin Choi),김정빈(Cheong-Bin Kim),김경수(Kyung Soo Kim),김석진(Seok Jin Kim),임현수(Hyoun Soo Lim) 대한지질학회 2018 대한지질학회 학술대회 Vol.2018 No.10