강원도 양양 지역에 분포하는 섬장암에 대한 암석화학적 연구

국문 초록 (Abstract)

경기육괴 북동부에 위치하는 강원도 양양군 서면 장승리 일원에는 시대미상의 섬장암류가 양양철광 중앙부를 중심으로 남북방향을 장축으로 하는 타원체로 분포한다. 본 연구지역의 섬장암은 선캄브리아기의 편마암내에 발달한 단층대와 접촉해 있으며, 북부에는 중생대 화강암류의 관입에 의해 그 규모가 크게 축소된다. 양양지역에 분포하는 섬장암의 암석화학적 특성을 고찰하기 위하여 야외지질조사를 통해 채취한 시료 중 18개의 시추코어 및 노두 시료에 대해 박편제작과 편광현미경 관찰 등을 통한 암석기재 및 주성분원소, 미량원소 및 희토류원소에 대한 지화학 분석을 실시하였다.
연구지역의 섬장암은 회색 또는 담홍색의 암색을 나타내며, 조직은 주로 반상을 보이나 간혹 괴상을 나타내기도 한다. 전체적인 암색은 알칼리장석의 함유량에 따라 지배되어, 장석에 의한 전체적인 암색을 보인다. 반정의 크기 또한 보편적인 크기에서 신장되어 크게 발달되어 있는 것 등 다양한 범위를 나타낸다. 또한 편광현미경으로 살펴보면 주 구성광물은 알칼리장석(정장석, 미사장석), 사장석, 각섬석, 흑운모 등이며, 부 구성광물로는 석영, 스핀, 인회석, 저어콘, 불투명광물을 비롯하여 2차광물인 견운모, 녹니석, 녹렴석 등이 수반되며, 그리고 시추 코어 시편에서는 방해석의 세맥 등도 관찰된다.
각 주성분 원소의 변화 경향을 살펴보면 SiO2의 함량증가에 따라 TiO2, Fe2O3T, MnO, MgO, CaO, P2O5는 뚜렷하게 감소하는 경향을, Al2O3, Na2O는 명확하지는 않으나 감소하는 경향을, K2O는 증가하는 경향을 보인다. 미량원소의 성분변화는 V, Sc, Ba, Zn, Sr, Ni, Co, Cr, Y는 SiO2 증가에 따라 감소하고, Rb, Th, U, Pb는 증가하는 경향을 보여준다. 따라서 이들 주성분 원소, 미량 원소들의 함량변화에 대한 경향성은 단일암체의 분화경향에 잘 일치됨을 알 수 있다.
양양지역의 섬장암 시료들을 QAP diagram에 도시하여 IUGS에 의해 분류해 보면 섬장암과 석영섬장암 영역에 해당된다. 섬장암의 희토류원소 패턴도에서 보이는 희토류원소의 거동을 보면, 모든 시료에서 La에서 Sm까지는 급격한 감소를 보이며, Gd에서 Lu까지는 완만한 감소추세와 Eu 부(-)이상을 뚜렷하게 나타낸다. Eu의 부(-)이상과 표준화값 등으로 보아 장석의 분별결정작용이 있었음을 나타낸다.
SiO2에 대한 Na2O+K2O의 상관 관계도에서 Alkaline series에 해당되며, AFM 삼각도에서는 전형적인 칼크-알카리 계열에 도시된다. 대표시료의 Al 포화지수(Molar A/CNK)는 0.91∼1.1로서 대부분의 시료들이 중알루미나형(Metaluminous)에서 점진적으로 고알루미나형(Peraluminous)으로 변화하여 분화가 진행될수록 더 알루미나화 됨을 볼 수 있다. A/CNK vs. A/NK의 상관도에서도 대부분의 시료가 중알루미나형에서 고알루미나형으로 도시되며, I-type 영역에 포함되며, I-type 암석의 특징과 연구지역 섬장암의 지화학적 특징이 잘 일치하는 것을 알 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The rocks in the vicinity of the Yangyang iron mine consist of Pre-Cambrian gneiss and metasediments, syenite of unknown age, and intrusive rocks of Cretaceous period, which are mainly controlled by NNE-and EW-trending faults. Syenites distributed in the periphery of metasediments and surrounded by gneisses were intruded by Cretaceous granitic rocks in the northeastern part.
Syenites of grey or pink color can be classified texturally into porphyritic foliated, porphyritic massive, foliated and massive. Syenite rock samples from prospecting drill cores and outcrops were studied thoroughly in petrography and geochemistry. Major rock-forming minerals are alkali feldspars, plagioclase, amphibole and biotite, which correspond to syenite or quartz syenite in the IUGS classification scheme, and accessories are quartz, sphene, apatite, zircon, opaques and some secondary minerals such as sericite, chlorite, epidote and etc.
The Harker's diagrams of major oxide abundances vs SiO2 contents reveal regular variation trends for all syenites, where with increasing of SiO2 contents Al2O3, TiO2, Fe2O3T, MgO, CaO and P2O5 contents decrease systematically but K2O content tend to decrease. Abundances of V, Sc, Ba, Zn, Sr, Ni, Co, Cr and Y display decreasing patterns with the increase of SiO2 content, while those of Rb, Th, U and Pb vary in an increasing trend.
Syenite samples show a relatively uniform pattern of weakly negative Eu anomalies and an enrichment pattern of light REE's compared with heavy REE's. Various petrochemical diagrams such as Na2O+K2O vs SiO2, AFM, A/CNK vs A/NK and others for syenites in the study area show that syenites in the Yangyang area are assigned to alkaline to alkaline series and I-type granites. Conclusively the syenites in the Yangyang area can be suggested to be derived from an igneous origin and evolved through alkali feldspar differentiation.

Key Words: syenite, petrography, geochemistry

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 지질개요 4
• 3. 연구방법 8
• 3.1. 예비조사 8
• 3.2. 야외지질조사 8
• 3.3. 암석시료채취 9
• 3.4. 박편제작 9
• 3.5. 편광현미경 관찰 11
• 3.6. 모드분석 11
• 3.7. 암석의 화학 분석 11
• 4. 암석기재 13
• 4.1. 야외지질조사 13
• 4.2. 현미경관찰 17
• 4.3. 모드분석 22
• 5. 암석화학 25
• 5.1. 주원소 25
• 5.2. 미량원소 31
• 5.3. 희토류원소 39
• 6. 고찰 44
• 7. 결론 51