The primary component magnetizations of hematite of Late Carboniferous and Early Triassic red beds of the Pyeongan Supergroup, in the Okcheon zone, southern part of the Korean Peninsula : paleomagnetic and rock magnetic studies

국문 초록 (Abstract)

한반도는 동아시아의 형성에 있어서 지구조적으로 매우 중요한 위치를 점하고 있으나, 쥬라기 이전의 암석들이 대단히 복잡한 구조운동 및 변형작용을 받았기 때문에 동아시아의 지체구조에 대하여 지난 사반세기에 걸쳐서 국제 지질학계에 많은 논란을 일으켜 왔다. 고지자기학적 연구에 있어서도 쥬라기 이전의 암석들이 강한 재자화작용을 받고 있어서 각 시대의 암석 형성 시기에 획득한 1차 자연잔류자화 성분을 규명이 절실히 요구되어 왔다. 한편, 적색층내에 흔히 포함되는 쇄설성 적철석은 산화환경 및 열에 안정된 자성 광물로서, 수십년간 쇄설성 적철석의 잔류자화는 전세계적으로 지질시대에 걸친 대륙복원에 지대한 기여를 하여 왔다. 하지만, 일부 구미 학자들은 그들의 면밀한 열소자 및 화학소자 실험 결과, 과거 1차자화로 여겨져 왔던 쇄설성 적철석의 잔류자화는 암석형성 이후 여러 원인에 의해 형성되는 2차적 화학잔류자화와의 분리가 열소자의 방법으로는 불가능하고 오직 화학소자방법에 의해서만 이들의 분리가 가능하다고 주장하고(화학소자방법은 열소자방법에 비하여 수배에서 수십배의 시간이 소요 됨), 쇄설성 적철석으로부터 구한 종전의 많은 연구 결과들에 대하여 커다란 논쟁이 있어왔다.
본 연구에서는 쇄설성 적철석을 포함하는 후기 고생대 적색층에 대한 단계별 열소자와 병행하여 면밀한 자성광물학 및 현미경 분석을 통하여, 적철석의 1차자화에 관한 논쟁을 규명하고, 이의 연구 결과로부터 동아시아 지체구조 해석을 위한 자성광물학의 이론적 기반을 마련하는 데에 그 목적을 두고 있으며 그 내용은 아래와 같다.
한반도 남부에 분포하는 옥천대북동부의 평안누층군의 속하는 후기 석탄기(308 Ma) 및 후기 페름기-전기 삼첩기(245 Ma)의 적색층으로부터 열소자방법에 의하여 높은 unblocking 온도를 갖는 자화성분을 분리하는데에 성공했다. 이들 적색층에는 크게 3종류의 적철석의 자화가 발견 및 규명되었으며, 고온(후기 석탄기의 Hh와 후기 페름기-전기 삼첩기의 Hh'). 중온(Hm), 저온(Hs)의 unblocking 온도를 나타낸다. 고온성분과 중온성분은 빈번히 최대 680℃ 이상까지 중첩되어 나타나며, 이들의 통계적 분리를 위해서는 670℃ 이상에서 3℃ 내지 5℃의 세밀한 간격으로 단계별 열소자 실시가 요구된다는 것이 밝혀지게 되었다. 각 성분에 대한 습곡실험 결과, 고온, 중온 및 저온성분은 각각 적색층이 습곡되기 이전, 도중 및 이후에 획득된 잔류자화임이 규명되었다.
본 암류에 대한 현미경 관찰에 의하면, 적색층내의 적철석에는 역시 3종류의 다른 type이 존재하는 것이 발견되었다. 첫 번째는 쇄설성 specularite(Type A)이고, 두 번째는 비정질 specularite(Type B)이며, 그리고 세 번째는 pigment(Type C)이다. Type A의 대부분은 martite이고 장경 수십㎛의 크기를 가지며 Type B나 C보다 먼저 형성된 것임을 확인되었다. 이는 Type A가 나타내는 잔류자화가 고온(Hh 혹은 Hh')성분임을 시사하며 퇴적 당시 혹은 직후의 지구자기장을 나타내는 1차자화임이 규명되게 되었다. 또한 적색층에서 보편적으로 나타나는 type B 및 C는 각각 중온(Hm) 및 저온(Hs)에 해당하며, 공히 2차자화임이 명백하게 되었고 이는 잔류자화의 습곡실험 결과와도 일치하였다.
이상과 같이 본 연구로부터 얻어진 첫 번째 결론은 암석자기학적 관점으로부터 1차자화인 쇄설성 적철석의 잔류자화가 면밀한 열소자의 방법에 의한다면 2차적 화학잔류자화와의 분리가 가능함을 통계적 방법을 사용하여 증명하였고, 이는 이제까지의 논란의 대상이었던 적철석 자료의 대륙복원 무용설을 불식시키게 되었다.
또한 두 번째 결론은 영남육괴를 기반으로 하는 북동부 옥천대에 있어서, 후기 석탄기의 자화방향은 편각 255.5°, 복각 -2.4°(a95=20.8°) 이고, 후기 페름기-전기 삼첩기의 방향은 편각 271.9°, 복각 -33.4°(a95=20.8°)로써, 당시의 지구자기장이 지금과는 반대의 극성을 갖고 있었음을 고려할 때, 영남육괴는 후기 석탄기 때에는 적도 근방의 위치에, 후기 페름기-전기 삼첩기에는 북위 18.2에 위치하여 영남육괴가 지금보다는 훨씬 남쪽에 있었음을 시사하여 준다. 이는 후기 고생대의 대륙의 복원 자료와 대비하여 볼 때, 영남육괴는 당시의 곤드와나 대륙의 북쪽에 속하였음을 지시하여 주며, 이는 중국 대륙들의 연구 결과(곤드와나 기원설)와 일치를 보인다.