The Journal of the Petrological Society of Korea (암석학회지)

The Petrological Society of Korea (한국암석학회)
권호 표지

Petrochemical Study on the Cretaceous Volcanic Rocks in Kageo island, Korea

가거도(소흑산도)의 백악기 화산암류에 대한 암석화학적 연구

  • 김진섭 (부산대학교 지질학과) ;
  • 백맹언 (부경대학교 지구환경과학부) ;
  • 성종규 (부산대학교 지질학과)
  • Published : 1997.06.01
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Abstract

This study reports the results about the petrography and geochemical characteristics of 10 representative volacanic rocks. The Cretaceous volcanic rocks distributed in the vicinity of the Kageo island composed of andesitic rocks, dacitic welded tuff, and rhyolitic rocks in ascending order. Sedimentary rock is the basement in the study area covered with volcanic rocks. Andesitic rocks composed of pyroclastic volcanic breccia, lithic lapilli tuff and cryptocrystallin lava-flow. Most dacitic rocks are lapilli ash-flow welded tuff. Rhyolitic rocks consists of rhyolite tuff and rhyolite lava flow. Rhyolite tuff are lithic crystal ash-flow tuff and crystal vitric ash-flow tuff with somewhat accidental fragments of andesitic rocks, but dacitic rocks. The variation of major and trace element of the volcanic rocks show that contents of $Al_2O_3$, FeO, CaO, MgO, $TiO_2$ decrease with increasing of $SiO_2$. On the basis of Variation diagrams such as $Al_2O_3$ vs. CaO, Th/Yb vs. Ta/Yb, and $Ce_N/YB_N$ vs. $Ce_N$, these rocks represent mainly differentiation trend of calc-alkaline rock series. On the discriminant diagrams such as Ba/La and La/Th ratio, Rb vs. Y + Nb, the volcanic rocks in study area belongs to high-K Orogenic suites, with abundances of trace element and ternary diagram of K, Na, Ca. According to the tectonic discriminant diagram by Wood, these rocks falls into the diestructructive continental margin. K-Ar ages of whole rocks are from andesite to rhyolite $97.0{\pm}6.8~94.5{\pm}6.6,\68.9{\pm}4.8,\61.5{\pm}4.9~60.7{\pm}4.2$ Ma, repectively. Volcanic rocks in study area show well correlation to the Yucheon Group in terms of rock age dating and geochemcial data, and derived from andesitic calc-alkaline magma that undergone low pressure fractional crystallization dominated plagioclase at <30km.

본역의 지질은 백악기 경상누층군의 퇴적암, 이를 관입 또는 분출한 중성화산암류, 산성화산암류 및 제 4기 충적층으로 구성된다. 중성화산암류는 화성쇄설화산각력암, 석질화산력응회암, 안산암용암으로 구성되며, 산성화산암류는 데사이트질용결응회암 및 유문암용암, 유문암질응회암으로 구성된다. 본 연구에서는 중성 및 산성 화산암류에 대해 암석기재학적 연구와 신선한 시료 10개에 대한 암석화학적 특성을 고찰하고, K-Ar법에 의한 절대연대 측정을 실시하였다. 현미경 관찰에서 안산암용암은 사장석이 주 반정광물로 나타나며, 기질은 미정질 내지 은미정질로서 반정광물과 동일한 필로택시틱 조직을 보인다. 안산암질각력암은 퇴적암 및 안산암의 자력 암편을 포함한다. 테사이트질용결응회암은 현저한 파라택시틱 조직을 보이며, 유문암용암은 유상구조를 잘 보여 주고, 안산암의 암편을 함유하고 용결구조가 현저한 화산력용결응회암이 나타나는데, 유문암용암에서 기질의 함량은 80.9~ 89.3%에 이른다. 주 반정광물은 사장석이며 부분적으로 녹염석, 녹니석, 방해석, 제오라이트, 푸로필라이트 등으로 2차 변질되어 나타난다. 본역의 화산암류는 Norm값에 의한 Q-A-P 도표에서 현무암질안산암, 안산암, 데사이트, 유문암의 일련의 분화과정을 나타내고 대부눈 칼크알칼리 계열에 속한다. 화산암류의 화학조성은 $SiO_2$ 함량이 57.61~75.40 %이며, MgO, CaO, $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$, $Ti_2$, MnO, $P_2O_5$ 등은 $SiO_2$함량이 증가함에 따라 연속적으로 증가하는 경향을 보인다. 주성분원소 및 미량 원소의 변화도에서 안산암질에서 유문암으로 분화되는, 즉 마그마의 정출 분화 특징을 뚜렷이 보여준다. REE 양상 및 spider 도표에서 일정한 분화 경향을 보이며 나란하다. spider 도표에서 본역의 화산암류는 Th, La, Nd, Gd 등이 부화되어 있으며, Ba, Nb, Sr, Hf, Zr 등이 결핍되어 있는 특징을 나타낸다. 안산암에서 유문암으로 분화가 진행될수록 Cs, Sr, Eu이 점차 결핍되는 경향이, Th가 증가하는 경향이 있고, Ba, Nb, Sr, Eu의 부(-)의 이상값이 점차 커지는 경향을 보인다. 희유 원소의 변화 경향에서 안산암과 중성 암맥, 데사이트와 유문암의 경향이 서로 일치함을 볼 수 있다. 주성분 원소 및 미량 원소 함량 변화는 본역의 화산암이 안산암으로부터 일연의 분별결정작용 산물임을 암시하며, 또한 $Al_2O_3$와 CaO 함량의 관계도, Th/Yb 비에 대한 Ta/Yb 비의 관계도, $Ce_N/Yb_N$ 대 $Ce_N$의 관계도에 따른 판별에서도 분별결정작용의 경향을 따르고 있다. 본역의 화산암은 $K_2O$, $Na_2O$, CaO 삼각도에서 도호의 영역에, Ba/La비, La/Th비에 의한 판별도에서 조산대의 high-K suite에 속한다. Rb 대 (Y+Nb)의 판별도 및 Hf-Th-Ta 지구조 판별도에서 지판이 침강 섭입하는 지판 경계부(destructive plate margin) 중 화산호의 조구적 영역에 도시된다. 본역의 화산암을 생성시킨 마그마는 $Al_2O_3$와 CaO 함량의 관계도, mode에서 나타나는 사장석 반정, 분화가 진행될수록 부의 Eu 이상이 증가하는 것 등에서 사장석의 분별이 우세한 분별결정작용을 거쳤음을 알 수 있다. 안산암질암을 관입한 중상 암맥에서 측정한 암석 년령은 $97.0{\pm}6.8~94.5{\pm}6.6$, 데사이트질암은 $68.9{\pm}4.8,\61.5{\pm}4.9~60.7{\pm}4.2$Ma으로 측정되었고, 이것은 백악기 유천층군과 대비되며, 백악기 유천층군 암석의 지화학적 자료와 본역 화산암의 지화하적 자료는 판별도 등에서 같은 영역에 도시된다.

Keywords

References

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