Abstract

In the Cheongju-Minwon area which occupies the middle part of the Ogcheon Metamorphic Belt, three metamorphic events(M1, M2, M3) had occurred. Intermediate P/T type M2 regional metamorphism formed prevailing mineral assemblages in the study area. Low PIT type M3 contact metamorphism occurred due to the intrusion of granites after M2 metamorphism. M1 metamorphism is recognized by inclusions within garnet. During M2 metamorphism, the metamorphic grade increased from the biotite zone in the southeastern part to the garnet zone in the northwestern part of the study area. This result is similar to the metamorphic evolution of the southwestern part of the Ogcheon Metamorphic Belt. Garnets in the garnet zone are classified into two types; Type A garnet has inclusions whose trail is connected to the foliation in the matrix and Type B garnet has inclusion rich core and inclusion poor rim. Type A garnet formed in the mica rich part with crenulation cleavage whereas Type B garnet formed in the quartz rich part with weak crenulation cleavage. In some outcrops, two types garnets are found together. Compared to the rim of Type A garnet, the rim of Type B garnet is lower in grossular and spessartine contents but higher in almandine and pyrope contents. In some Type B garnets, the inclusion poor part is rimmed by muddy colored or protuberant new overgrowth. In the inclusion poor part and new overgrowth, a rapid increase in grossular and decrease in spessartine is observed. However, the compositional patterns of Type A and B are similar; Ca increases and Mn decreases from core to rim. Two types garnets formed mainly due to the difference of bulk chemistry instead of metamorphic and deformational differences. The metamorphic P-T conditions estimated from Type A garnets are 595-690 OC15.7-8.8 kb, which indicates M2 metamorphism is intermediate P/T type metamorphism. On the other hand, a wide range of P-T conditions is calculated from Type B garnets. The P-T conditions from most Type B garnet rims are 617-690 OC16.2-8.9 kb which also indicates an intermediate P/T type metamorphism. However, at the rim part with flat end or weak overgrowth, grossular content is low and 573-624OC14.7-5.8 kb are estimated. The P-T conditions calculated from plagioclase and biotite inclusions in garnet are 460-500 0C/1.9-3.0 kb. The P-T conditions from rim part with weak overgrowth and inclusions within garnet, indicate that low P/T type M1 regional metamorphism might have occurred before intermediate P/T type M2 regional metamorphism. The P-T conditions estimated from samples which had undergone low PIT type M3 metamorphism strongly, are 547-610 0C/2.1-5.0 kb.

청주-미원지역에 분포하는 중부 옥천변성대에서는 세 번의 M1, M2, M3 변성작용이 인지된다. 본 연구지역에서 가장 우세하게 나타나는 것은 중압형의 M2 변성작용이다. 저압형의 M3 변성작용은 중압형의 M2 변성작용후 관입한 화강암의 주변부에서 일어났다. 그리고 M2 변성작용 이전의 M1 변성작용은 석류석내의 포획물에 의하여 인지되었다. M2 변성작용시기의 변성정도는 흑운모+백운모+녹니석+사장석+석영의 광물조합을 보이는 남동부의 흑운모대에서 석류석+흑운모+백운모+사장석+석영$\pm$십자석($\pm$남정석\ulcorner)고아물조합을 보이는 북서부의 석류석대로 증가한다. 이는 옥천변성대 남서부재역에서 보고된 변성진화과정과 유사하다. 석류석대의 석류석은 포획물들이 기질의 운모류와 연결되는 방향성을 보여주는 것(A형)과 중심부에는 다량의 포획물이 존재하나 외각부는 포획물이 거의 없는 것(B형)으로 구분된다. A형 석류석은 주로 이질 성분이 높으며 파랑벽개가 잘 발달한 변성이질암에서 나타나며 B형 석류석은 사질 성분이 높으며 파랑벽개가 미약한 변성이질암에서 주로 나타난다. 석류석대의 일부 노두에서는 두 형태의 석류석이 함께 나타나며 B형 석류석 외각부는 A형 석류석 외각부에 비해 알만딘, 파이로프의 함량이 높고 스페서틴과 그로슐라의 함량이 낮은 것을 보여준다. 일부 B형 석류석에서는 포획물이 거의 없는 외각부에 어둡고 탁한 색을 띠거나 외각부와 동일한색을 띠는 돌기형 석류석이 과성장(overgrowth)한다. B형 석류석에서 포획물이 없는 부분이나 과성장한 부분들에서는 급격한 그로귤라의 증가와 스페서틴의 감소현사이 나타난다. 석류석 형태의 차이에 관계없이 연구지역에서 나타나는 석류석은 중심부에서 외각부로 갈수록 Ca의 함량은 증가하고, Mn의 함량은 감소하는 누대구조를 보인다. 두 다른 형태의 석류석은 변성 또는 변형작용의 시기차이 보다는 주로 원암의 차이에 의해 발생하였다. A형 석류석을 가지고 있는 암석에서 계산된 변성온도-압력을 종합하면 595-69$0^{\circ}C$/5.7-8.8kb로 M2 변성시기에 중앙형의 광역변성작용이 일어났음을 지시한다. B형 석류석은 A형에 비하여 다양한 변성온도-압력을 지시하고 있다. B형 석류석에서 측정된 변성온도-압력은 대체적으로 617-69$0^{\circ}C$/6.2-8.9kb로 역시 중앙형의 M2 변성환경을 지시하고 있으나 과성자이 미약한 부분에서는 그로슐라 함량이 낮고 573-624$^{\circ}C$/4.7-5.8kb의 온도-압력이 계산된다. 또한 석류석내의 사장석과 흑운모의 포획물로부터 계산된 온도-압력은 460-50$0^{\circ}C$/1.9-3.0kb이다. B형 석류석에서 과성장이 미약한 부분으로부터 구한 온도-압력과 흑운모, 사장석의 포획물에서 구한 온도-압력은 중압형의 M2 변성작용 이전에 저압형의 M1 광역변성작용이 일어났을 가증성을 지시한다. M2 변성작용 이후에 일어난 저압형의 M3 변성작용을 강하게 받은 시료로부터 계산된 온도-압력 조건은 547-61$0^{\circ}C$/2.1-5.0kb이다.

Keywords

• 옥천변성대;
• 청주-미원;
• 변성진화과정;
• A형 석류석;
• B형 석류석;