Petrochemistry and Geologic Structure of Icheon Granitic Gneiss around Samcheog Area, Korea

삼척지역 이천화강편마암의 암석화학과 지질구조

  • Cheong Won-Seok (Department of Earth & Environmental Sciences, College of natural Science, Chungbuk National University) ;
  • Cheong Sang-Won (Department of Sciences Education, College of Education, Chungbuk National University) ;
  • Na Ki-Chang (Department of Earth & Environmental Sciences, College of natural Science, Chungbuk National University)
  • 정원석 (충북대학교 자연과학대학 지구환경과학과) ;
  • 정상원 (충북대학교 사범대학 과학교육과) ;
  • 나기창 (충북대학교 자연과학대학 지구환경과학과)
  • Published : 2006.03.01

Abstract

Metamophic rocks of Samcheog area, northeastern Yeongnam massif, was studied petrochemically. This area includes Precambrian Hosanri Formation (schists and gneisses) and granitoid (Icheon granitic gneiss, leucocratic granite and Hongjesa granite), Cambrian sedimentary rocks, and Cretaceous sedimentary and acidic volcanic rocks. Hosanri formation is composed of quartz+plagioclase+K-feldspar+biotite+muscovite+granet${\pm}$cordierite${\pm}$sillimanite. Mineral assemblage of biotite granitic gneiss, which is massive granodioritic rock with weak foliation, is similar to Hosanri formation. According to mineral assemblages, metamorphic rocks of studied area can be divided into two metamorphic zones (garnet and sillimanite zones). From Icheonri area, major, trace and rare earth element data of biotite granitic gneiss and luecocratic granite suggest that source rock is politic rocks of Hosanri formation and source magma was formed by anatexis and experienced fractionation of plagioclase. Trace element diagram show collisional environment such as syn-collisional, volcanic arc granite. Orientation of faults in study area have three maximum concentrations, $N54^{\circ}\;W/77^{\circ}\;SW,\;N49^{\circ}\;W/81^{\circ}\;NE\;and\;N10^{\circ}\;W/38^{\circ}\;NE$. Structure analysis suggests that faults in study area ware formed by uplift and compression. Faulting age is guessed after Tertiary because some shear joints is developed in dikes to intrusive Cretaceous acidic volcanic rock. Hosanri formation and Icheon granitic gneiss had experienced similar deformation history because they have maximum concentration to foliations, $N89^{\circ}\;E/55^{\circ}\;SE\;and\;N80^{\circ}\;E/45^{\circ}\;SE$, respectively.

영남육괴 북동부에 위치하는 삼척시 남부의 영남육괴 변성암류 중에서 흑운모화강편마암(이천화강편마암)에 관하여 암석화학적인 연구를 수행하였다. 이 지역은 호산리 편암 및 편마암류, 이천 화강편마암, 우백질 화강암, 홍제사 화강암, 캠브리아기 퇴적암류, 백악기 퇴적암류 및 산성화산암류로 구성되어 있다. 호산리층은 주로 석영+K-장석+사장석+흑운모+백운모+석류석$\pm$근청석$\pm$규선석으로 구성되어 있다. 이천 화강편마암은 호산리층과 유사한 광물조합을 나타내며 엽리의 발달이 미약한 괴상의 화강섬록암질 암체이다. 이러한 광물조성에 따라 이 지역은 크게 석류석대와 규선석대로 나눌 수 있다. 이천리 지역의 이천 화강편마암과 우백질화강암의 주원소, 미량원소 및 희토류 원소 분석결과는 호산리층이 기원암임을 지시하는 이질기원암의 심용작용에 의해서 형성된 것으로 나타난다. CaO 및 $Al_2O_3$의 경향성과 Rb, Sr, Ba과 같은 미량원소는 마그마 형성 이후에 사장석의 분별정출 작용이 일어났음을 지시한다. 화강암질 암의 형성 환경은 전반적으로 충돌대와 관련된 환경을 지시하여 인근지역의 화강암질암의 생성환경과 일치한다. 전반적인 단층은 $N54^{\circ}\;W/77^{\circ}\;SW,\;N49^{\circ}\;W/81^{\circ}\;NE,\;N10^{\circ}\;W/38^{\circ}\;NE$ 방향의 단층이 현저하다. 단층의 전단감각 및 지형적 형태로 미루어 볼 때, 이 지역은 응기와 횡압력을 동시에 받은 것으로 추측된다 단층 형성연대는 이 지역에 분포하는 암맥류를 단절하는 재활성 절리로 볼 때 제3기 이후일 것으로 보인다. 호산리층과 이천화강편마암 엽리의 최대 집중군은 각각 $N89^{\circ}\;E/55^{\circ}\;SE$$N80^{\circ}\;E/45^{\circ}\;SE$로 나타나 유사한 변형작용을 받았을 것으로 추정된다.

Keywords

References

  1. 김용준, 이대성, 1983, 석포-덕구간에 분포하는 소위 홍제 사화강암의 지질연대와 생성과정에 대한 연구. 광산지질, 16. 163-221
  2. 김용준, 주승환, 조등룡, 1984, 삼척지역에 분포하는 우백 질화강암류의 Rb/Sr 연령에 관한 연구. 광산지질, 17, 231-236
  3. 김정찬, 고희재, 이승렬, 이창범, 최성자, 박기화, 2001, 한국 지질도(1:250,000), 강릉-속초도폭 및 설명서. 한국지질자원연구원, 67p
  4. 김형수, 이종혁, 1995, 분천과 홍제사 화강암질 편마암체의 변성작용. 암석학회지, 4, 61-87
  5. 박계헌, 정창식, 이광식, 장호완, 1993, 태백산지역의 고기 화강암 및 화강편마암류에 대한 납 동위원소 연구. 지질학회지, 29, 387-395
  6. 원종관, 박병권, 이상헌, 1994, 한국지질도(1:50,000), 삼척- 고사리 도폭 및 설명서, 한국자원연구소, 21p
  7. 윤석규, 1967, 한국지질도(1:50,000), 장성 도폭 및 설명서, 국립지질조사소, 18p
  8. 이상헌, 1994, 홍제사 화강암체의 성인 및 암석화학적 연구. 암석학회지, 3, 49-75
  9. 이종혁, 김용준, 최병열, 1993, 한국지질도(1:50,000), 죽변- 임원진 도폭 및 설명서, 한국자원연구소, 20p
  10. 정창식, 이희권, 장병욱, 김정민, 이석훈, 임창복, 이종대, 김연중, 2001, 경북 울진 지역 단층대 단층암에 대한 연대 측정. 지질학회지, 37, 275-392
  11. 정창식, 길영우, 김정민, 정연중, 임창복, 2004, 영남육괴 북동부 죽변지역 신캠브리아기 기반암류의 지구화학적 특징. 지질학회지, 40, 481-499
  12. 주승환, 김성재, 1985, Rb-Sr 법에 의한 영남육괴 연대측정연구(1): 평해, 분천, 김천 화강편마암류 및 화강암류. 동력자원연구소 보고서, 130p
  13. Altherr, R., Holl, A., Hegner, E., Langer, C. and Kreuzer, H., 2000, High-potassium, calc-alkaline I-type plutonism in European Variscides: northern Vosges (France) and Northern Schwarzwald (Germany). Lithos, 50, 51-73 https://doi.org/10.1016/S0024-4937(99)00052-3
  14. Arakawa, Y., Park, K.H., Kim, N.H., Song, Y.S and Amakawa, H., 2003, Geochemistry and tectonic implications of Proterozoic amphibolites in the northeastern part of the Yeongnam massif, South Korea. Island Arc, 12, 180-189 https://doi.org/10.1046/j.1440-1738.2003.00389.x
  15. Batchelor, R.A. and Bowden, P., 1985, Petrogenetic interpretation of granitoid rock series using multicationic parameters. Chem. Geol., 48, 43-55 https://doi.org/10.1016/0009-2541(85)90034-8
  16. Chang, H.W., Turek, A. and Kim, C.B., 2003, U-Pb zircon geochronology and Sm-Nd-Pb isotopic constraint for Precambrian plutonic rocks in the northeastern part of Ryeongnam massif, Korea. Ceochem. Jour. 37, 471-491 https://doi.org/10.2343/geochemj.37.471
  17. Chappell, B.W., White, A.J.R., 1974. Two constrating granite types. Pacific Geol., 8, 173-174
  18. Cheong, C.S., Kwon, S.T. and Park, K.H., 2000, Pb and Nd isotopic constraints on Paleoproterozoic crustal evolution of the northeastern Yeongnam massif, South Korea, Precam. Res., 102, 207-220 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(00)00066-8
  19. Debat, P., Nikiema, S., Mercier, A., Lompo, M., Bèziat, D., Bourges, F., Roddaz, M., Salvi, S., Tollon, F and Wenmenga, U., 2003, A new metamorphic constraint for the Eburnean orogeny from Paleoproterozoic formations of the Man shield (Aribinda and Tampelga countries, Burkina Faso). Precam. Res. 123, 47-65 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(03)00046-9
  20. Herron, M.M., 1988. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data. Jour. Sed. Petrol. 58, 820-829
  21. Hong, Y.K., 1992, Petrogeneses and evolution of early Proterozoic granitic rocks in the northeastern Ryeongnam Massif, Korea. J. Geol. Soc. Kor., 28, 571-589
  22. Keskin, M., 2002, FC-modeler: a $Microsoft^{\circledR}$ $Excel^{\copyright}$ spreadsheet program for modeling Rayleigh fractionation vectors in closed magmatic systems. Computer & Geoscience, 28. 919-928 https://doi.org/10.1016/S0098-3004(02)00010-9
  23. Kim, J.M. and Cho, M.S, 2003, Low-pressure metamorphism and leucogranite magmatism, northeastern Yeongnam Massif, Korea: Implication for Paleoproterozoic crustal evolution. Precam. Res., 122, 235-251 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(02)00213-9
  24. Kwon, Y.W., Oh, C.W. and Kim, H.S., 2003, Granulitefacies metamorphism in the punggi area, northeastern Yeongnam Massif, Korea and Its tectonic implication for east Asia. Precam. Res., 122, 253-273 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(02)00214-0
  25. Le Fort, P., Cuney, M., Deniel, C., France-Lanord, C., Sheppard, S.M.F., Upreti, B.N., and Vidal, P., 1987, Crustal generation of the Himalayan leucogranites. Tectonophysics, 134, 39-57 https://doi.org/10.1016/0040-1951(87)90248-4
  26. Lee, S.G., Shin, S.C., Jin, M.S., Ogasawara, M. and Yang, M.K., 2005, Two Paleoproterozoic strongly peraluminous granitic plutons (Nonggeori and Naedeokri granites) at the northeastern part of Yeongnam massif, Korea: geochemical and isotopic constraints in east Asian crustal formation history. Precam. Res., 139, 101-120 https://doi.org/10.1016/j.precamres.2005.06.006
  27. Lee, S.M., Kim, H.S., and Oh, I.S., 1986, Metamorphic petrology of Precambrian gneisses in Samcheok-Jukbyeon area. Jour. Geol. Soc. Kor., 22, 257-277
  28. Mason, B. and Moore, C.B., 1982, Principles of geochemistry. John Wiley & Sons, 4th ed. 42-51
  29. Pearce, J.A., 1996, Sources and settings of granitic rocks. Episodes. 19, 120-125
  30. Pearce, J.A., Harris, N.B.W., and Tindle, A.G., 1984, Trace element discrimination diagram for the tectonic interpretation of granitic rock. Jour. Petrol. 25, 956-983 https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956
  31. Sun, S.S. and McDonough, W.F., 1989, Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes in Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. Special Publication, 42, 131-345
  32. Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985. The continental crust: its composition and evolution. Blackwell, Oxford, 312p
  33. White, J.R., and Chappell, B.W., 1977, Ultrametamorphism and granitoids genesis. Tectonophyics. 43, 7-22 https://doi.org/10.1016/0040-1951(77)90003-8