Petrological Study on the Seolcheon Tuff in the Yeongnam Massif, Muju

영남육괴내 무주 설천응회암의 암석학적 연구

Kim, Min-Seok;Yun, Sung-Hyo;Koh, Jeong-Seon
김민석;윤성효;고정선

  • Published : 20080400

Abstract

Lithological, petrochemical properties and tectonic setting of the Seolcheon Tuff in Muju-gun, were studied by field survey and geochemistry of major, trace, and rare earth elements. Seolcheon Tuff, the late Cretaceous volcanic rocks, are distributed in the middle part of Yeongnam massif. The Seolcheon Tuff is composed of pyro-clastic breccia, tuff breccia and crystal lapilli tuff. According to the nomenclature for the Seolcheon Tuff based on modal composition, the Seolcheon Tuff is vitric tuff and welded ash-flow tuff with welding foliation. From the major element analysis, SiO2 contents of Seolcheon Tuff ranges 69.2 to 77.9wt.%. The variations of major elements show that contents of Al2O3, Fe2O3t, MnO, CaO, and MgO dispersed slightly and decrease with increasing of SiO2, but K2O contents are almost constant, Na2O dispersed and decreased slightly. According to TAS diagram and AFM diagram, the Seolcheon Tuff is calc-alkaline. On the discrimination diagrams such as K2O versus SiO2, the Seolcheon Tuff belongs to High-K rocks series. The trace element compositions and REE patterns of the Seolcheon Tuff, which are characterized by a high LILE/HFSE ratio and enrichments in LREE, suggest that they are typical of continental margin arc calc-alkaline volcanic rocks produced in the subduction environment. On the discrimination diagrams, the Seolcheon Tuff fall into discriminant fields for the continental margin arc.

본 연구에서는 영남육괴의 중부에 해당하는 전라북도 무주군 지역에 분포하는 백악기 설천응회암의 야외산상에서의 특성, 암상 변화와 분포 양상을 검토하고, 암석기재석 특징과 주원소, 미량원소, 희토류원소의 분석을 통한 암석화학적 특성을 파악하고, 조구조적 위치를 고찰하였다. 설천응회암은 화성쇄설각력암, 응회각력암 및 결정라필리응회암으로 구성되며, SiO2의 성분 범위는 69.2~77.9 wt.%로 유문암질 회류응회암이다. SiO2 함량이 증가함에 따라 Al2O3, Fe2O3t, MnO, CaO, MgO 성분은 약간 분산되는 듯하나 전체적으로 점진적으로 감소하며, K2O는 거의 일정하며, Na2O는 다소 분산되나 약간 감소하는 변화경향을 나타낸다. TAS 성분도와 AFM도에서 설천응회암은 칼크-알칼리암 계열에 속하며, K2O-SiO2 분류도에서 고-K 영역에 속한다. 미량원소와 희토류원소 패턴에서, 설천응회암은 HFSE에 대한 LIL원소의 비가 높고, LREE가 부화되어 지판의 침강ㆍ섭입에 관련된 대륙연변호 칼크-알칼리암 계열 화산암의 지화학적 특징을 잘 나타내고 있다.

Keywords

References

  1. 김상욱, 이영길, 1981, 유천분지 북동부 백악기 화산암류의 화산암석학 및 지질구조, 광산지질, 14, 35-49
  2. 김영라, 2004, 영남육괴 남서부에 분포하는 백악기 화산암류에 대한 암석학적 연구, 부산대학교 대학원 이학박사학위논문, 164 p
  3. 김용준, 이창신, 김희남, 황인호, 1999, 목포지역에 분포하는 백악기 화성암류의 암석화학과 지질시대, 한국지구과학회지, 20, 505-519
  4. 김용준, 조등룡, 박영석, 1989, 거창지역에 분포하는 중생대 화성암류에 대한 연령과 주원소 광물의 화학조성, 광산지질, 22, 117-127
  5. 김향수, 고정선, 윤성효, 2003, 부산 백양산 지역의 백악기 화산-심성암류에 대한 암석학적 연구, 암석학회지, 12, 32-52
  6. 박계헌, 1996, 무주지역 대리암의 Pb-Pb 연대, 암석학회지, 5, 84-88
  7. 박봉순, 이윤종, 1969, 한국지질도 무풍도폭(1:50,000). 한국지질조사소, 34 p
  8. 박정웅, 이용일, 1997, 백악기 무주분지의 층서 재정립, 지질학회지, 33, 65-77
  9. 원종관, 이문원, 이재만, 1991, 법성포지역의 백악기 화산활동에 관한 연구, 지질학회지, 27, 416-433
  10. 원종관, 이문원, 노진환, 이해경, 1994, 통리분지에서의 백악기 화산활동, 지질학회지, 30, 543-562
  11. 유인창, 최선규, 위수민, 2006, 한반도 동남부 백악기 경상분지의 형성과 변형에 관한 질의, 자원환경지질, 39, 129-149
  12. 윤성효, 1988, 화산 환상화성암복합체의 발달사 및 콜드론 구조, 지질학회지, 24, 267-288
  13. 윤성효, 1993, 의성분지 중앙부 금성산 화산암복합체의 화산활동과 콜드론 구조, 지질학회지, 29, 309-323
  14. 윤성효, 1998, 한국 남동부 유천화산암분포지에 위치하는 백악기 화산암복합체의 암석학 및 화산활동사, 한국지구과학회지, 19, 408-424
  15. 윤성효, 황인호, 1988, 전남 고흥반도에 분포하는 화산암류의 화산층서 및 암석학적 연구, 광산지질, 21, 335-348
  16. 윤성효, 상기남, 1994, 경상분지 남부의 백악기 화산암복합체의 콜드론구조 및 지질년대, 한국지구과학회지, 15, 376-391
  17. 윤성효, 장현정, 고정선, 1996a, 전라남도 순천시 득량면 첨산 화산함몰체에 대한 암석학적 연구, 한국지구과학회지, 17, 93-108
  18. 윤성효, 고정선, 김영라, 1996b, 부산 남부일원의 안산암질 화산암류에 대한 암석학적 연구 -송도-다대포지역을 중심으로-, 한국지구과학회지, 17, 472-488
  19. 윤성효, 이준동, 이상원, 고정선, 서윤지, 1997, 거제도 화산암의 암석학적 연구, 암석학회지, 6, 1-18
  20. 윤성효, 고정선, 김영라, 김현숙, 2000a, 유천화산암분포지 동남부 대운산 화산함몰체의 화산-심성암류에 대한 암석학적 연구, 지질학회지, 36, 295-312
  21. 윤성효, 이문원, 고정선, 김영라, 한미경, 2000b, 경상분지 동북부 보경사화산암체의 암석학적 연구. 한국지구과학회지, 21, 595-610
  22. 이광식, 정창식, 박계헌, 장호완, 1997, 무주 지역 각섬암의 지구화학 및 Sm-Nd 동위원소 연구, 자원환경지질, 30, 313-320
  23. 이대성, 남기상, 1969, 한국지질도 장기리도폭(1:50,000). 한국지질조사소, 33 p
  24. 이문원, 원종관, 김광호, 1992, 경기 육괴 내에서의 백악기 화산활동과 암석학적 연구: -갑천, 음성 및 공주 분지를 중심으로-, 지질학회지, 28, 314-333
  25. 이병주, 김정찬, 김유봉, 조등룡, 최현일, 전희영, 김복칠, 1997, 광주지질도폭(1:25만). 한국자원연구소, 82 p
  26. 이상만, 김상욱, 진명식, 1987, 남한의 백악기-제3기 화성활동과 지구조적 의의, 지질학회지, 23, 338-359
  27. 이승구, 김용제, 김건한, 2005, 영남육괴 중부 무주 지역에 위치하는 선캠브리아기 화강편마암 및 앰피볼라이트 시추코아의 Sm-Nd 연대 및 지구화학적 특징, 암석학회지, 14, 127-140
  28. 주승환, 1986, 영남육괴의 Rb-Sr 연대측정연구 ( III), 예천-원양, 무주-거창지역 화강암질편마암류 및 화강암류의 Rb-Sr 연대측정, 한국동력자원연구소, KR-86-2-17, 1-28
  29. 황상구, 김상욱, 1994a, 밀양-양산지역 백악기 화산암류의 암석학적 연구 (I): 암석조구조적 위치, 지질학회지, 30, 229-241
  30. 황상구, 김상욱, 1994b, 밀양-양산지역 백악기 화산암류의 암석학적 연구 (II): 암석성인, 지질학회지, 30, 563-577
  31. Brown, G.C., Thorpe, R.S. and Webb, P.C., 1984, The geochemical characteristic of granotoids in contrasting arc and comments on magma sources. Journal of Geological Society of London, 141, 413-426 https://doi.org/10.1144/gsjgs.141.3.0413
  32. Gill, J.B., 1981, Orogenic andesites and plate tectonics. Springer, Berlin, 390p
  33. Gradstein, F.M., Ogg, J.G., Smith, A.G., Bleeker, W. and Lourens, L.J., 2004, A new geologic time scale, with special reference to Precambrian and Neogene. Episodes, 27, 2, 83-100
  34. Henderson, P., 1984, Rare earth elements geochemistry. Elsevier Science Pub. Co. Inc., 510p
  35. Irvine, T.N. and Baragar, W.R.A., 1971, A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Science, 8, 523-548 https://doi.org/10.1139/e71-055
  36. Kuno, H., 1968, Differentiation of basalt magmas. In: Hess H.H. and Poldervaart A. (eds.), Basalts: The Poldervaart treatise on rocks of basaltic composition. Vol. 2. Interscience, New York, 623-688
  37. Le Maitre, R.W., 1989, A propose by the IUGS subcomission on the systematics of igneous rocks for a chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali silica (TAS) diagram. Australian Journal of Earth Science, 31, 243-255
  38. Pearce, J.A., Harris, N.B.W. and Tindle, A.G., 1984, Trace element discrimination diagram for the tectonic interpretation of granitic rocks. Journal of Petrology, 25, 956-983 https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956
  39. Sun, S.S. and McDonough, W.F., 1989, Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Saunders, A.D. and Norry, M.J. (eds.), Magmatism in the Ocean Basin. Geological Society Special Publication, 42, 313-345 https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19
  40. Wilson, M., 1989, Igneous petrogenesis. Unwin Hyman, London, 153-190, 466p
  41. Winchester, J.A. and Floyd, P.A., 1977, Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile element. Chemical Geology, 20, 325-343 https://doi.org/10.1016/0009-2541(77)90057-2
  42. Wood, D.A., 1980, The application of a Th-Hf-Ta diagram to problems of tectonomagmatic classification and to establishing the nature of crustal contamination of basaltic lavas of the British Tertiary volcanic province. Earth and Planetary Science Letters, 50, 11-30 https://doi.org/10.1016/0012-821X(80)90116-8