한반도 동남부의 주단층대에 의해 구분된 지질블록별 백악기-고제3기 화강암의 차별적 냉각-지열 이력 = 피션트랙 열연대학적 증거

국문 초록 (Abstract)

한반도 동남부의 주단층으로 구분된 지질블록별 백악기-고제3기 화강암체의 피션트랙(FT) 열연대학적 기록은 차별적인 냉각사와 후기 지열사를 입증한다. 대부분 화강암체에는 관입후 단조로운 냉각패턴(J 자-형)이 그대로 보존되어 있으며, 일부 백악기 암체는 300℃ 등온선의 리셋 후 재냉각된 복잡한 패턴(N 자-형)을 기록한다. 각 암체의 온도구간별 차별적 냉각속도는 상대적 암체규모, 모암종류에 따른 초기 열손실, 후기화성활동 존재와 근접성 등에 따라 설명된다. 큰 규모의 저반상 암체의 경우에도 단일 암체 내에서 위치에 따라 각 등온선별 냉각연대는 대체로 부합된다. 양산단층을 가로질러 양쪽에 인접한 두 암체의 유사한 냉각연대는 그들이 거대한 수평변위 이전의 동시대 관입체임을 입증한다. 양산/동래단층 등 주단층대를 따라 국지적으로 기록된 후기 지열상승 범위는 인회석 부분안정영역(70-125℃)에 달했으며 200℃에는 미치지 못하였다. 양산-울산단층 교차점의 파쇄대 내 강한 변질증거는 FT 스핀연대(31Ma)가 전기 올리고세에 단층교차점을 포함한 포항-감포블록의 구조적 침강에 따른 290℃ 이상의 지온상승에 의한 리셋 후 재냉각연대임을 지시하며, 한편 일치된 FT 저콘 및 인회석연대(24Ma)는 올리고세 말기에 동일 지역의 급작스런 구조적 융기에 관련된 200-105℃ 등온선의 급작스런 냉각을 암시한다. 300-200-100℃ 등온선별 냉각연대가 울산단층 동쪽(포항-감포 블록)에서 서쪽보다 현저하게 낮은 경향(FT 스핀 및 K-Ar 흑운모=19%; FT 저콘=20%; FT 인회석=27%)은 훨씬 뒤에 관입한 고제3기 암체의 늦은 냉각시점 때문이며, 후기 지열영향으로 부분감소된 인회석연대가 반영되었기 때문이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Fission-track (FT) thermochronological records from SE Korean Cretaceous-Paleogene granitic plutons in different fault-bounded blocks reveal contrasting cooling and later thermal histories. Overall cooling patterns are represented by a monotonous (J-shaped) curve in most plutons except some Cretaceous granites retaining a complicated (N-shaped) path due to post-reset re-cooling. Discriminative cooling rates over different temperature ranges can be explained for individual plutons with respect to relative pluton sizes, differences in initial heat loss depending on country rocks, and the presence and proximity of later igneous activity. Even within a single batholith, cooling times for different isotherms were roughly contemporaneous with respect to positions. Insignificant deviations in cooling ages from two different plutons in succession across the Yangsan fault may suggest their contemporaneity before major horizontal fault movement. The extent of later thermal rise recorded locally along the Yangsan and Dongnae fault zones were reached the Apatite Partial Stability Zone (70-125℃), but did not exceed 200oC. Thermal alteration from fractured zones in the Yangsan-Ulsan fault junction may suggest a thermal reset above 290℃ resulting a complete reset in FT sphene age (31 Ma), caused by a tectonic subsidence in Early Oligocene. A consistency in FT zircon/apatite ages (24 Ma) may imply a sudden rapid cooling over 200-105℃, plausibly related to the abrupt tectonic uplift of the Pohang-Gampo Block including the fault junction in Late Oligocene. A remarkable trend of lower cooling ages for 300-200-100℃ isotherms (i.e., 19% for FT sphene and K-Ar biotite; 20% for FT zircon; 27% for FT apatite) from the east of the Ulsan fault (Pohang-Gampo Block) comparing to the west of the fault may be attributed to retarded cooling times from the Paleogene granites and also reflected by their partially-reduced apatite ages due to later thermal effects.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 서언
• 지질학적 배경
• 연구방법
• 결과
• 화강암체의 냉각-지열사
• 토의
• 결언
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 대한지질학회(Geological Society of Korea), "한국의지질" 시그마프레스 802-, 1999

2 신성천, "한국 심성암 동위원소 연대지도(1:1,000,000)" 한국자원연구소 1995

3 진명식, "한국 동남부지역 화강암류의 휫션트랙 및 K-Ar 연령 : 화성활동사와 지체구조적 의의" 한국동력자원연구소 57-98, 1991

4 이윤종, "한국 경상남도 언양도폭 및 북서부울산도폭 지역산 화강암질암의 K-Ar 연대" 9 : 127-134, 1976

5 신성천, "피션트랙 연대에 기반한 한국 동남부 포항-장기-어일분지의 기반암과 화산암의 연대층서 고찰" 12 : 2012

6 조규환, "울산단층대의 단층활동에 수반된 열수변질작용 시기" 대한자원환경지질학회 34 (34): 583-593, 2001

7 장태우, "양산단층대의 단층작용 과정과 단층비지의 K-Ar 연령" 20 : 25-37, 1999

8 황병훈, "양산단층 주변에 분포하는 화강암질암의 암석학적 연구:양산단층의 수평 변위량" 대한지질학회 40 (40): 161-178, 2004

9 박희인, "상라광산의 연-아연 광화작용" 30 : 1-14, 1994

10 진명식, "부산부근 창기 휘수연 광화대에 대한 지화학 및물리탐사연구" 한국동력자원연구소 151-181, 1981

11 장태우, "동래단층 지역 단층비지의 생성과정과 K-Ar 연령" 8 : 175-188, 1998

12 한국자원연구소(Korea Institute of Geology, Mining andMaterials: KIGAM), "대한지질도(1:1,000,000)" 1995

13 조등룡, "남한의 중생대 화강암에 대한 각섬석 지압계와 지각 두께의 진화" 30 : 41-61, 1994

14 김종선, "남한의 백악기-제3기초 화강암과 마그마 혼합 : 시공간적 변화와 지구조적 의미(다중 슬랩 윈도우 모델)" 한국암석학회 21 (21): 203-216, 2012

15 이상만, "남한의 백악기-제3기 화성활동과 지구조적 의의" 23 : 338-359, 1987

16 정창식, "남한 지역 현생 화강암류의 연대측정 결과 정리" 한국암석학회 21 (21): 173-192, 2012

17 박계헌, "고생대말-신생대초 기간에 일어난 한반도의 주기적 화성활동" 한국암석학회 21 (21): 193-202, 2012

18 이준동, "경주-감포 일대 화강암체의 암석학적 연구" 9 : 70-83, 2000

19 고정선, "경주 남산일대의 A-형 화강암의 암석학 및 지화학적 특성" 5 : 142-160, 1996

20 엄상호, "경상분지의 경상누층군에 대한 지질 및 지화학적연구" 자원개발연구소 118-, 1983

21 고정선, "경상분지내백악기 화강암류의 정치 깊이에 관한 연구" 21 : 59-66, 2000

22 황병훈, "경상분지 양산단층 주변 화강암류의 SHRIMP-RG 연대와 지구조적 의의(요약문)" 22 : 2008

23 황병훈, "경상분지 남동부에 분포하는 화강암질암의 광물학적 특징" 한국광물학회 17 (17): 365-383, 2004

24 김근수, "경상북도 경주-감포 일원에 분포하는 화강암류의 Rb-Sr연대" 16 : 272-279, 1995

25 윤성효, "감포 일대제3기분지내 화강암체의 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대(요약문)" 118 : 2011

26 Park, T. -H., "ZirconU-Pb ages for Creta-Tertiary granites, south Korea:Implications for spatiotemporal changes in subductionrelatedmagmatism (abstract)" 2005

27 Hwang, B. -H., "Two differentmagma series imply a Paleogene tectonic transitionfrom contraction to extension in the SE Korean Peninsula" 54 : 1284-1295, 2012

28 Hwang, B. -H., "Timing of granitic magma mixing inthe southeastern Gyeongsang Basin, Korea: SHRIMP-RGzircon data" 53 : 1150-1162, 2011

29 Shin, S.-C., "Thermal and uplift historiesof Mesozoic granites in Southeast Korea: new fissiontrack evidences" 2 (2): 104-121, 1993

30 Nishimura, S., "The interpretation of discordantages of some granitic bodies" 8 : 144-164, 1986

31 Reedman, A. J., "The ageof granitoid intrusions and related mineralisation in theChisulryoung Mountain area, south-east Korea: constraintson the age of the Chisulryoung Volcanic Formationand Yucheon Group volcanism" 25 : 51-58, 1989

32 Clague, D.A., "Tertiary PacificPlate motion deduced from the Hawaian-Emperorchain" 84 : 1135-1154, 1973

33 Hwang, B. -H., "Tectonic implication of A-type granites across theYangsan fault, Gigye and Gyeongju areas, southeastKorean Peninsula" 49 : 1094-1102, 2007

34 Hwang, B. -H., "Tectonic evolution of the Gyengsang Basin, southeasternKorea from 140 Ma to the present, based on astrike-slip and block-rotation tectonic model" 50 : 343-363, 2008

35 주승환, "Rb/Sr암석연대 측정연구(유천화강암, 창원화강암, 안동화강암 및 안동화강편마암에 대하여)" 한국동력자원연구소 183-195, 1981

36 주승환, "Rb-Sr 연대측정연구(서산 화강편마암 및 화강암, 평해 온정리 화강암, 기타지역 화강암류)" 자원개발연구소 193-208, 1982

37 Lee, J. I., "Rb-Sr and KArage determinations of the granitic rocks in the southernpart of the Kyeongsang basin, Korea: Implication forcooling history and evolution of granitic magmatism duringlate Cretaceous" 29 : 363-376, 1995

38 Richards, M.A., "Platemotion changes, the Hawaiian-Emperor bend, and theapparent success and failure of geodynamic models" 137 : 19-27, 1996

39 Lee, J. I., "Petrology, Mineralogy and Isotopic Study ofthe Shallow-depth Emplaced Granitic Rocks, SouthernPart of the Kyoungsang Basin, Korea: Origin of MicrographicGranite" Tokyo 1991

40 Jin, M. -S., "Petrology and Geochemistry of the CretaceousGranitic Rocks in Southern Korea" Seoul Nat. Univ. 1981

41 Kim, C.-S., "Petrogenesis of the earlyTertiary A-type Namsan alkali granite in KyongsangBasin, Korea" 1 : 99-107, 1997

42 Hwang, B. -H., "Petrogenesis of the Eonyanggranitoids, SE Korea: new SHRIMP-RG zircon U-Pbage and whole-rock geochemical data" 54 : 51-56, 2012

43 Lee, Y. S., "Paleomagnetismof Tertiary rocks on the Korean Peninsula : tectonicimplications for the opening of the East Sea(Sea ofJapan)" 304 : 131-149, 1999

44 Lee, J. I., "Mineralogy and petrography of the shallowdepthemplaced granitic rocks distributed in the southernpart of the Kyeongsang Basin, Korea" 13 : 176-199, 1992

45 Shin, S. -C., "Meso-Cenozoic Thermo-tectonic Historyof the Southeastern Korean Peninsula Evidenced fromFission Track Thermochronological Analyses" Kyoto Univ. 1992

46 Zhang, Y. -B., "Late Cretaceous volcanic rocks and associatedgranites in Gyeongsang Basin, SE Korea: Theirchronological ages and tectonic implications for cratonicdestruction of the North China Craton" 47 : 252-264, 2012

47 김종선, "LA-ICP-MS에 의한경주지역 화강암류의 U-Pb 저어콘 연령(요약문)" 21 : 2008

48 진명식, "K-Ar 및 휫션트랙 연령 측정에 의한 한국 동남부지역 화강암류의 지열사와 냉각사연구" 한국동력자원연구소 65-105, 1990

49 Lee, J. I., "K-Ar age determination of the granitic plutons inUlsan-Kyeongju area, the mid-eastern Kyeongsang Basin,Korea" 18 : 379-386, 1997

50 Harrison, T.M., "Investigationsof an intrusive contact, northwest Nelson, NewZealand: thermal, chronological and isotopic constraints" 44 : 1985-2003, 1980

51 Hwang, B. -H., "Geometric model of conjugate faulting inthe Gyeongsang Basin, southeast Korea" 27 : TC6015-, 2008

52 Lee, D.S., "Geology of Korea. Geol. Soc. Korea" Kyohak-sa Publ. Co. 514-, 1987

53 Tateiwa, I., "Geological atlas of Chosen (Korea),No.10, Keishu (Gyeongju) sheet (scale 1:50,000)" GeologicalSurvey of Chosen(in Japanese) 1929

54 Tateiwa, I., "Geological atlas of Chosen (Korea), No.2,Ennichi (Yeonil), Kuryuho (Guryongpo) and Choyo (Joyang/Gampo) sheets (scale 1:50,000)" Geological Survey ofChosen (in Japanese) 1924

55 Jin, M. -S., "Geological and isotopic contrasts of theJurassic and the Cretaceous granites in South Korea" 16 : 205-215, 1980

56 Harrison, T. M., "Geochronology and thermalhistory of the Coast Plutonic Complex, near PrinceRupert, British Columbia" 16 : 400-410, 1979

57 Jin, M. -S., "Geochemistry of the Cretaceous to earlyTertiary granitic rocks in southern Korea: Part. I. Majorelements geochemistry" 21 : 297-316, 1985

58 Jin, M. -S., "Geochemistry of the Cretaceous to earlyTertiary granitic rocks in southern Korea: Part II. Traceelements geochemistry" 24 : 168-188, 1988

59 Na, C. K., "Genesis of granitoid batholiths of Okchonzone, Korea and its implications for crustal evolution" Univ. Tsukuba 1994

60 Jin, M. -S., "Fissiontrack dating of apatite from the Jurassic and Cretaceousgranites in South Korea" 20 : 257-265, 1984

61 Wagner, G. A., "Fission track tectonics:the tectonic interpretation of fission track apatiteages" 14 : 263-268, 1972

62 Naeser, C.W., "Fission track annealing inapatite and sphene" 74 : 705-710, 1969

63 Gleadow, A. J. W., "Fission track analysis: a new tool for the evaluationof thermal histories and hydrocarbon potential" 23 : 93-102, 1983

64 Shin, S.-C., "Direct comparison ofzeta calibration constants for fission-track dating by double-checking of two irradiation facilities with differentdegrees of neutron flux thermalization. Chem" 87 : 147-166, 1991

65 Shin, S.-C., "Determination of lowlevels of uranium impurity by fission track registrationusing mica and polycarbonate detectors" 16 : 271-274, 1989

66 Chang, K. -H., "Cretaceous and Early Cenozoicstratigraphy and history of eastern Kyongsang Basin,S. Korea" 26 : 471-487, 1990

67 Wagner, G. A., "Correction and interpretation of fissiontrack ages, In Lecturesin Isotope Geology" Springer-Verlag 170-177, 1979

68 Gleadow, A. J. W., "Confined fission track lengths in apatite: adiagnostic tool for thermal history analysis" 94 : 405-415, 1986

69 Hwang, B. -H., "Cenozoic wrench tectonics and oroclinal bendingin SE Korea" 54 : 642-653, 2012

70 Hwang, B. -H., "Cenozoic strike-slip displacement alongthe Yangsan fault, southeast Korean Peninsula" 49 : 768-775, 2007

71 Jin, M. -S., "Ca, Na, K, Rb, Zr, Nb and Y abundancesof the Cretaceous to early Tertiary granitic rocks in southernKorea and their tectonic implications" 195-209, 1986

72 Fletcher, C.J.N., "Age ofmineralization at Sannae and Ilkwang Mines,Gyeongsang Basin, Republic of Korea" 13 : 71-75, 1977

73 Jin, M. -S., "A relationship between tectonic settingand chemical composition of the Cretaceous graniticrocks in southern Korea" 21 : 67-73, 1985

74 Gleadow, A.J.W, "A naturallong-term annealing experiment for apatite" 5 : 169-174, 1981