내도둔층의 변성시기와 그 층서지구조적 의미

Abstract

대천해수욕장 부근의 변성퇴적암층 노두에서는 천매암, 변성사암, 변성역암으로 주로 구성되어 나타난다. 이런 층들은 남포층군에 속한다. 서천 지역의 내도둔층 또한 천매암, 변성사암, 변성역암으로 구성되며, 또한 남포층군의 변성퇴적암층과 연결되기도 한다. 내도둔과 대천지역의 변성퇴적암층 모두 중간등급의 광역변성작용을 나타내는데, 남포층군의 퇴적암층 대부분이 상당한 변성작용의 특징을 보이지 않는다. 연구지역 변성퇴적암층의 몇몇 노두와 주요 변성광물과 전암 화학분석의 조성으로 이런 암석들의 변성작용 특성들을 정한다. 흑운모의 K-Ar 연대측정은 변성시기를 결정하고 남포층군과 이런 층들 사이의 관계를 나타낸다. 대천해수욕장과 서천지역의 내도둔층으로부터 얻은 변성퇴적암들의 주성분원소 분석은 퇴적암 분류도에서 셰일과 장석질사암(arkose), 와케(wake), 준장석사암(subarkose)에 표시되며, 저변성도 암석에 관한 화학적 분류도에서는 천매암, 변성이질암, 준편암, 편암 영역에 표시된다. 변성광물군은 석영-흑운모-석류석이다. 흑운모의 Fe/(Mg+Fe)함량은 0.6∼0.8, Al(VI)함량은 2∼3이다. 특히, 석류석은 대천지역의 천매암 내에서 주로 산출된다. 석류석의 (Ca-Mn)-Mg-Fe 조성은 중앙에서 가장자리로 갈수록 Mn 함량이 체계적으로 감소하는 종형의 점진적인 누대구조를 보이며, Fe와 Mg의 함량은 석류석의 가장자리로 갈수록 증가한다. 이런 누대구조는 석류석이 변성작용을 받는 동안 계속적으로 성장했음을 지시한다. 사장석은 대천지역의 암석에서만 제한적으로 산출되는데, 특징적인 누대구조는 관찰되지 않으며 An26-36 범위의 성분변화를 나타낸다. 흑운모-석류석 지온계를 이용한 변성온도는 500∼550℃이다. 이 온도는 연구지역이 저각섬암상 변성작용을 경험했다는 것을 지시한다. 흑운모 K-Ar 연대측정결과에 따르면 122∼144 Ma이다. 이러한 결과는 변성작용을 받은 후에 교란작용이나 재평형의 증거들이 관찰되지 않으므로 변성연대로 해석할 수 있다. 또한 Jeon et al.(2007)이 보고한 남포층군의 형성(180 Ma) 이후, 약 40∼60 Ma 동안 연구지역의 변성작용이 지속되었음을 지시한다.

Outcrops of metasedimentary fomations that mainly consist of phyllite, meta-sandstone and meta-conglomerate occur in around Daecheon beach regions. These formations belong to Baekunsa Formation of Nampo Group. Naedodun Formations in the Seocheon area also consist of phyllite, meta-sandstone and meta-conglomerate and could be correlated with sedimentary formations of Nampo Group. Both meta-sedimentary formations of Nadodun and Daecheon areas appear to suffered from medium-grade regional metamorphism whereas most sedimentary formations of Nampo Group do not show characteristics of substantial metamorphism. In this study, field investigations on several outcrops of these meta-sedimentary formations and chemical analyses of compositions of major metamorphic minerals and whole-rocks were carried out to reveal metamorphic characteristics of these rocks. K-Ar dating of biotites was also obtained to get the age of metamorphism and to reveal the relationship between these formations and Nampo Group. Major element analyses of meta-sedimentary rocks from Daecheon beach and Naedodun formations in the Seocheon area are plotted within the shale, arkose, wake, subarkose filed in chemical classification diagram of sedimentary rocks and plotted within in phyllite, metapelite, paraschist and schist field in chemical classification diagram of metasedimentary rocks. Typical metamorphic mineral assemblages are quartz-bibotite-garnet. Fe/(Mg+Fe) content of biotite is 0.6~0.8, Al(VI) values are 2~3. Specifically, garnets often appear in the phyllite of Daecheon area. (Ca+Mn)-Mg-Fe composition of garnets show typical bell-shape progressive zoning in which Mn content systematically decreases from core to rim and Fe and Mg content increase to the edge of garnet. This zoning pattern indicates that garnets progressively grew during the metamorphism. Plagioclases limitedly occur in Daecheon area and their compositions are An26-36 without considerable zoning. Metamorphic temperatures calculated with biotite-garnet geothermometers are 500∼550℃. It indicates that the study area experienced low amphibolite facies metamorphism. Results of K-Ar age dating show the ages of 122∼144 Ma. It is interpreted as the metamorphic age because there are no obvious evidences of disturbance process or resetting after the metamorphism of the age. Also this result indicates that metamorphism of the study area occurred about 40∼60 Ma after the formation of Nampo Group whose formation age was obtained from detrital zircon by the previous study (Jeon et. al., 2007).