옥천대 변성사질암내 쇄설성 저어콘의 U-Pb 연령분포와 퇴적물 기원지

Abstract

Summary

옥천변성대와 태백분지의 대비를 위하여 옥천변성대 변성사질암(비봉지역 변성 사질암, 설옥리층 규암, 옥천 변성대 남서부 해남지역 평안누층군 사암)과 태백분지의 하부 조선누층군 규암(장산규암, 금곡리 규암, 금수산규암)에 대한U-Pb 연대측정과 지구화학 분석을 하였다. SHRIMP를 이용한 저어콘 U-Pb연대측정 결과 비봉지역 변성사질암은 고생대부터 원생대까지의 연대분포를 보이며 비봉지역 “A”층(397±5Ma)과 비봉지역“F”(444±19Ma)층의 가장 젊은 저어콘 일치 연대는 각 층의 퇴적하안을 지시한다. 약 400Ma, 900～1000Ma, 1800Ma 등에서 집중된 연대분포는 대향산 규암층(Lee et al., 2009, Park et al., 2011)이나 태안층(Cho et al., 2007; Cho et al., 2009b., 2010)과 유사하여 이들이 고생대에 동일 퇴적 기원지를 공유한 퇴적분지에서 퇴적되었을 가능성을 시사한다. 고생대층으로 알려진 장산규암은 캄브리아시기에 퇴적되었으며(Cheong et al., 1969) 해남지역의 평안누층군은 식물화석에 의해 상부 고생대층에 해당된다고 알려졌다(Lee et al., 1997; Suh et al., 1986; Kim et al., 2000, 2001). 하지만 두 층에선 약 18억년 이후의 젊은 저어콘 연대가 발견되지 않았다. 이는 이들 고생대층의 퇴적물 기원지에 약 18억년 보다 젊은 화성․변성작용이 없었거나 있었어도 18보다 젊은 쇄설성 저어콘이 퇴적물로 유입되지 않았음을 지시한다. 이러한 연대특성은 옥천대와 영남육괴의 경계를 따라 북동 남서 방향으로 연장되어 금곡리 규암, 금수산규암, 설옥리 규암에서도 나타나 이들이 비봉지역의 변성사질암 층과는 서로 다른 퇴적 기원지에서 유래되었음을 알려준다. XRF로 분석된 옥천대 퇴적암들의 주원소 결과는 3개의 분류도에 도시하여보면 비봉자역 변성사질암과 해안지역 평안누층군 사암을 제외한 대부분의 옥천대 퇴적암들은 Quartzose Sedimentary Provenance와 Passive Margin에 도시된다. 하지만 몇몇의 비봉지역 변성사질암은 Active Continental Margin에 도시되고 Felsic Igneous Provenance.영역에 근접하였다. 이는 비봉지역의 퇴적환경을 깊은 바다와 얕은 바다로 나눈 기존의 연구결과와 일부 일치한다. 또한 하부 조선누층군 규암들은 모두Passive Margin과 Quartzose Sedimentary Provenance에 도시되는대 이것은 하부 조선누층군이 Passive Margin. 퇴적환경에서 퇴적되었을 것이라 제안한 기존의 연구결과와 부합된다. 덧 성장한 하거나 침투한 제노타임이 저어콘과 함께 하부 조선누층군 규암에서 발견되었다. 이 제노타임들은 저어콘이 생성된 이후에 형성되었을 것이라 판단되며 덧 성장한 저어콘은 퇴적암의 퇴적시기를 정밀히 제한 할 수 있을 것이다. 하지만 제노타임의 기원과 생성시기는 아직 확실하지 않다.

Abstract

The Okcheon belt divided into southwestern Okcheon metamorphic belt and northeastern Taebaek basin is located between the Gyeonggi massif and Yeongnam massif and runs NE-SW. In contrast to the relatively well studied Paleozoic Taebaek basin, the Okcheon metamorphic belt, which experienced many metamorphic events, has not been fully established yet for its stratigraphy or timing of deposition. However, some age-unknown formations in the Okcheon metamorphic belt were correlated to Paleozoic by identifying plant fossils and precise absolute age dating recently. In this study, U-Pb age determinations and geochemistry analysis were conducted from the metapsammitic rocks of the Okcheon metamorphic belt(metapsammitic rock of Bibong area, quartzites of Seorokri Formation, sandstones of the Pyeongan Supergroup from Haenam area located at the southwestern extension of the Okcheon belt) and the quartzites of lower Joseon Supergroup(Jangsan, Geumsusan, Geumgukri Quartzite) form Taebaek basin, because of comparison between Okcheon metamorphic belt and Taebaek basin. U-Pb age determinations from the metapsammitic rock of Bibong area which is conducted by SHRIMP show a wide range from Archean to Paleozoic. The youngest zircon concordia ages of Bibong area “A” Formation(397±5Ma) and Bibong area “F” Formation represent the maximum deposition ages of each formation. Determined ages converge on several intervals of ca. 400Ma, 900～1000Ma, and 1800Ma, which is quite similar to the Daehyangsan Quartzite(Lee et al., 2009, Park et al., 2011) and Taean Formation(Cho et al., 2007; Cho et al., 2009b, 2010)(Fig. 29.). The Jangsan Quartzite has been known as Paleozoic strata deposited during the Cambrian period(Cheong et al., 1969) and the Pyeongan Supergroup from Haenam area is well known as upper Paleozoic strata based on abundant index fossils(Lee et al., 1997; Suh et al., 1986; Kim et al., 2000, 2001). But their zircons do not display ages younger than approximately 1.8 billion years in both strata. Such fact indicates that the sediment provenance of these Paleozoic strata might not contain igneous or metamorphic rocks younger then 1.8 billion years. Major elements of the sedimentary rocks of the Okcheon belt data analyzed by XRF were plotted in three diagrams which discriminate the sediment provenances and depositional environments. Most sedimentary rocks from the Okcheon belt fall within the Quartzose Sedimentary Provenance and Passive Margin except the metapsammitic rock of Bibong area and a sandstone of Pyeongan Supergroup from Haenam area. Some metapsammitic rocks of Bibong area are plotted in Active Continental Margin and approached by Felsic Igneous Provenance. It is in accord with the previous studies which suggested that the depositional environment of Bibong area divided into deep sea and shallow sea(Ruy et al.,2003). The quartzite samples from lower Joseon Supergroup are plotted on the Passive Margin and Quartzose Sedimentary Provenance. It is in accord with the previous studies which suggested that the depositional environment of lower Joseon Supergroup was Passive Margin.(Woo and Park, 1989). The overgrown or permeated xenotimes were identified from the zircons of the quartzites from the lower Joseon Supergroup. Both kinds of xenotimes indicate some ages after the deposition of detrital zircons. Especially overgrown xenotimes, seemingly crystallized during the diagenesis, can provide the best approximation of the deposition timing of the sedimentary rock in the future research.