The Journal of the Petrological Society of Korea (암석학회지)

The Petrological Society of Korea (한국암석학회)
권호 표지

Neoproterozoic A-type Volcanic Activity within the Okcheon Metamorphic Belt

옥천변성대 충주지역의 신원생대 A-형 화산활동

  • Koh Sang-Mo (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Kim Jong-Hwan (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Park Kye-Hun (Department of Environmental Geosciences, Pukyong National University)
  • Published : 2005.09.01
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Abstract

Trachytic rocks among the bimodal metavolcanic rocks of the Gyemyeongsan Formation and adjacent areas are investigated. Some rocks reveal very high content of iron and most rocks show very high abundances of rare earth elements and high field strength elements. Most rocks show significant Eu negative anomaly, which can be interpreted as the result of plagioclase fractionation. Lack of noticeable Nb negative anomaly indicates not-involvement of crustal material in their generation, which excludes the arc environment or remelting of continental crust from their genetic process. Metatrachytes of the Gymyeongsan Formation are plotted within the within-plate environment of the tectonic discrimination diagram utilizing immobile high field strength element Nb and Y. They also show typical characteristics of A-type magma, such as high Ga content. Considering their affinity to Al-type of Eby (1992) and their age of 750 Ma (Lee et al., 1998), they seem to have been produced by the differentiation of mantle-derived within-plate magmatism at the rift, related with the separation of Neoproterozoic supercontinent Rodinia. Possible connection of Gyemyeongsan and Munjuri Formations of the Okcheon metamorphic belt, at least part of them, to the Cathaysia block of South China during the Neoproterozoic is strongly suggested.

계명산층 및 주변 지역의 쌍봉형 조성을 나타내는 변성화산암 중에서 주로 조면암 조성을 나타내는 암석들에 대하여 연구하였다. 일부 암석은 매우 높은 철 함량을 보이며, 대부분 매우 높은 희토류 및 고장력 원소의 함량을 갖는다. 대부분 현저한 Eu(-) 이상치를 보이며 이는 장석의 분별에 기인한 것으로 설명된다. 주목할만한 Nb(-) 이상치가 나타나지 않는 것은 이들의 생성에 지각물질이 개입되지 않았음을 나타내는 것으로 이들의 생성환경에 있어 도호환경이나 대륙지각의 재용융과 같은 과정은 배제될 수 있음을 의미한다. 비유동적인 고장력원소인 Nb와 Y를 이용한 지구조판별도에서 계명산층의 변성조면암은 판내부환경에 도시되며, 높은 Ga 함량과 같은 전형적인 A-형 마그마의 특성을 잘 보여준다. 또한 Eby(1992)의 기준으로 Al형 영역에 속함과 750Ma의 생성시기(Lee et al., 1998)를 참조할 때 이들은 신원생대 초대륙 로디니아의 분열과 관련한 열곡대에서 만들어진 맨틀기원의 판내부 마그마작용 산물임을 시사한다. 이는 옥천변성대 중에서 적어도 계명산층과 문주리층의 일부가 신원생대의 시기에는 남중국의 Cathaysia 블록과 연결되었을 가능성을 강력히 시사한다.

Keywords

References

  1. 강지훈, 류충렬, 1997, 충주 계명산지역 옥천변성대의 화성 활동과 지질구조. 암석학회지, 6, 151-165
  2. 고정선, 윤성효, 이상원, 1996, 경주 남산일대의 A-형 화강 암의 암석학 및 지화학적 특성. 암석학회지, 5, 142-160
  3. 김기완, 이홍규, 1965, 한국지질도, 1:50,000 충주도폭. 국립지질조사소, 30p
  4. 김용준, 조등룡, 이창신, 1998, 한반도 남서부 남원 일대에 분포하는 A형 대강 화강암의 암석학, 지화학 및 지구조 적 의미. 자원환경지질, 31, 399-413
  5. 김종환, 박중권, 고상모, 1995, 옥천층군의 지질과 광상. 한국자원연구소 기본연구사업 보고서. KR-95(B)-4, 1-51
  6. 김진섭, 박맹언, 김근수, 1998, 충주지역 계명산층 내에 산출하는 알카리 화강암의 지구화학적 연구. 자원환경지질, 31, 349-360
  7. 나기창, 김형식, 이동진, 이상헌, 1982, 충주층군과 서산층 군의 비교연구. 광산지질, 15, 177-188
  8. 박맹언, 김근수, 1995, 충주지역 희토류 광상의 성인: 산출 상태와 지화학적 특성. 자원환경지질, 28, 59-612
  9. 박맹언, 김근수, 박계헌, 2005, 계명산 철광층 주변에 분포 하는 산성 변성화산암의 성인. 암석학회지, 14, 169-179
  10. 박종길, 김성원, 오창한, 김형식, 2003, 옥천변성대 북서부 계명산층 내 변성화산암류의 지구화학 및 지구연대학적 연구와 그 지구조적 의의. 암석학회지, 12, 155-169
  11. 박종길, 김성원, 오창환, 2004, 옥천변성대 북동부 계명산 층 변성화성암에 대한 시생대 연령의 해석의 문제점 및 재해석. 암석학회지, 13, 244-246
  12. 오민수, 1989, 어래산지역의 갈렴석광상. 광산지질, 22, 151-166
  13. 이대성, 장기홍, 이하영, 1972, 옥천계내 향산리돌로마이트 층에서의 Archaeocyatha의 발견과 그 의의. 지질학회지, 8, 191-197
  14. 이종혁, 1999, 제2절 시대미상의 옥천누층군. 대한지질학회, 한국의 지질, 56-91
  15. 임명혁, 김영엄, 장태우, 1991, 충주지역 대향산 규암층 주 변일대의 변형량 분석 및 변형작용사. 지질학회지, 27, 191-199
  16. 조문섭, 김현철, 2002, 중부 옥천변성대의 변성진화: 최근의 연구결과 논평 및 문제점. 암석학회지, 11, 121-137
  17. 조문섭, 김태훈, 김현철, 2004, 옥천변성대 규장질 변성응 회암의 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대: 신원생대(약7.5억년 전) 화산활동. 암석학회지, 13, 119-125
  18. Barbarin, B., 1999, A review of the relationships between granitoid types, their origins and their geodynamic environments. Lithos, 46, 605-626 https://doi.org/10.1016/S0024-4937(98)00085-1
  19. Bohrson, W.A. and Reid, M.R., 1997, Genesis of peralkaline volcanic rocks in an ocean island setting by crust melting and open-system processes: Socorro Island., Mexico. J. Petrol., 38, 1137-1166 https://doi.org/10.1093/petrology/38.9.1137
  20. Cheong, C.-S., Jeong, G.Y., Kim, H., Choi, M.-S., Lee, S.- H. and Cho, M., 2003, Early Permian peak metamorphism recorded in U-Pb system of black slates from the Ogcheon metamorphic belt, South Korea, and its tectonic implication. Chem. Geol., 193, 81-92 https://doi.org/10.1016/S0009-2541(02)00227-9
  21. Cluzel, D., 1992, Ordovician bimodal magmatism in the Ogcheon belt (South Korea): intracontinental rift-related volcanic activity. J. Southeast Asian Earth Sci., 7, 195-209 https://doi.org/10.1016/0743-9547(92)90054-F
  22. Collins, W.J., Beams, S.D., White, A.J., and Chappell, B.W., 1982; Nature and origin of A-type granite with particular reference to Southeastern Australian. Contrib. Mineral. Petrol., 8, 189-200
  23. Eby, G.N., 1992, Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implications. Geology, 20, 641-644 https://doi.org/10.1130/0091-7613(1992)020<0641:CSOTAT>2.3.CO;2
  24. Evensen, N.M., Hamilton, P.J. and O'Nions, R.K., 1978, Rare earth abundances in chondritic meteorites. Geochim. Cosmochim. Acta, 42, 1199-1212 https://doi.org/10.1016/0016-7037(78)90114-X
  25. Kim, G.-S., Park, M.-E., and Enjoji, M., 1994, Banded and massive iron mineralization in Chungju Mine(I): Geology and ore petrology of iron ore deposit. Econ. Environ. Geol., 27, 523-535
  26. Kim, H., Cheong, C.-S., Cho, M. and Jeong, G.Y., 2005, Late Paleozoic metamorphism in the Ogcheon metamorphic belt, South Korea: U-Pb stepwise leaching ages of garnet affected by allanite inclusions. Proceed. Annual Joint Conf., Mineral. Soc. Korea and Petrol. Soc. Korea, 63
  27. Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A. and Zanettin, B.,1986, A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. J. Petrol., 27, 745-750 https://doi.org/10.1093/petrology/27.3.745
  28. Lee, K.-S., Chang, H.-W., and Park, K.-H., 1998, Neoproterozoic bimodal volcanism in the central Ogcheon belt, Korea: age and tectonic implication. Precam. Res., 89, 47-57 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(97)00077-6
  29. Lee, M.J., Lee, J.I., and Lee, M.S., 1995, Mineralogy and major element geochemistry of A-type alkali granite in the Kyeongju area. Korea. J. Geol. Soc. Korea, 31, 583-607
  30. Lee, S.R., Cho, M., Cheong, C.-S., Kim, H., and Wingate, M.T.D., 2003, Age, geochemistry, and tectonic significance of Neoproterozoic alkaline granitoids in the northwestern margin of the Gyeonggi massif, South Korea. Precam. Res., 122, 297-310 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(02)00216-4
  31. Li, X.-H., Li, Z.X., Zhou, H., Liu, Y., and Pinny, P.D., 2002, U-Pb zircon geochronology, geochemistry and Nd isotopic study of Neoproterozoic bimodal volcnaic rocks in the Kangdian Rift of South China: implications for the initial rifting of Rodinia. Precam. Res., 113, 135-154 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(01)00207-8
  32. Li, X.-H., Li, Z.X., Ge, W., Zhou, H., Li, W., Liu, Y., and Wingate, M.T.D., 2003, Nropterozoic granitoids in South China: crustal melting above a mantle plume at ca. 815 Ma? Precam. Res., 122, 45-83 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(02)00207-3
  33. Li, W.-X., Li, X.-H., and Li, Z.-X., 2005, Neoproterozoic bimodal magmatism in the Cathaysia Block of South China and its tectonic significance. Precam. Res., 136, 51-66 https://doi.org/10.1016/j.precamres.2004.09.008
  34. Li, Z.X., Li, X.H., Kinny, P.D., and Wang, J., 1999, The breakup of Rodinia: did it start wih a mantle plume beneath South China? Earth Planet. Sci. Lett., 173, 171-181
  35. Ling, W., Gao, S., Zhang , B., Li, H., Liu, Y., and Cheng, J., 2003, Neoproterozoic tectonic evolution of the northwestern Yangtze Craton, South China: implications for amalgamation and breakup of the Rodinia Supercontinent. Precam. Res., 122, 111-140 https://doi.org/10.1016/S0301-9268(02)00222-X
  36. Pearce, J.A. and Cann, J.R., 1973, Tectonic setting of basic volcanic rocks determined using trace element analyses. Earth Planet. Sci. Lett., 12, 339-349
  37. Pearce, J.A., Harris, N.B.W. and Tindle, A.G., 1984, Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. J. Patrol., 25, 956-983 https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956
  38. Peccerillo, A., Barerio, M.R., Yirgu, G., Ayalew, D., Barbieri, M., and Wu, T.W., 2003, Relationship between mafic and peralkaline felsic magmatism in continental rift settigns: a petrological, geochemical and isotopic study of the Gedemsa Volcano, Central Ethiopian Rift. J. Petrol., 44, 2003-2032 https://doi.org/10.1093/petrology/egg068
  39. Reedman, A.J. and Um, S.H., 1975, The geology of Korea. Geological and Mineral Institute of Korea, 139pp
  40. Reedman, A.J., Fletcher, C.J.N., Evans, R.B., Workman, R.B., Yoon, K.S., Rhyu, H.S., Jeong, S.W. and Park, J.N., 1973, Geological, geophysical and geochemical investigations in the Hwanggangni area Chungchong Pukdo. Rept. Geol. Mineral. Explor., PartII, Geol. Min. Inst. Korea, 1, 1-118
  41. Tura, T., Deniel, C., Mazzuoli, R., 1998, Crustal control in the genesis of Plio-Quaternary bimodal magmatism of the Main Ethiopian Rift (MER): geochemical and isotopic (Sr Nd Pb) evidence. Chem. Geol., 155, 201-231 https://doi.org/10.1016/S0009-2541(98)00174-0
  42. Whalen, J.B., Currie, K.L., and Chappell, B.W., 1987, Atype granites: geochemical characteristics, discrimination and petrogenisis. Contrib. Mineral. Petrol., 95, 405-419
  43. Winchester, J.A. and Floyd, P.A., 1976, Geochemical magma type discrimination: application to altered and metamorphosed igneous rocks. Earth Planet. Sci. Lett., 45, 326-336
  44. Wood, D.A., 1980, The application of a Th-Hf-Ta diagram to problems of tectonomagmatic classification and to establishing the nature of crust contamination of basaltic lavas of the British Tertiary volcanic provinces. Earth Planet. Sci. Lett., 50, 11-30 https://doi.org/10.1016/0012-821X(82)90112-1