Journal of the Mineralogical Society of Korea (한국광물학회지)

The Mineralogical Society of Korea (한국광물학회)
권호 표지

Formation of Alteration Minerals in Gouges of Quaternary Faults at the Eastern Blocks of the Ulsan Fault, Southeastern Korea

울산단층 동부지역 제4기단층 비지대내 변질광물의 형성

  • Published : 2005.09.01
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Abstract

Some Quaternary faults developed in the eastern block of the Ulsan fault are Gaegok 1, Gaegok 2, Singye, Madong, Wonwonsa and Jinhyeon faults, which are characterized by thin gouge and narrow cataclasitic tones. This study was performed to emphasize the role of mineral alteration and microtexture in response to hydrothermal alteration of fault gouges during fault activity, using XRD, EPMA, BSE (backscattered electron image), and K-Ar age dating methods. Alteration minerals in fault gouges were formed in the age range of $44.3\~28.9Ma$ by hydrothermal alteration attributed to fault activity. XRD results show that fault gouges consist predominantly of clay minerals, quartz and feldspars. Clay minerals formed in the gouge zones are mainly composed of smectite with trace chlorite, illite and kaolinite. The evidence to support the hydrothermal alteration of preexisting minerals due to fault activity are easily recognized at the host rocks in contact with gouges zones. Injected gouge and calcite veins indicate that they were originated from multiple deformation by repeated fault activity. Gouge with green or greenish grey color, for example Jinhyeon fault, contains higher $Al_2O_3$ and lower MgO and CaO compared to those with reddish color. Various colors of fault gouge are intimately related to the chemical compositions of main constituent mineral as well as mineral assemblage.

울산단층 동쪽 지괴에 발달한 제4기 단층인 개곡1, 개곡2, 신계, 마동, 원원사, 진현단층을 대상으로 X선회절분석(XRD), 전자현미분석(EPMA), 후방산란전자영상분석(BSE), K-Ar연대측정법을 이용하여 단층비지의 광물조성과 미세조직의 특징을 연구하였다. 단층비지내 변질광물들은 단층운동에 수반된 열수변질작용으로 형성되었다. $28.9Ma\~44.3Ma$ 범위의 연대를 나타내는 단층비지는 주로 점토광물, 석영, 장석으로 구성된다. 점토광물은 스멕타이트가 주구성 광물이고 소량으로 녹니석, 일라이트 및 카올리나이트가 산출된다. 접촉부 모암과 단층 비지대에서는 단층작용과 관련된 열수작용에 의해 광물의 변질작용의 흔적이 쉽게 인지되고, 주입비지와 절단된 방해석맥 등과 같이 단층작용이 반복된 증거를 볼 때 단층비지대는 다중변형작용의 산물임을 알 수 있다. 녹색 내지 녹회색 계통인 진현단층의 비지의 경우 적색계통의 다른 단층비지에 비해 $Al_2O_3$의 함량이 높고, MgO와 CaO의 함량은 낮다. 스멕타이트의 화학분석 결과, 단층비지의 색은 기질을 구성하는 점토광물의 종류와 화학적 조성과도 밀접한 관계를 가진다.

Keywords

References

  1. 경재복, 김성균, 조화룡, Okada, A., Watanabe, M., Susuki, Y., Okike, K. (1995) 울산단층 중앙부의 단층노두와 대지진 발생의 지형적 증거. 제50차 대한 지질학회 발표요약집
  2. 경재복, 이기화, Okada A., Watanabe M., Susuki Y., Takemura K. (1999) 양산단층 남부 상천리 일대의 트렌티 조사에 의한 단층특성 규명. 한국지구과학회지, 20, 101-110
  3. 김진영 (2000) 울산단층 북동부 지역 제4기 단층의 비지 미구조와 절대 연령측정. 경북대학교 석사학위논문
  4. 류충렬, 경재복, 김인수 (1997) 울산단층대 동측의 신기 지구조 운동과 지형발달. 자원환경지질학회 제30차 학술발표회 발표논문 요약집, 14
  5. 손승완 (2001) 한반도 동남부 제4기 단층비지대의 미구조 및 지구화학적 특성. 경북대학교 석사학위논문
  6. 이석훈, 정창식, 손병국, 임창복 (2000) 울산단층대신기 단층 비지의 광물학적 특성 및 생성환경. 한국암석학회, 한국광물학회 공동학술발표회 논문집, 46-49
  7. 이융희 (2003) 울산단층 동편의 신생대 제4기 단층. 부산대학교 석사학위논문
  8. 장태우 (1998) 양산단층대 단층비지의 K-Ar 연령과 단층운동. 대한지질학회 제53차 학술발표회
  9. 장태우, 추창오 (1998) 동래단층지역 단층비지의 생성과정과 K-Ar 연령. 대한지질공학회지, 20, 25-37
  10. 장태우, 추창오 (1999) 양산단층대의 단층작용 과정과 단층비지의 K-Ar 연령. 한국지구과학회지, 20, 25-37
  11. 장태우 (2001) 울산단층 동쪽 지괴의 제4기 지구조운동. 지질학회지, 37, 431-444
  12. 장태우, 채연준 (2004) 울산단층 동부지역 제4기 단층비지대에서 단층작용과 열수활동. 지질학회지, 40, 469-479
  13. 정재혁, 장태우 (2004) 한반도 동남주 제3기 어일 및 와읍분지의 지질과 층서. 대한지질학회 추계학술발표회 초록집, 14
  14. Choo, C.O. and Chang, T.W. (2000) Characteristics of clay minerals in gouges of the Dongrae Fault, Southeastern Korea, and implications for fault activity. Clays and Clay Minerals, 48, 204- 212 https://doi.org/10.1346/CCMN.2000.0480206
  15. Essene, E.J. and Peacor, D.R. (1995) Clay mineral thermometry : A critical perspective. Clays Clay Minerals, 43, 540-553 https://doi.org/10.1346/CCMN.1995.0430504
  16. Henley, R.W. and Ellis, A.J. (1983) Geothermal systems ancient and modem: A geochemical review. Earth Sci. Rev., 19, 1-50 https://doi.org/10.1016/0012-8252(83)90075-2
  17. Inoue, A., Kohyama, N., Kitagawa, R., and Watanabe, T. (1987) Chemical and morphologycal evidence for the conversion of smectite to illite. Clays Clay Minerals, 35, 111-120 https://doi.org/10.1346/CCMN.1987.0350203
  18. Inoue, A. and Utada, M. (1991) Hydrothermal alteration in the Kamikita Kuroko mineralization area, northern Honshu, Japan. Mining Geol. Japan, 41, 203-218
  19. Jackson, M.L. (1969) Soil Chemical AnalysisAdvanced Course. Madison, Wisconsine, 895p
  20. Lyons, J.B and Snellenburg, J. (1971) Dating faults. Geol. Soc. Am. Bull., 82, 1749-1752 https://doi.org/10.1130/0016-7606(1971)82[1749:DF]2.0.CO;2
  21. Okada, A., Watanabe, M., Sato, H., Jun, M.S., Jo, W.R., Kim, S.K., Jeon, J.S., Choi, H.C., and Oike, K. (1994) Active fault topography and trench survey in the central part of the Yangsan fault, Southeast Korea. Jour. Geography. Japan, 103, 111-126
  22. Schulz, S.E. and Evans, J.P. (1998) Spatial variability in microscopic deformation and composition of the Punchbowl fault, Southern California: implications for mechanisms fluid-rock interaction, and fault morphology. Tectonophysics, 295, 223-244 https://doi.org/10.1016/S0040-1951(98)00122-X
  23. Tanaka H., Uehara N., and Itaya, T. (1995) Timing of the catac1astic deformation along the Akaishi Tectonic Line, central Japan. Contrib. Mineral. Petrol., 120, 150-158 https://doi.org/10.1007/BF00287112
  24. Wintsch, R.P., Christoffersen, R., and Kronenberg, A. K. (1995) Fluid-rock reaction weakening of fault zones. Jour. Geophys. Res., 100, B7, 13021-13032 https://doi.org/10.1029/94JB02622