금당도지역에 분포하는 화성암은 구성광물, 야외증거와 산상을 근거로 유문암, 반정질유문암, 중성맥암으로 구분되어 진다. TAS(total alkali-silica) 다이아그램에서 유문암은 유문암-데사이트의 영역에 그리고 반정질유문암은 유문암 영역에 속한다. 유문암과 반정질유문암의 생성시기를 밝히기 위하여 전암을 이용한 K-Ar법으로 절대연대측정이 수행되었으며 그 결과 전자는 76-78Ma로 백악기말 캄파니안에, 후자는 71-72Ma로 캄파니안과 마스트리크티안의 경계에 속한다. 이 지질연대는 백악기말 동안 한반도 남부지역에서 활발하게 진행되었던 유천층군의 화성활동에 대비된다. 한반도 서남부지역에 분포하는 화산암과 백악기층에서 발견되는 다양한 시기와 성분을 갖는 화산암의 지질연대를 근거로 이 지역에서 108-71Ma 사이에 유라시아판과 태평양판의 충돌에 의한 활발한 화성활동이 지속적으로 진행되었을 지시한다.
백악기 유천층군은 후기 백악기 화산암 및 퇴적암으로 구성되며, 경상화산호의 화산활동에 의해 형성되었다. 유천층군 전반에 대한 정밀한 야외조사의 부재는 유천층군의 형성시기와 화산호의 시·공간적 발달양상에 대한 이해의 부재로 귀결되었다. 이번 연구에서는 현풍-부곡 지역에 나타나는 하양층군 최상부인 진동층과 유천층군 최하부의 경계에 대한 지질도를 작성하고 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대를 통해 유천층군 형성시기를 규명하였다. 연구지역의 유천층군은 진동층을 정합으로 피복하고 있는 응회암 및 화산력응회암으로 구성되며, 폭발적인 화산분출에 의한 화쇄밀도류에 의해 퇴적되었다. 이들 응회암의 SHRIMP U-Pb 저어콘 연대는 약 96-97 Ma를 보여주며 이는 연구지역 진동층의 퇴적이 약 96-97 Ma에 경상화산호의 폭발적인 화산활동에 의해 종료되었음을 지시한다. 이 연대 범위는 경주지역 의성소분지 남부의 유천층군 최하부 퇴적연대(88-85 Ma)와 차이를 보이는데 이는 유천층군을 형성한 화산활동 및 그 영향 범위가 화산호로부터의 거리 혹은 경상화산호로부터 퇴적물을 공급하는 고수계 발달양상의 차이에 의한 것으로 추정된다.
본 연구에서는 한반도 중부지역 주요단층 중의 하나로 선캠브리아기의 흑운모 화강편마암을 절단하는 인제단층의 단층점토에 대한 IAA법 적용 및 해석을 통해 단층 재활동 절대연대를 결정하였다. 인제단층 홍천지점에서 채취된 4개 단층시료에 대한 K-Ar 연대측정 및 IAA 해석 결과, 3회($87.0{\pm}0.12Ma$, $65.5{\pm}0.05$ 및 $66.6{\pm}1.38Ma$, $45.6{\pm}0.15Ma$)의 뚜렷한 천부 단층 재활동연대가 확인되었다. 동일한 방법으로 결정된 193~196 Ma 및 $254.3{\pm}6.96Ma$의 $2M_1$ 일라이트 연대는 상대적으로 심부의 단층활동과 연관된 것으로 보인다. 본 연구결과들은 $254.3{\pm}6.96Ma$ 시기에 인제단층이 처음 생성되었을 가능성이 있으며, 약 87 Ma 이 후로는 천부 지각에서의 단층활동이 일어났었음을 제시한다. 약 87 Ma 이 후의 천부 지각 단층활동은 동 시기를 전후로 해서 한반도에 영향을 불국사 조산운동에 기인하는 것으로 생각된다.
본 연구는 울릉도 나리칼데라에서 산출된 탄화목의 수종식별, 연륜분석, 방사성탄소 연대를 통해 고식생/고환경, 분출연대 및 화산쇄설물의 정치온도에 대한 정보를 제공하기 위해 수행되었다. 탄화목은 울릉도 최후기 화산쇄설층을 대표하는 나리테프라층의 최하부(Member N-5) 부석질 퇴적층 내에서 채취되었으며, 나이테의 원형(횡단면)이 잘 보존된 나무의 가지 부분이다. 분석결과, 수종은 소나무과 중 가문비나무속(Picea spp.)으로 식별되었으며 최외각 나이테의 연륜은 $263+{\alpha}$ 년으로 확인되었다. 나이테는 중심(pith)에서 바깥쪽을 향해 그 나이가 점차 젊어지며 $20,260{\pm}230$, $19,995{\pm}245$ 및 $19,975{\pm}265cal\;BP$ 의 보정연대를 가진다. 가장 젊은 연대인 19,710 cal BP 는 Member N-5의 분출과 관련된 연대일 가능성이 높다. 이 결과는 후기 플라이스토세 동안 울릉도 나리칼데라는 가문비나무가 번성하였으며, 한랭 습윤한 기후조건하에 있었음을 지시한다. 광택, 취성, 색 및 조흔색 등의 특성에 기초하면, 탄화를 야기한 화산쇄설물의 최소 온도는 약 $350{\sim}500^{\circ}C$ 정도일 것으로 추정된다.
인도네시아 중부 칼리만탄 쿠알라쿠룬 지역의 지질은 하부로부터 석탄-페름기의 피노변성암류, 백악기 세파욱심성암류, 에오세말기의 탄중층과 올리고세의 말라산화산암류로 구성되어 있다. 이들 중 변성암류, 화강암질암 및 화산암류 중 대표적인 시료에 대해서 광물화학 분석을 실시하였고, 백악기 심성암류 및 제3기 화성암류에 대하여 지구화학적 연구를 수행하였으며 화강암과 화성암류에 대하여 연대측정을 실시하였다. 세파욱심성암류는 칼크-알칼린 계열에 속하고, S-type 화강암 영역에 속한다. 신탕관입암류는 염기성암-중성암이고, 현무암-현무암질안산암-현무임질조면안산암-조면안산암 영역이며, 말라산화산암류는 중성 내지 산성암이면서 안산암과 석영안산암에 속한다. 이들 대부분은 비알칼리 영역인 쏠리아이트 계열에 포함된다. 전암의 K-Ar 연대측정 결과는 중립질 화강암질암이 91.9-102.6 Ma, 세립질 흑운모화강암이 100.5-106.5 Ma, 섬록암이 89.1 Ma의 연령을 보인다. 말라산화산암류와 신탕관입암류의 K-Ar 연대측정 결과는 각각 31.5-36.8 Ma 및 24.6-34.5 Ma를 나타내어 모두 제삼기에 해당한다.
화산분출물 중에서 균질한 화학조성을 가지는 화산유리는 제4기 지형 발달순서 및 지층연대에 많이 사용된다. 비정질 화산유리는 실험실에서 세척, 분리, 감정의 과정을 걸쳐 시료로부터 분리되어 분석된다. 그러나 일련의 과정들 속에서 오류가 발생할 수 있고, 오류로부터 층서대비 및 연대측정에 오차를 발생시킬 수 있으므로 화산유리 연구의 오차 범위를 줄이기 위해, 간단하며 정확한 화산유리 세척, 분리, 감정과정의 이해가 필요하다. 여기에서는 테프라를 통한 정확한 실험을 하기 위해 필요한 올바른 절차에 대해 제안을 해본다.
지구 자기장의 고영년변화(PSV)를 이용하면 시대 미상의 고고학적 유적에 대한 연대측정이 가능하며, 이를 고고지자기 연대측정 기법이라 한다. 고고지자기 연대측정을 위해서는 비쌍극자기장을 반영하는 그 지역의 PSV 모델이 필요하다. 그동안 국내에서는 자료의 부족으로 시험적 한반도 영년변화 곡선(t-KPSV)을 사용하였으나, 이는 서남 일본의 영년변화(JPSV)로부터 수학적인 계산을 사용한 곡선이므로, 비쌍극자기장의 영향을 고려하지 못하여 신뢰성이 부족하다. 이번 연구는 그동안 한반도에서 수행된 고고지자기학적 연구 결과와 이미 발표되어 신뢰할 수 있는 연구 자료를 바탕으로 한반도 삼국 시대(원삼국 시대 포함)에 해당하는 AD 1~600년 동안의 PSV를 분석하여 곡선을 제시하였다. 제시된 PSV 곡선은 전 지구적 지자기 예측 모델과 비교 분석하였으며, 시험적 한반도 고영년변화(t-KPSV) 곡선과도 비교하였다. 선별된 고고지자기 방향 자료는 시료 수(N) ≥ 6개와 높은 신뢰도를 보이는 통계자료(𝛼95 ≤ 7.8°, k ≥ 57.8)를 보였으며, 전국의 16개 지역에서 총 49개의 자료로 구성된다. 수집한 자료의 고고학적 연대는 방사성 탄소연대측정 결과와 고고학적 편년을 사용하였고, 연대 오차는 ±200년 이하의 기준으로 선별하였다. 선별된 자료들은 편각 341.7~20.1°, 복각 43.5~60.3°의 범위에 분포하며, 이동창문기법(moving window method)을 사용하여 과거 600년간 한반도 PSV 곡선인 KPSV0.6k를 제시하였다. 제시된 모델은 기존의 t-KPSV 곡선과 차이를 보이며, 전 지구적 지자기 모델(ARCH3K.1, CALS3K.4, SED3K.1)에 대비한 결과, 모델들과 방향의 변화 경향이 일치하였으며, 특히 ARCH3K.1 모델이 본 연구에서 제시한 KPSV0.6k와 가장 잘 일치하였다. 이러한 결과는 한국과 일본이 지리적으로는 근접해 있으나 비쌍극자기장 영향이 매우 다르게 나타나며, 따라서 이러한 영향이 고려된 전 지구적 모델이 한반도의 영년변화를 보다 잘 나타낼 수 있는 것으로 해석된다. 따라서 고고지자기 연대측정을 위해서 독자적 영년변화 곡선 구축이 필요하며, 보다 정교한 전 지구적 모델을 위해 보다 많은 신뢰성 높은 한반도의 고고지자기 자료 확보가 필요한 것으로 판단된다. 실제 고고학적 유적지를 대상으로 실시한 고고지자기 연대측정 결과, KPSV0.6k와 ARCH3K.1 모델에선 고고학적 편년과 일치하는 연대를 제시하였다.
한반도는 크게 낭림육괴, 경기육괴, 영남육괴의 3개의 주요 선캠브리아 기반암복합체로 구성된다. 이 논문에서는 지금까지 알려진 우리나라 선캠브리아 지층의 분포와 층서계통을 살펴보고, 최근 보고된 정밀지질 연대자료를 기초로 층서계통의 문제점을 고찰하고, 연대자료 및 동위원소자료를 바탕으로 각 지괴들의 선캠브리아 지각진화사를 살펴보았다. 우리나라 선캠브리아 층서는 대체로 결정질 기반암과 상부의 지표암(supracrustal rock)으로 분류되었다. 그러나 이들 모두의 연령이 대부분 후기 고원생대(2.3~1.8 Ga)에 해당하는 것으로 밝혀져 기존 층서체계에 문제가 있음이 밝혀졌으며, 과거 기반암의 연대로 생각되었던 시생대 암층은 거의 존재하지 않는 것으로 밝혀졌다. 저어콘 상속핵 연대에 의하면 우리나라 선캠브리아 지각의 기원은 이미 고시생대(~3.6 Ga) 시기에 시작되었다. 이후 27억년을 전후하여 맨틀로부터 대부분의 지각형성 기원물질이 추출되었으며, 약 200~400Ma의 정치시기를 거쳐 약 25억년(경기육괴, 영남육괴) 혹은 23억년(낭림육괴)에 이들 기원물질의 재활성에 의해 대부분의 지각이 형성되었다. 그러나 이들 지각들은 고원생대 시기동안 대륙연변부 조산대에 위치하여 반복적인 지각분화과정을 경험하였으며, 이후 약 18억~19억 시기에 최종 지각화 과정을 거쳐 안정된 대륙탁상지로 형성되었다. 이후 낭림육괴와 경기육괴에는 중원생대에서 신원생대 시기에 일부 퇴적작용과 화성활동이 있었으나, 영남육괴는 고생대 퇴적분지 형성 이전까지 비교적 안정된 지괴로 남아 있었다.
남서부 영남육괴 안의도폭 지역의 변형 화강암류에 대한 SHRIMP U-Pb 연대측정을 수행하였다. 선캠브리아 편마암으로 알려진, 현저하게 변형된 호상구조를 보이는 압쇄조직의 화강암과 비교적 약하게 변형된 반상 내지 안구상의 화강암 각각 한 개씩의 시료에서 분리된 저어콘에 대한 연대측정 결과는 약 195 Ma로 연대가 동일하였다. 이 연구 결과와 기존의 연대자료에 의해 안의도폭 주변부 지역에서의 중생대 초-중기 화성활동은 다음과 같이 해석되었다: 트라이아스 중기(약 225-219 Ma)에 섭입관련 화강암질 마그마작용이 주로 서부지역에서 함양 화강암의 관입으로 시작되었고 트라이아스 말기(약 220-210 Ma)에 섬장암질 관입으로 끝났다. 비교적 짧은 휴지기 후에, 쥬라기 초기인 약 195 Ma에 이번 연구에서 연대가 측정된 변형 화강암류를 생성한 마그마의 관입으로 화강암질 마그마작용이 다시 시작되어 약 189 Ma까지 계속되었으며, 화강암질 마그마작용의 말기에는 섬록암류의 관입이 수반되었다.
연구 지역내 화성암류로부터 얻은 13개의 저어콘에 대한 휫션트랙 연대가 측정되었다. 본 연구에서 얻은 휫션트랙 저어콘 연대는 Rb-Sr법 또는 K-Ar법에 의한 선행연구의 결과보다 약 2천만년 정도 젊게 나타났다. 이는 아마 측정 대상 광물의 연령보존온도가 각기 다른 때문인 것으로 보인다. 소백산편마암복합체는 자발핵 분열비적의 밀도가 너무 높아서 측정이 불가능했으며, 편마상화강섬록암과 거창화강섬록암은 $161{\pm}11Ma{\sim}150{\pm}10Ma$로 나타났다. 연구 지역내 중성 및 염기성암류는 $148{\pm}13Ma{\sim}144{\pm}8Ma$와 $126{\pm}9Ma{\sim}104{\pm}7Ma$의 2차례에 걸쳐 형성된 것으로 생각된다. 가조화강암의 연대는 $96.5{\pm}5.7Ma{\sim}95.4{\pm}6.4Ma$로 나타났다. 중생대에 있어서, 이러한 휫션트랙 저어콘 연대의 측정 결과는 단속적인 마그마활동, Cooling 또는 지각의 상승 및 삭박작용 등이 주된 원인으로 작용되었을 것이다. 휫션트랙의 연대가 K-Ar법 보다 젊게 측정되었음을 감안해 보더라도, 본 지역은 쥬라기때 대보 조산운동과 관련하여 가장 격렬한 화성활동을 겪었던 것 같다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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