U-Pb zircon ages and division of the Cretaceous volcanic arc in the Korean Peninsula: Spatiotemporal evolution of the arc volcanism

황상구; 김상욱; 기원서; 김정진

doi:10.14770/jgsk.2019.55.5.595

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자료유형: 학술저널

저자정보: 황상구 (안동대학교) 김상욱 (경북대학교) 기원서 (한국지질자원연구원) 김정진 (안동대학교)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제55권 제5호

발행연도: 2019.10

수록면: 595 - 619 (25page)

DOI: 10.14770/jgsk.2019.55.5.595

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한반도의 백악기 화산암류는 고-K 칼크알칼리 계열로서 유라시아대륙 남동부 아래로 이자나기판의 섭입작용에 의한 호화산작용의 산물이다. 한반도 중부 및 남부에서 백악기 화산암류를 분포에 따라 경기호, 음성호, 옥천호, 영남호 및 경상호의 5개 화산호로 구분하고, 지금까지 보고된 U-Pb 연대자료를 시공간적으로 검토했다. 각 화산호에서 활동의 시작시기와 종식시기를 정리하면 다음과 같다. 시작시기는 경기호에서 활동이 115 Ma 경에 시작되었고 음성호와 경상호에서는 110 Ma 경에 시작되었으며 화산호 간에 상당히 큰 차이를 보이는데, 이는 아마도 화산호에 따라 연대측정 자료의 부족과 단층운동의 제어에 따른 마그마 생성시기의 차이에 기인하는 것으로 생각된다. 종식시기는 경기호에서 활동이 109 Ma 경에 끝났고 음성호, 옥천호와 영남호가 80 Ma 경에 종료되었다. 경상호는 활동이 내륙쪽에서 80 Ma에 종료되었지만 해구쪽의 화산전면부에서는 고신기 전엽까지 지속되었다. 그러므로 한반도에서 호화산작용은 시공간적으로 볼 때 해구쪽으로 가면서 순차적으로 젊어지며 두 차례 큰 종식 변곡기를 가진다. 이에 따라 한반도에서 백악기 섭입대의 조구조운동은 백악기 화산호의 시공간적 진화를 바탕으로 설명할 수 있다. 1) 115∼100 Ma 동안 이자나기판의 얕은 섭입각으로 인해 섭입대 심부의 슬랩용융으로부터 내륙에 경기호를 형성하였다. 2) 100~80 Ma 동안, 섭입작용은 강한 수렴률로 지속되었으며 95 Ma 경부터 이자나기판의 운동이 북서 방향으로 전환됨에 따라 음성호, 옥천호, 영남호와 경상호에서 호화산작용이 더욱 활발해졌다. 3) 80~60 Ma 동안, 급경사 섭입작용으로의 전환은 주로 경상호 전면부 근처에서 호화산작용이 일어나게 하였다. 이로 인해 호화산작용은 주로 경상호의 전면부에서 일어났고 기타 화산호에서는 종식되었다.

The Cretaceous volcanic rocks in the Korean Peninsula are a high-K calc-alkaline series, suggesting the products of the arc volcanism caused by subduction of the Izanagi plate in the southeastern margin of the Eurasian continent. In this study, the Cretaceous volcanic rocks in the central and southern parts of the Koran Peninsula are divided into five volcanic arcs, such as Gyeonggi, Eumseong, Okcheon, Yeongnam and Gyeongsang, where the spatiotemporal variation of the previous U-Pb age data were reviewed. Considering the beginning time of each volcanic arc, the Gyeonggi Arc began in volcanism around 115 Ma and the Eumseong and Gyeongsang arcs began around 110 Ma, but there is a significant difference among volcanic arcs, probably due to a lack of age data and a difference in timing of producing a magma under control of faulting. But in terms of their ceasing time, the Gyeonggi Arc finished in volcanism around 109 Ma, while the Eumseong, Okcheon and Yeongnam arcs terminated around 80 Ma. Gyeongsang Arc also ceased in volcanism at that time in the inland, but continued in the volcanic front toward trench until the Early Paleogene. Thus, the arc volcanism in the Korean Peninsula spatiotemporally became younger sequentially as it moves toward trench, with two major turning timing of the volcanic ceasing. Accordingly, the Cretaceous tectonism of the subduction zone in the Korean Peninsula can be spatiotemporally described based on the evolution of the Cretaceous volcanic arcs. 1) For 115∼100 Ma, slab melting causing by the shallow subduction angle may have occurred in the deeper part of the subduction zone to form the inland Gyeonggi Arc. 2) For 100∼80 Ma, the subduction continued with a strong convergence and as the Izanagi plate shifted toward NW direction from 95 Ma, the arc volcanism became more active in other volcanic arcs except the Gyeonggi Arc. 3) For 80∼60 Ma, the transition to steep subduction resulted mainly in arc volcanism that only occurred near the front of Gyeongsang Arc, but the arc volcanism was terminated in other volcanic arcs.

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