강원도 고성일대에 분포하는 신생대 현무암의 암석학적 연구 :Petrology of the Cenozoic Volcanic Rocks in the Goseong Area, Gangwon-do, Korea

김화성

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김화성 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 이문원

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

강원도 고성일대에 분포하는 신생대 현무암의 암석학적 연구

김화성 과학교육학과 2013.01 학위논문

2012

강원도 고성-간성일대의 신생대 화산체의 형성과정

김화성 , 길영우 , 이문원 한국지구과학회지 2012.01 학술저널

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이 연구는 강원도 고성 지역에 분포하는 화산체의 분포와 화산분출물의 층서 및 특징을 바탕으로 화산활동 양상과 화산체(volcanic edifice)의 형성과정을 규명하였다. 또한 이 지역에 분포하는 모든 화산체의 주성분원소, 미량원소 및 희토류 원소 분석을 근거로 마그마의 지화학적 특성과 기원을 고찰하고, 마그마의 형성 깊이와 결정광물들의 정출 깊이 등을 근거로 마그마 상승과정을 알아보았다.
이 지역에 분포하는 8개의 화산체는 평탄한 기반암 위에 돔형으로 분포하고, 기반암 위에 신생대 현무암이 피복하고 있다. 기반암과 현무암 사이의 화성쇄설층은 뒤배재 화산체, 166m 고지 화산체 및 102m 고지 화산체에서 잘 발견된다. 각 화산체는 주성분원소와 미량원소의 함량 및 희토류 원소의 LREE의 부화 정도에 따라 세 그룹으로 분류된다. A 그룹에는 뒤배재 하부 현무암과 166m 고지 화산체가 있고, B 그룹에는 249m 고지, 102m 고지, 갈미봉 화산체 및 운봉산과 고성산 화산체가 속한다. 그리고 C 그룹에는 뒤배재 상부 현무암과 오음산 화산체가 속한다. 특히 뒤배재 하부 현무암과 상부 현무암은 거미도표와 REE 패턴에서, 두 현무암 모두 LIL(large ion lithophile)인 Ba, Rb 등과 불호정 원소인 Th, Nb 등이 부화되었고, 석류석에 호정적인 Y로 가면서 점점 감소하는 특징을 보인다. 뒤배재 하부 현무암이 상부 현무암보다 LREE가 HREE 보다 약 2.5배 더 부화된 특징을 보이는데, 이는 뒤배재 화산체의 두 현무암을 형성한 마그마가 동일한 맨틀 물질에서 형성되었을 가능성을 시사한다. 뒤배재 화산체를 이루는 두 현무암의 마그마 기원은, 동질의 석류석 페리도타이트의 부분용융 정도에 따라 하부 현무암(0.8-1.2%)과 상부 현무암(3.7-4.0%)이 형성되었다. 즉 뒤배재 두 현무암의 주성분원소와 미량원소 차이의 주 요인은 석류석 페리도타이트의 부분용융 차이이며, 초기에 분출된 마그마와 주변암과의 동화가 하부 현무암의 Sr 비와 P2O5 등의 함량을 높인 것으로 해석된다. 이와 같이 한 화산체인 뒤배재의 하부 현무암과 상부 현무암 및 다른 화산체는 서로 다른 모마그마가 아닌 동질의 맨틀 성분의 배취 용융정도(A 그룹 0.8-1.2%, B 그룹 1.5-2.5%, C 그룹 3.5-4.0%) 차이에 의한 것으로 해석되며, 이 지역의 화산체를 이루는 현무암은 지판 내부의 열점에 의해서 형성되었다.
뒤배재 화산체의 하부 현무암과 상부 현무암, 오음산 화산체, 166m 고지 화산체 및 고성산 화산체를 형성한 마그마는 약 152km 깊이의 석류석 페리도타이트 맨틀 물질의 부분용융에 의하여 형성되었다. 상승하는 마그마 내에서 감람석은 67-100km, 단사휘석은 48-60km, 사장석은 32-45km 깊이에서 정출하였다. 깊이 약 152km에서 형성된 알칼리 현무암질 마그마가 지표를 향하여 빠르게 상승할 때, 맨틀암과 지각물질 및 거정의 포획광물 등을 포획하였다. 이러한 현무암질 마그마내의 다양한 포획암과 포획광물은 마그마의 점성을 증가시켜, 지표 위에 돔 형태의 화산체를 형성하였다. 그리고 화산체 심부에서는 용암이 냉각되면서 수직의 주상절리가 발달하였다. 그 후 화산체는 기반암과 함께 오랜 시간 동안의 삭박작용을 거쳐 원지형이 파괴되고, 화산체의 심부가 기반암 위에 노출되어 플러그 돔 형태로 남게 된 것으로 해석하였다.

This study is based on stratigraphy and characteristics of volcanic products and volcanic edifice distributed in the Goseong area of Gangwon-do for investigation of the formation process on the aspects of volcanic activity and volcanic edifice. Based on the analysis of major elements, trace elements and rare earth elements of all volcanic edifice distributed in this area, geochemical characteristics and origin of the magma was investigated and based on the depth of magma formation and crystallization of crystal minerals, the process of magma upwelling was examined.
Eight volcanic edifices distributed along this area are distributed in the shape of the dome on top of the flat bedrock and the flat bedrock is covered with the Cenozoic basalt, and the pyroclastic deposit between the bedrock and the basalt are easily found at Duibaejae volcanic edifice, 166m height, and 102m height volcanic edifice. They also are classified into three groups according to the content of major elements and trace elements, and the degree of LREE enrichment. Duibaejae lower basalt and 166m height volcanic edifice belong to group A, 249m height, 102m height, Galmibong volcanic edifice, Unbongsan and Goseongsan volcanic edifice belong to group B, and Duibaejae upper basalt and Oeumsan volcanic edifice belong to group C. Especially Duibaejae lower and upper basalt has enriched Ba and Rb, which are LIL (large ion lithophile), and Th and Nb, which are incompatible elements, in spider diagram and REE pattern. The elements are gradually decreasing towards Y compatible to the garnet. In addition, lower basalt is characterized by having 2.5 times enriched LREE than HREE compared to the upper basalt, which indicates that the magma that formed the two basalts of Duibaejae volcanic edifice may have formed from the same mantle material. Regarding the origin of the magma of the two basalts forming Duibaejae volcanic edifice, the lower basalt(0.8-1.2%) and upper basalt(3.7-4.0%) were formed according to the degree of partial melting of a homogeneous of garnet peridotite. The main reason of the difference in major elements and trace elements of two Duibaejae basalts is the difference in partial melting of garnet peridotite, and it is interpreted that the assimilation of the initially erupted magma and the surrounding rocks has increased the Sr ratio and the content P2O5 in the lower basalt. Thus, the lower basalt and the upper basalt of Duibaejae and other volcanic edifices differ according to the different batch melting(Group A 0.8-1.2%, Group B 1.5-2.5%, and Group C 3.5-4.0%) of the homogeneous mantle component but not of the different parent magma, and the basalt forming the volcanic edifices in this region was formed by the hot spot within the plate.
In other words, the magma that formed Duibaejae lower and upper basalt, Oeumsan, 166m height and Goseongsan volcanic edifice was formed by partial melting of garnet peridotite mantle material about 152km deep. In addition, the olivine, clinopyroxene and plagioclase were crystallized from the upwelling magma at the depth of about 67-100km, 48-60km, and 32-45km respectively. The mantle rock, crust materials and the xenocryst were captured during the rapid upwelling of the alkali basaltic magma formed at a depth of about 152km toward the surface. Various xenoliths and xenocryst in the basaltic magma increased the viscosity of the magma, forming dome-shaped volcanic edifices. In addition, the vertical columnar joint was developed as the magma cools down in deep volcanic edifice. It is considered that the original terrain is destroyed after that through the denudation action for a long period of time with the bedrock and remains in the form of plug dome due to the exposure of the deep part of the volcanic edifice on the bedrock.

#현무암

제 1 장 서 언
1-1 연구 배경과 목적
1-2 지질배경 및 기존 연구
1-2-1 지질배경
1-2-2 기존연구
제 2 장 연구방법
2-1 야외조사 및 시료채취
2-2 암석 화학분석
2-2-1 주성분원소
2-2-2 미량원소 및 희토류 원소
2-2-3 광물 화학분석
제 3 장 암석기재
3-1 화산체의 분포
3-2 암석기재적 특징
3-2-1 운봉산 화산체
3-2-2 고성산 화산체
3-2-3 오봉리 화산체군
제 4 장 암석화학
4-1 주성분원소
4-1-1 암석분류
4-1-2 화학조성의 변화
4-2 미량성분 원소
4-2-1 MgO-변화도
4-2-2 Nb-변화도
4-2-3 거미도표(spider diagram)
4-3 희토류 원소
제 5 장 광물화학
5-1 감람석
5-2 휘석
5-3 사장석
제 6 장 토의
6-1 마그마 기원
6-1-1 뒤배재 화산체
6-1-2 오봉리 화산체군과 고성산 및 운봉산 화산체
6-2 조구적 위치
6-3 결정광물의 정출 온도와 압력
6-3-1 감람석
6-3-2 단사휘석
6-3-3 사장석
6-4 마그마의 상승과정
6-5 화산체의 형성과정과 화산활동 양상
6-5-1 화산활동 양상
6-5-2 뒤배재 화산체의 화산활동
6-5-3 화산체 형성과정
제 7 장 결론
참고문헌
Abstract

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