충주-월악산-제천 화강암류의 암석 화학적 연구

Abstract

본 연구는 옥천 습곡대 중부에 분포하고 있는 쥬라기의 대보 화강암류인 충주, 제천 화강암과, 백악기 불국사 화강암류인 월악산, 무암사, 속리산 화강암의 광물 암석화학적 특징과 암석 성인을 규명하고, 이와 밀접히 관계하면서 분포하고 있는 황강리 광화대의 광화 작용과 화강암류의 관련성을 검토하였다. 이를 위해 상기 지역 화강암류외에 원주.강릉.보은 지역 일부 화강암류도 비교 분석하였다. 모드 분석과 norm 분석에 의하면 월악산, 무암사, 원주 화강암은 normal 화강암에 속하고, 속리산, 충주, 제천 화강암류는 화강 섬록암에 해당되었다. 쥬라기 화강암류와 백악기의 화강암류 사이에는 다음과 같은 암석 화학적 특징이 얻어 졌다. 주성분 원소 분석 결과를 보면 백악기 화강암류인 월악산, 무암사 및 속리산 화강암은 쥬라기 화강암류인 제천, 충주, 원주, 보은 화강암에 비해 SiO_(2)(wt %)와 K_(2)O(wt %)의 함량은 높고, TiO_(2)(wt %), Al_(2)O_(3)(wt %), MgO(wt %), CaO(wt %)의 함량은 낮다. 미량 성분은 윌악산, 무암사 화강암은 친석 원소 중 Sr과 Ba, 친철 원소인 Co, V, Cr, Ni, 친동원소 중 Zn의 함량이 속리산, 제천, 충주, 원주 화강암에 비해서 상대적으로 낮고, Nb과 Y의 함량은 상대적으로 높은 경향을 보여준다. 희토류 원소 분석 결과는 [Eu]/[Eu*]과 [La/Lu]_(CN) 비의 평균 값이 각각 백악기 월악산 화강암 0.22·4.42, 백악기 속리산 화강암 0.28·14.2, 쥬라기 제천 화강암 1.13·30.5, 쥬라기 충주 화강암 0.93·26.92, 쥬라기 원주 화강암 0.78·27.13으로 두 시기의 화강암류에 현저한 차이가 나타나고 있다. 그리고 쥬라기 화강암류와 백악기 화강암류의 Eu anomaly를 Rayleigh model로 해석하는 특징 (Tsusue et al. 1987)에 의하면 백악기 화강암류는 분별 결정 작용에 의해 마그마의 분화가 이루어 졌음을 보여 주고 있다. 화강암류에서 석영의 산소 안정 동위원소비(δ^(18)O)는 쥬라기 화강암류인 경우 9.97~10.51‰ 이고, 백악기 화강암류는 +8.26~+9.56%로 쥬라기 화강암류가 ^(18)O가 더 농집되어 있는 경향을 보여 주며 이는 두 시기의 암석 성인의 차이 때문인 것으로 해석된다. 즉, 쥬라기 화강암은 석영이 결정화 될 당시 부분 용융된 원암이 ^(18)O이 많이 든 변성퇴적암류 원이었고 백악기 화강암은 magmatic juvenile water가 주로 기여하였을 것으로 해석된다. 연, 아연, 중석, 동, 형석 활석 광상은 월악산 및 무암사 화강암체 주위에 밀집, 분포하며 특히 월악산 화강암체와 무암사 cupola간의 삼태산층에 광화작용이 현저하며 속리산, 충주 및 제천 화강암체 주위에서는 분포 빈도가 대단히 낮다. 이같은 현상은 화강암체 주위의 모앙의 차이와 관계 화성암류의 지화학적 차이에서 기인하는 것으로 해석된다. 즉, 월악산-무암사 화강암류는 관계 화성암의 미량 성분중 Ba, Sr, Co, V, Cr, Ni, Zn의 함량은 기타 지역의 화강암류에 비해 낮고 Nb, Y는 높은 경향을 보여준다.;Petrochemical analyses of granitic rocks including trace element, REE and oxygen isotope ratio were carried out to understand pertrogenesis of plutonic rocks from the Chungju, Wolaksan and Jecheon granite batholiths, which are might be related with tungsten-basemetal-fluorite mineralization in the Hwanggangri metallogenic province. Different geochemical chracteristics such as major and trace elements were found between Jurassic Daebo granitic rocks (Chungju, Jecheon, Wonju, and Boeun granitic rocks) and Cretaceous Bulgugsa granitic rocks (Wolaksan, Muamsa and Sokrisan granitic rocks), Jurassic granitoids are characterized by high SiO_(2) and K_(2)O contents and low TiO_(2), Al_(2)O_(3), MgO and CaO contents. They also have relatively homogeneous lithophile elements (Li, Zr, Sr and Ba) in comparison with the Cretaceous granitoids. [Eu]/[Eu^(*)] and [La/Lu]_(CN) ratios of Jurassic plutons vary from 0.78 to 1.13 and from 26.02 to 30.5, respectively, while the ratios range from 0.22 to 0.28 and from 4.42 to 14.2 in the Cretaceous ones. The REE patterns of the granitic rocks with a different geologic age have quite different Eu anomalies : large negative Eu anomaly in the Cretaceous granitoids, and mild or absent Eu anomaly in the Jurrassic ones, The large negative of Cretaceous granitic rocks are interpreted as a differentiated product of fractional crystallization of granitic magma deduced by Rayleigh fractionation model (Tsusue et aL , 1987). Oxygen isotopic compositions of quartz for Daebo and Bulgugsa granitic rocks range from 9.98 to 10.51‰ and from 8.26 to 9.56‰, respectively. Daebo granitic rocks enriched in ^(18)O suggest that the magma be undergone different partial melting processes. Of the same Cretaceous granitoids, Wolaksan and Sokrisan mass have different contents of trace elements and δ^(18)O values of the silicate minerals, which indicate that they are not from the identical source of magma. Many mineral deposits are distributed in and/or near the Wolaksan and Muamsa granitic rocks, meanwhile a few mineral deposits are found in and near the Chungju and Jecheon granite batholiths. It might be depend on geochemisty of the related ig- neous rocks which have low contents of Ba, Sr, Co, V, Cr, Ni Zn and high contents of Nb and Y, and on lithology of country rocks such as cabonate and noncabonate rocks.