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남한의 중생대 화강암류의 He-Ar 동위원소비 분석 연구

Title
남한의 중생대 화강암류의 He-Ar 동위원소비 분석 연구
Other Titles
He-Ar isotope studies of the Mesozoic granitoids in South Korea
Authors
이성은
Issue Date
2009
Department/Major
교육대학원 지구과학교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
김규한
Abstract
Noble gas isotopic ratios such as helium(³He/⁴He) and argon(^(40)Ar/^(36)Ar) in the Mesozoic granites of South Korea were analyzed to investigate the origin of the granitic magma. Noble gases for isotopic analysis were extracted from fluid inclusions in quartz of granitic rocks. Helium isotopic ratios (³He/⁴He) range from 0.002 to 0.522 R_(A) (1R_(A)=1.40×10^(-6)) for Jurassic Daebo granites and from 0.013 to 1.267 R_(A) for Cretaceous Bulguksa granites. The relatively high value of ³He/⁴He(up to 1.27R_(A)) for Bulguksa granites of the Cretaceous age indicates that the helium in quartz is originated from the mantle source. Helium isotopic ratios of Jurassic granites are similar in value of 0.02R_(A), due to radiogonic ⁴He generated by U(Th) of the metasedimentary crustal materials. It suggest that the granitic magma be derived from the partial melting product of the continental lithospheric materials with high radiogenic helium. Argon isotopic ratios(av. ^(40)Ar/^(36)Ar = 1040±17) of the fluid inclusion in quartz for Jurassic granites are considerably higher than those in Cretaceous granites(av. ^(40)Ar/^(36)Ar = 423.8±1.2), indicating an ageing effect. In the K-Ar radiometric dating of the granitic rocks, the quantitative analysis of K and ^(40)Ar of fluid inclusion in quartz will provide more accurate age information than those of the amphibole and biotite minerals. Mantle helium has been traced in Mesozoic I-type granites from South Korea, of which Cretaceous granites in the Gyongsang basin were significantly enriched in mantle helium. The crustal helium predominates over all of the Jurassic granites in South Korea and the Cretaceous granites in the Okcheon zone. It accords well with the result of Nd-Sr isotope characteristics(Kim et al., 1996) that implies all Jurassic granites in the South Korea and Cretaceous granites in the Okcheon zone are deriverd from the crustal source magma. Our He-Ar noble gas isotopic signatures in terms of the source of granitic magma are consistented with the previous results of O, Nd-Sr isotopes and CO₂ and CH₄ chemistry in fluid inclusion of Mesozoic granites, South Korea(Kim et al., 1992, 1996a, 1996b).;남한 중생대 화강암의 화강암질 마그마 기원을 규명하기 위하여 헬륨 동위원소비(³He/⁴He)와 아르곤 동위원소비(^(40)Ar/^(36)Ar) 등 영족기체 동위원소비를 분석 하였다. 동위원소는 석영의 유체포유물 중의 가스를 추출하여 분석하였다. 쥬라기 대보화강암의 헬륨동위원소(³He/⁴He) 비의 값은 0.002~0.522R_(A) (1R_(A)=1.40x10^(-6))며 백악기 불국사화강암의 ³He/⁴He비는 0.013~1.267 R_(A)이다. 백악기 불국사화강암의 비교적 높은 ³He/⁴He비 (~1.27R_(A))는 석영 내에 맨틀기원의 헬륨이 존재하고 있음을 나타낸다. 이는 백악기 화강암질 마그마의 기원이 맨틀에서 유래하고 있음을 지시하고 있다. 한편, 쥬라기 대보 화강암의 석영에는 지각 기원의 U(Th)에 의한 ⁴He 영향으로 헬륨동위원소비가 평균지각의 값(~0.02R_(A))과 유사하다. 이는 화강암질 마그마의 기원이 지각물질의 부분용융 산물에서 유래하고 있음을 지시하고 있다. 석영 내의 유체포유물 중의 아르곤 동위원소비(^(40)Ar/^(36)Ar)는 쥬라기 화강암이 백악기 화강암에 비하여 현저히 크다. 이는 화강암의 절대 연령의 영향을 잘 반영하고 있다. 석영 유체포유물 내의 K 과 ^(40)Ar을 정량하여 화강암의 절대연령측정에 Ar 동위원소비 분석이 유용함이 확인되었다. 이는 화강암의 절대연령 측정수단인 각섬석, 흑운모의 K-Ar 연대측정법과 함께 가치있는 절대연령 측정의 수단이 될 수 있음을 의미한다. 특히, 백악기 화강암류 에서는 각섬석이나 흑운모 광물 K-Ar 연령 측정수단에 비하여 외계의 원소들과 폐쇄되어 있는 석영 내의 유체포유물을 이용함이 보다 정확한 연령의 정보를 제공해 준다. 화강암의 I-S type 과 ³He/⁴He비와의 관계에서 연구에 이용된 남한의 중생대 화강암은 대다수 I-type 화강암으로 맨틀기원 헬륨의 잔존량이 쥬라기 화강암보다 백악기 화강암에서 많음이 확인 되었다. 특히, 경상분지 내의 백악기 화강암에서 맨틀 헬륨의 많은 잔존량이 특징적 이다. 한편 쥬라기 화강암과 옥천대 내의 백악기 화강암은 지각기원 헬륨이 우세하여 지각기원 화강암질 마그마의 기원으로 해석한 Nd, Sr 동위원소 연구결과(Kim et al., 1996) 와도 조화적이다. 남한의 중생대 화강암은 산소동위원소, Nd, Sr 동위원소연구와 유체포유물의 CO₂와 CH₄ 가스 조성분석 및 영족기체 동위원소비의 결과로 얻어진 화강암질 마그마의 성인해석이 헬륨, 아르곤 영족기체 동위원소 분석 연구방법에서 해석된 성인해석과 일관성 있게 서로 부합하고 있음이 확인되었다.
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교육대학원 > 지구과학교육전공 > Theses_Master
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