한반도 동남부의 주단층대에 의해 구분된 지질블록별 백악기-고제3기 화강암의 차별적 냉각-지열 이력: 피션트랙 열연대학적 증거

Abstract

한반도 동남부의 주단층으로 구분된 지질블록별 백악기-고제3기 화강암체의 피션트랙(FT) 열연대학적 기록은 차별적인 냉각사와 후기 지열사를 입증한다. 대부분 화강암체에는 관입후 단조로운 냉각패턴(J 자-형)이 그대로 보존되어 있으며, 일부 백악기 암체는 <TEX>$300^{\circ}C$</TEX> 등온선의 리셋 후 재냉각된 복잡한 패턴(N 자-형)을 기록한다. 각 암체의 온도구간별 차별적 냉각속도는 상대적 암체규모, 모암종류에 따른 초기 열손실, 후기화성활동 존재와 근접성 등에 따라 설명된다. 큰 규모의 저반상 암체의 경우에도 단일 암체 내에서 위치에 따라 각 등온선별 냉각연대는 대체로 부합된다. 양산단층을 가로질러 양쪽에 인접한 두 암체의 유사한 냉각연대는 그들이 거대한 수평변위 이전의 동시대 관입체임을 입증한다. 양산/동래단층 등 주단층대를 따라 국지적으로 기록된 후기 지열상승 범위는 인회석 부분안정영역(<TEX>$70-125^{\circ}C$</TEX>)에 달했으며 <TEX>$200^{\circ}C$</TEX>에는 미치지 못하였다. 양산-울산단층 교차점의 파쇄대 내 강한 변질증거는 FT 스핀연대(31Ma)가 전기 올리고세에 단층교차점을 포함한 포항-감포블록의 구조적 침강에 따른 <TEX>$290^{\circ}C$</TEX> 이상의 지온상승에 의한 리셋 후 재냉각연대임을 지시하며, 한편 일치된 FT 저콘 및 인회석연대(24Ma)는 올리고세 말기에 동일 지역의 급작스런 구조적 융기에 관련된 <TEX>$200-105^{\circ}C$</TEX> 등온선의 급작스런 냉각을 암시한다. <TEX>$300-200-100^{\circ}C$</TEX> 등온선별 냉각연대가 울산단층 동쪽(포항-감포블록)에서 서쪽보다 현저하게 낮은 경향(FT 스핀 및 K-Ar 흑운모=19%; FT 저콘=20%; FT 인회석=27%)은 훨씬 뒤에 관입한 고제3기 암체의 늦은 냉각시점 때문이며, 후기 지열영향으로 부분감소된 인회석연대가 반영되었기 때문이다. Fission-track (FT) thermochronological records from SE Korean Cretaceous-Paleogene granitic plutons in different fault-bounded blocks reveal contrasting cooling and later thermal histories. Overall cooling patterns are represented by a monotonous (J-shaped) curve in most plutons except some Cretaceous granites retaining a complicated (N-shaped) path due to post-reset re-cooling. Discriminative cooling rates over different temperature ranges can be explained for individual plutons with respect to relative pluton sizes, differences in initial heat loss depending on country rocks, and the presence and proximity of later igneous activity. Even within a single batholith, cooling times for different isotherms were roughly contemporaneous with respect to positions. Insignificant deviations in cooling ages from two different plutons in succession across the Yangsan fault may suggest their contemporaneity before major horizontal fault movement. The extent of later thermal rise recorded locally along the Yangsan and Dongnae fault zones were reached the Apatite Partial Stability Zone (<TEX>$70-125^{\circ}C$</TEX>), but did not exceed <TEX>$200^{\circ}C$</TEX>. Thermal alteration from fractured zones in the Yangsan-Ulsan fault junction may suggest a thermal reset above <TEX>$290^{\circ}C$</TEX> resulting a complete reset in FT sphene age (31 Ma), caused by a tectonic subsidence in Early Oligocene. A consistency in FT zircon/apatite ages (24 Ma) may imply a sudden rapid cooling over <TEX>$200-105^{\circ}C$</TEX>, plausibly related to the abrupt tectonic uplift of the Pohang-Gampo Block including the fault junction in Late Oligocene. A remarkable trend of lower cooling ages for <TEX>$300-200-100^{\circ}C$</TEX> isotherms (i.e., 19% for FT sphene and K-Ar biotite; 20% for FT zircon; 27% for FT apatite) from the east of the Ulsan fault (Pohang-Gampo Block) comparing to the west of the fault may be attributed to retarded cooling times from the Paleogene granites and also reflected by their partially-reduced apatite ages due to later thermal effects.