Geochemical characteristics of precambrian, jurassic and cretaceous granites in Korea

韓國에 分布하는 地質時代와 空間을 달리하는 代表的인 15個의 花崗岩體를 對象으로 鑛物 및 主ㆍ微量元素 地化學的 特徵을 밝히고 岩石成因과 地體構造進化와 연관시켜 硏究하였다. 그 岩石地化學的 特徵을 바탕으로 先캄브리아紀 花崗岩, 쥬라紀 花崗岩(cratonic과 mobile belt)와 白堊紀~第三紀 花崗岩으로 區分된다. 先캄브리아紀 花崗片麻岩(I-型 및 티탄鐵石系列)은 地化學的으로 進化된 花崗岩類가 變成作用을 받아서 形成되었으며, 先캄브리아紀 花崗岩(S-型 및 티탄鐵石系列)은 堆積起源의 變成岩類가 部分熔融되어 生成된 것으로 思料된다. 쥬라紀 花崗岩(S-型 및 티탄 鐵石系列)은 主로 下部地殼의 變成堆積岩이 部分熔融되어 形成되었다. 또한, 白堊紀花崗岩(I-型 및 磁鐵石系列)은 下部地殼 또는 上部맨틀의 火成源岩類로부터 生成된 마그마의 分別 結晶作用으로 結晶化되었음이 밝혀졌다. 퍼다이트質 알카리長石의 溶離(exsolution)에 依한 地質溫度計는 先캄브리아紀 및 쥬라紀 花崗岩은 各 岩體內 그 溫度變化幅이 작으며(±20~30℃), 約 3~5kbar의 假想壓力下에서 315~430℃의 낮은 溫度條件에서 化學的 平衡을 이룬 것으로 나타났다. 이는 花崗岩貫入時 주위 母岩들은 廣域變成作用과 같은 熱流量이 높은 영역下에 있었으며, 그 後 母岩은 花崗岩과 함께 천천히 冷却되었기 때문인 것으로 생각된다. 그러나, 白堊紀 花崗岩들은 各 岩體마다 1~3kbar 壓力下에서 520℃의 溫度에서 平衡을 이루었으며 그 變化幅(±110℃)이 크다는 것으로 밝혀졌는데, 이는 親마그마가 地表 가까운 淺處까지 貫入하여 急速히 結晶化되었음을 示唆한다. 長石이 晶出될때의 酸素分壓은 沃川變成帶에 分布하는 쥬라紀 花崗岩이 가장 낮고, 慶尙盆地의 白堊紀 花崗岩에서 높은 것으로 밝혀졌다. 쥬라紀 花崗岩(Hercyno-型)은 큐라-퍼시픽(Kula-Pacific)板이 빠른 速度로 北西쪽으로 밀려와서 大陸間盆地(Intracontinental basin)인 沃川盆地가 closing-collision으로 地殼下部의 部分熔融에 依하여 形成된 마그마(Wet magma)로 부터 形成된 後 주위 母岩과 함께 隆起되었다. 白堊紀 花崗岩(Andino-型)은 큐라-퍼시픽 海嶺의 Subduction에 依하여 生成된 마그마(Dry magma)가 構造的 弱線帶를 따라 빠른 速度로 地殼淺處까지 貫入되었다.

The geochemical characteristics including minerals, major and trace elements chemistries of the Proterozoic, Jurassic and Cretaceous granites in Korea are systematically summarized and intended to decipher the origin and crystallization process in connection with the tectonic evolution. The granites in Korea are classified into three different ages of the granites with their own distinctive geochemical patterns: 1) Proterozoic granitoids; 2) Jurassic granites(cratonic and mobile belt) ; 3) Cretaceous-Tertiary granites. The Proterozoic granite gneisses (I-type and ilmenite-series) formed by metamorphism of the geochemically evolved granite protolith. The Proterozoic granites (S-type and ilmenite-series) produced by remobilization of sialic crust. The Jurassic granites (S-type and ilmenite-series) were mainly formed by partial melting of crustal materials, possibly metasedimentary rocks. The Cretaceous granites (I-type and magnetite-series) formed by fractional crystallization of parental magmas from the igneous protolith in the lower crust or upper mantle. The low temperature (315~430℃) and small temperature variations (±20~30℃) in the cessation of exsolution of perthites for the Proterozoic and Jurassic granites might have been caused by slow cooling of the granites under regional metamorphic regime. The high (520℃) and large temperature variations (±110℃) of perthites for the Cretaceous granites postulate that the rapid cooling of the granitic magma. In terms of the oxygen fugacity during the feldspar crystallization in the granite magmas, the Jurassic mobile belt granites were crystallized in the lowest oxygen fugacity condition among the Korean granites, whereas the Cretaceous granites in the Gyeongsang basin at the high oxygen fugacity condition. The Jurassic mobile belt granites are located at the Ogcheon Fold Belt, resulting by closing-collision situation such as compressional tectonic setting, and emplaced into a Kata-Mesozonal ductile crust. The Jurassic cratonic granites might be more evolved either during intrusion through thick crust or owing to lower degree of partial melting in comparison with the mobile belt granites. The Cretaceous granites are possibly comparable with a continental margin of Andinotype. Subduction of the Kula-Pacific ridge provided sufficient heat and water to trigger remelting at various subcrustal and lower crustal igneous protoliths.