Petrology of Mesozoic Granites in Pirrit Hills, West Antartica

Abstract

남극대륙은 남극횡단산맥을 기준으로 크게 동남극과 서남극으로 이분된다. 서남극은 동남극에 비해 지각이 얇으며(25~30km), 5개의 지괴(crustal block)로 구성되어있다. 이 지괴들은 지각심부 열극대(deep crustal rift zones)에 의해 구분되며, 곤드와나 대륙의 분리기간 중 서로 독립적으로 이동하였을 것으로 추정된다. 피릿힐(81°S, 85°W) 화강암은 이 중 엘스워드-위트모아 산맥 지괴 내에 분포하고 있다. 이 연구에서 우리는 피릿힐 화강암의 구성광물, 주성분 원소 및 미량원소의 조성을 검토하였으며, 또한 LA-ICP-MS를 이용하여 저어콘 U-Pb 연대측정을 하였다. 피릿힐 화강암의 주 구성광물은 퍼사이트(perthite) 조직을 나타내는 알칼리장석, 타형의 석영과 사장석이며, 이 밖에 흑운모, 백운모 및 불투명 광물 등이 부수광물로 나타난다. 일부의 시료에서는 석영과 알칼리장석이 부분적으로 미문상조직을 보이기도 하며, 백운모와 흑운모는 석영과 장석 사이의 간극을 충진 하고 있는 형태로 나타난다. 피릿힐 화강암의 SiO2 조성 범위는 74~77 wt.%로 균질한 산성함에 속하며, 대개 특징적으로 높은 Na2O+K2O (7.8~9.2 wt.%) 값을 보인다. 그리고 Al2O3, MnO, MgO, CaO, TiO2, P2O5 함량은 결여되어 있다. 콘드라이트 값으로 표준화한 희토류 원소의 변화도에서 피릿힐 화강암은 일반적인 I-type 또는 S-type 화강암질 마그마의 분화 경향과 대조적으로 HREEs가 부화되어있으며, 편평한 패턴을 보인다. 그리고 뚜렷한 Eu (-) 이상을 보이므로, 사장석의 분별이 그 생성과정에 중요한 역할을 하였음을 알 수 있다. 화강암의 지체구조 판별을 위한 Nb-Y과 Ta-Yb 도에서 피릿힐 화강암은 각각 판내부 기원 화강암(WPG)으로 분류된다. 그리고 모든 시료가 높은 Ga/Al 비를 가지는 A-type 화강암에 속한다. 미량원소의 거미도(spider diagram)에서 Ba, Nb, K, Sr, P, Eu, Ti의 원소들은 인접한 원소들에 비해 낮은 함량을 보인다. 이는 전형적인 A-type 화강암에서 볼 수 있는 특징이며, 위 원소들에 대해 분배계수가 높은 장석 및 함 Ti 광물 등이 부분 용융될 때 잔류물로 남은 것에 기인한 것으로 생각된다. A-type 화강암을 세분하는 Nb-Y-Ce과 Nb-Y-3Ga 삼각도에서, 피릿힐 화강암은 조산운동 후 신장성 환경하에서 생성되는 A2형으로 분류되며, 맨틀기원인 A1형과는 구분된다.