Petrology of clasts in polymict eucrite Thiel Mountains 07014

Abstract

유크라이트(eucrite)는 고철질 조성의 소행성 기원 화성암으로 초기 태양계의 소행성체(asteroid)의 형성 및 분화과정을 이해할 수 있는 중요한 연구시료이다 (McSween et al., 2012; Mittlefehldt, 2015). 유크라이트는 화산암의 특징을 갖는 현무암질 유크라이트(basaltic eucrite)와 심성암의 특정을 갖는 집적 유크라이트(cumulate eucrite)로 크게 구분된다. 유크라이트의 대부분은 모천체(parent body)에서 충돌 작용을 겪어 각력암 형태로 발견된다. 각력암질 유크라이트로는 동일 기원의 암편(clast)으로 구성된 모노믹트(monomict)와 이질적인 기원의 암편들로 구성된 폴리믹트(polymict)가 모두 발견된다 (Delaney et al., 1981). 폴리믹트 유크라이트(polymict eucrite)는 다양한 기원의 암편으로 구성되어 하나의 운석으로도 여러 기원의 유크라이트에 대한 종합적인 연구가 가능한 이점이 있다. 우리는 폴리믹트 유크라이트인 Thiel Mountains 07014(이하 TIL 07014)로 제작한 3개의 박편에서 기질부와 뚜렷이 구분되는 18개 암편의 암석학적 특징 및 기원을 살펴보았다 (박창근, 2009; 문종한 외, 2015; 문종한, 2017). 이 중 대부분이 현무암질 유크라이트이나, 세 개의 암편은 일반적으로 알려진 현무암질 유크라이트(화산암)와 집적 유크라이트(심성암)의 특징을 공유하고 있다. 본 연구는 이 세 암편에 대한 암석학적 연구를 통해 그 기원을 고찰하고자 한다. 이들 암편이 갖는 집적 유크라이트 특징으로는 1) 파쇄되지 않은 주구성광물(휘석, 사장석)의 크기가 700㎛이상이며, 2) 주구성광물이 층을 이루는 집적 조직을 나타내고, 3) 후기 정출 광물인 실리카 동질이상체를 포함하지 않는 점이 있다. 그리고 암편 내 광물의 조성 및 광물 함량비로 계산한 세 암편의 전암 화학 조성도 집적 유크라이트와 유사하다. 하지만, 이 암편의 Ca 함량이 낮은 휘석의 조성(Wo<10En35.9~49.2)은 기존에 보고된 현무암질(Wo<10En30.2~45.2)과 집적 유크라이트(Wo<10En40.3~64.4)에 걸쳐 있다 (e.g., McSween et al., 2012; Mittlefehldt, 2015). 이렇듯 세 개의 암편에서 현무암질 및 집적 유크라이트 특징이 공존하는 것은 일반적인 화성 활동으로만 설명하기 어려워 다른 과정(e.g., 변성 작용, 교대 작용)까지 고려하여 암편의 특징 및 성인을 설명하고자 한다. 특히, 해당 암편에서만 철 함량이 높은 감람석(Fa72.6~74.4)과 맥상의 인회석(apatite)이 결정 경계를 따라 산출된다. 두 광물은 유체가 관여한 교대작용(metasomatism)으로 생성되는 것으로 알려져 있다 (e.g., Barrat et al., 2011; Shearer et al., 2011). 따라서 교대 작용을 바탕으로 암편의 기원을 설명할 수 있는지 먼저 확인해보았다.