Microfabrics of garnet and omphacite in eclogite from northern Victoria Land, Antarctica

Abstract

미구조(microstructure) 연구는 암석이 지구 내부에서 형성된 후 표면으로 노출되기까지 겪는 변성, 변형작용을 이해하는데 필수적이며, 특히 에클로자이트(eclogite)와 같은 고압 변성암의 경우 급격한 등온감압 후 하부-중부 지각 환경 하에서 후퇴변성작용 과정 중 만들어진 하부 내지 중부지각 환경 하의 미구조는 지진파탐사 결과와 함께 섭입대의 구조를 이해하는데 중요한 단서를 제공한다. 남극 북빅토리아랜드 랜터만 산맥에서 산출하는 에클로자이트는 석류석(garnet)-녹휘석(omphacite)-각섬석-금홍석-석영으로 구성되어 있으며, 이들은 대체로 엽리와 평행하게 배열한다. 에클로자이트는 각각 석류석과 녹휘석이 풍부한 두 개의 층으로 나뉘고, 이 특징적인 층상구조는 층상형 반려암(layered gabbro)과 같은 모암의 구조가 어느 정도 보존된 것으로 추정된다. 석류석은 두 층에서 비슷한 입도, 종횡비, 모양선호방향성(shape preferred orientation)을 보이며, 단일한 입도 분포를 갖는다. 이에 반해 녹휘석은 상대적으로 녹휘석이 풍부한 층에서 높은 입도, 종횡비, 모양선호방향성을 띄며 입도 분포가 몇 단계로 나누어진다. 석류석과 녹휘석에 대한 후방산란전자회절(electron backscatter diffraction, EBSD) 분석결과, 각 광물의 층 간 결정선호방향성은 차이가 없지만, 석류석은 상대적으로 낮은, 녹휘석은 높은 결정방향성을 보인다. 이러한 결과는 녹휘석에 변형이 집중된 것을 지시하며 화성기원 모암의 구조가 석류석과 녹휘석의 변형메커니즘에는 미약한 영향을 미쳤다고 해석할 수 있다. 석류석은 일반적으로 변형에 강한 광물로 결정 내부에 미치는 연성변형의 강도가 약해 강체 회전(rigid body rotation)이 우세한 반면, 녹휘석은 SL-형의 결정선호방향성과 상대적으로 강한 모양선호방향성을 띄는 것으로 보아 변위포행(dislocation creep)이 주요 변형메커니즘으로 해석된다. 지진파이방성(seismic anisotropy) 계산결과, 광물들 모두 엽리와 평행하고 약한 S파 지진파이방성을 보여주며, 이는 에클로자이트가 섭입대에서 해구와 평행한(trench-parallel) 지진파이방성에 기여할 수 있다는 기존 연구결과와 잘 일치한다.