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Tectonometamorphic evolution of high-pressure eclogites and associated metasedimentary rocks in the Lanterman Range, northern Victoria Land, Antarctica : 남극 북빅토리아랜드 랜터만 산맥의 고압 에클로자이트와 주변 변성퇴적암류의 변성지구조적 진화

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Authors

김태환

Advisor
정해명
Issue Date
2019-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
eclogiteepisodic zircon growthlate Neoproterozoic riftingmanganiferous quartziteLanterman RangeRoss orogenEast Gondwana margin
Description
학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :자연과학대학 지구환경과학부,2019. 8. 정해명.
Abstract
The Lanterman Range eclogites and associated metasedimentary rocks in the Lanterman Range, northern Victoria Land, Antarctica, were investigated to unravel tectonometamorphic evolution of high-pressure (P) terrane in the Andean-type Ross orogeny. The pristine eclogites primarily consisting of garnet + omphacite + calcic/sodic-calcic amphibole + epidote + phengite + rutile + quartz, revealed three stages of prograde metamorphism defining two distinctive P–T trajectories, M1–2 and M3. A combination of pseudosection modelling, mineral parageneses and thermobarometries suggests that the eclogites have initially evolved from ~15–20 kbar and 520–570 °C (M1) through ~22–25 kbar and 630–650 °C (M2), and finally to ~26 ± 3 kbar and 720 ± 80 °C (M3). The SHRIMP U-Pb dating discriminated two distinct episodes of eclogitic zircon growth at 515 ± 4 Ma (tσ; M2) and 498 ± 11 Ma (tσ; M3) from zircon mantle and rim, respectively. Average burial rates are too low (<2 mm/year) for cold subduction regime (~5–10 °C/km), suggesting an intervening exhumation stage between two prograde P–T segments. Thus, two discrete events of burial-exhumation took place with an c. 15 Ma gap during the Ross orogeny.
The inherited zircon core ages (590.8 ± 8.3 Ma and 603.2 ± 4.4 Ma, tσ) and mildly alkalic, within-plate to continental basalt-like geochemistry of the eclogites were combined to suggest that their gabbroic protoliths should be a spatial-temporal equivalent to c. 600–580 Ma rift to passive margin magmatic rocks in the Tasmanides of eastern Australia. This is the first discovery of Ediacaran rift-related magmatism in the Ross orogen, thereby fulfilling the Antarctic missing link for paleogeographic linkage between Australia and Antarctica during the Neoproterozoic. Furthermore, I suggest oceanward propagation of rifting along the Australian-Antarctic margins from Cryogenian (c. 670–650 Ma) to Ediacaran (c. 600–580 Ma), followed by two discrete tectonic inversion events at Ediacaran (c. 590–570 Ma) and early Cambrian (c. 540–530 Ma), respectively. These late Neoproterozoic rift-related events might be responsible for the Pacific-Gondwana zircon population (c. 700–500 Ma) in the Paleozoic Gondwana mud-pile.
Manganiferous quartzitic schist rarely occurs as thin layer in the Lanterman Range, intercalated within the quartzofeldspathic schists and gneisses enveloping the metamafic lenses. Strong positive anomaly of Ce of the manganiferous quartzite confirmed incorporation of ferromanganese deposits in the pelagic sedimentary protolith, most likely at continental slope to shelf of passive margin setting. Mineral assemblages represented by spessartine-rich garnet, piemontite-allanite-rich epidote, phengite, magnetite and quartz suggested greenschist to blueschist facies conditions with the relatively high oxygen fugacity. Passive margin sedimentary packages were metamorphosed at middle Cambrian time in the context the Ross orogeny. A compilation of P–T paths of high-P metamorphic rocks in the Lanterman Range testifies differing subduction-exhumation paths.
안데스형 로스 조산운동의 맥락에서 고압 터레인의 변성지구조 진화를 밝히기 위해 본 연구에서는 랜터만 산맥 에클로자이트와 주변 변성퇴적암류를 연구하였다. 신선한 에클로자이트 시료들은 주로 석류석+옴파사이트+칼슘/소듐-칼슘 각섬석+녹렴석+펜자이트+금홍석 +석영으로 구성되며, 이로부터 두 개의 구별되는 압력-온도 경로, M1–2와 M3를 정의하는 세 단계의 전진변성작용을 밝혀냈다. 슈도섹션 모델링, 포획광물 공생관계, 지온지압계 등으로부터 에클로자이트가 ~15-20kbar와 520–570℃(M1)에서 ~22–25kbar와 630–650℃(M2), ~26±3kbar와 720±80℃(M3)까지 진화했음을 알아냈다. 저어콘의 외연부와 최외부 띠에 대한 슈림프 우라늄-납 연령측정을 통해 각각 515±4Ma(tσ; M2)와 498±11Ma(tσ; M3), 두 차례에 걸친 단편적 에클로자이트 저어콘 성장사를 구별해냈다. 이로부터 계산한 평균매몰속도는 차가운 섭입을 고려하면 너무 낮아(<2mm/year), 두 단계의 전진변성 압력-온도 경로 사이에 융기단계가 있었어야 한다. 따라서, 로스 조산운동 동안 두 차례의 불연속적인 매몰-융기 사건이 약 15Ma를 두고 일어났음을 알 수 있다.
저어콘 상속핵 연령들(590.8±8.3Ma와 603.2±4.4Ma, tσ)과 약알칼리, 판내부 내지 대륙현무암에 가까운 에클로자이트 시료들의 지화학조성은 반려암질 모암이 호주 동부 타스마나이드의 약 600-580Ma의 열곡대 내지 수동형 경계부 화성암류와 시공간적 대비를 시사한다. 이는 로스 조산대 내 에디아카라기 열곡대 고철질 화성활동의 첫 발견으로, 신원생대 동안 호주와 남극의 고지리적 대비에서 결여된 연결고리를 채우는 것이다. 나아가, 호주-남극의 동쪽 경계부에서 크라이오제니아기(약 670–650Ma) 에서 에디아카라기(약 600–580Ma)로 열곡활동이 해양쪽으로 이동한 사실과 함께, 각각 에디아카라기(약 590–570Ma)와 캠브리아기 초기(약 540–530Ma) 때 호 환경으로의 지구조적 전이를 제안한다. 이들 후기 신원생대 열곡활동들은 소위 고생대 곤드와나 진흙 더미에서 인지되는 태평양-곤드와나 저어콘 연령군(약 700-500Ma)의 기원 중 하나일 수 있다.
함망간규암 편암은 랜터만 산맥에서 얇은 레이어 형태로 드물게 산출하는데, 변성고철질 렌즈를 둘러싸는 석영장석질 편암류와 편마암류 내에 교호한다. 함망간규암의 강한 Ce 양의 이상은 수동형 경계부의 대륙사면 내지 대륙붕 환경에서 형성된 원양성 퇴적기원 모암 내에 함철망간 노듈이나 각 등이 포함되었음을 지지한다. 스페서틴이 풍부한 석류석, 피몬타이트-갈렴석이 풍부한 녹렴석, 펜자이트, 자철석, 석영의 광물조합은 상대적으로 산소분압이 높은 환경에서의 녹색편암상 내지 청색편암상의 조건을 지시한다. 수동형 경계부 퇴적암류들은 로스 조산운동의 맥락에서 중기 캠브리아기 때 변성작용을 경험하였다. 랜터만 산맥의 고압 변성암류들의 압력-온도 경로를 취합한 결과는 각기 다른 섭입-융기 경로를 가질 수 있음을 증명한다.
Language
eng
URI
https://hdl.handle.net/10371/162431

http://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000156579
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