[논문 리뷰] The Minerageny of Two Groups of Zircons from Plagioclase- Amphibolite of Mayuan Group in Northern Fujian

Xuezhao Bao, Xiaochun Gan|ArXiv.org|2007. 07. 23.

Geological and Geochemical Analysis참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 중국 푸젠 북부의 플라지오클라스-암피볼리트에서 고체화 및 변성질량 지르콘의 구분을 위해 통합된 지르콘 형태, U-Th-Pb 지구연대 측정, 화학적 조성 분포, 그리고 마이크로스케일 라만 분광법을 활용하여 지르콘의 기원을 규명하였다. 주요 발견은 고체화 지르콘이 유성 불순물과 반전 조성으로 인해 핵심에서 가장자리로 갈수록 기울어진 배경과 반전된 강도 변화를 보이며, 반면 변성질량 지르콘은 낮고 수평적인 배경과 반대되는 경향을 보여, 기원을 신뢰성 있게 구분할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Zircons can crystallize in a wide range of physical and chemical conditions. At the same time, they have high stability and durability. Therefore zircons can grow and survive in a variety of geological processes. In addition, the diffusivity of chemical compositions in their crystals is very low. Consequently,we can trace back the evolution history of the planetary materials containing zircon with zircon U-Th-Pb geochronology and geochemistry studies. However, this depends on our ability to decipher its genesis, namely magmatic or metamorphic origins. In this paper, magmatic and metamorphic zircons were found from plagioclase-amphibolite samples. Their geneses have been determined by zircon morphology, chemical composition zonations and geological field setting combined with their zircon U-Th-Pb ages. We have found obvious differences in micro-scale Raman spectra between these magmatic and metamorphic zircons. The magmatic zircons exhibit a high sloping background in their Raman spectra, but the metamorphic zircons exhibit a low horizontal background in their Raman spectra, which suggest that the magmatic zircons may contain a much higher concentration of fluorescent impurities than the metamorphic zircons. Moreover, reverse variation trends in Raman spectrum peak intensities from core to rim of a crystal between the magmatic and metamorphic zircons have been found. We think that this can be attributed to their reverse chemical composition zonations. These differences can be used to distinguish magmatic and metamorphic zircons.

연구 동기 및 목표

• 푸젠 북부의 마이위안 군집에 속한 플라지오클라스-암피볼리트에서 두 가지 지르콘 집단의 기원(고체화 또는 변성질량)을 규명하기 위해
• 복잡한 변성 지형에서 지르콘의 기원을 명확히 하여 U-Th-Pb 지구연대 측정의 신뢰성을 평가하기 위해
• 라만 분광법이 지르콘 기원을 스펙트럼적 특성에 기반해 어떻게 효과적으로 식별할 수 있는지 탐색하기 위해
• 지르콘 형태, 화학적 조성 분포, 라만 스펙트럼 패tern을 지질학적 배경 및 연대 자료와 연계하기 위해

제안 방법

• 결정화 연대를 규명하기 위해 지르콘 입자에 대한 U-Th-Pb 지구연대 측정을 수행하였다.
• 캐소드류미네선스(CL) 영상 및 전자 마이크로프로브 기법을 이용해 지르콘의 형태 및 내부 조성 분포 패턴을 분석하였다.
• 지르콘의 핵심과 가장자리에서 마이크로스케일 라만 분광법을 수행하여 진동 스펙트럼 특성을 평가하였다.
• 고체화 지르콘과 변성질량 지르콘 간의 라만 스펙트럼을 비교하여 배경 강도 및 피크 강도 변화 경향을 분석하였다.
• 구조지질학적 배경을 제약하기 위해 현장 지질 관측 및 광물 조합을 통합하였다.
• 역방향 화학 조성 분포 패tern을 진단적 특성으로 활용하여 스펙트럼 차이를 해석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 마이위안 군집의 암피볼리트에서 유래한 지르콘의 고유한 형태적 특성과 화학적 조성 분포는 무엇인가?
• RQ2 고체화 지르콘과 변성질량 지르콘의 마이크로스케일 라만 스펙트럼은 어떻게 다를까?
• RQ3 핵심에서 가장자리로 갈수록 라만 스펙트럼 배경 강도 및 피크 강도 변화 경향이 지르콘 기원을 신뢰성 있게 식별하는 데 유용한가?
• RQ4 지르콘의 화학적 조성 분포 패턴과 라만 스펙트럼 특성 간의 관계는 무엇인가?
• RQ5 U-Th-Pb 연대와 지질학적 배경은 지르콘 집단의 고체화 또는 변성질량 기원을 어떻게 뒷받침하는가?

주요 결과

• 고체화 지르콘은 유성 불순물 농도가 높아 라만 스펙트럼에서 기울어진 높은 배경을 나타낸다.
• 변성질량 지르콘은 낮고 수평적인 라만 스펙트럼 배경을 보이며, 불순물 농도가 낮음을 시사한다.
• 고체화 지르콘에서는 핵심에서 가장자리로 갈수록 피크 강도가 반전되는 경향을 관찰하였으며, 이는 역방향 화학 조성 분포와 관련이 있다.
• 반면, 변성질량 지르콘는 일관되거나 반대 방향의 강도 경향을 보였으며, 정상 또는 존재하지 않는 조성 분포와 일치한다.
• 라만 스펙트럼 특성과 함께 역방향 조성 분포 패턴을 통합하면 고체화 지르콘와 변성질량 지르콘를 신뢰성 있게 구분할 수 있는 강력한 방법이 된다.
• 본 연구는 형태학적, 지구화학적, 라만 분광법의 통합 분석을 통해 지르콘 기원을 신뢰성 있게 규명할 수 있음을 확인하였다.