Thermal and Uplift Histories of the Jurassic Granite Batholith in Southern Jeonju: Fission-track Thermochronological Analyses

전주 남부지역 쥬라기 화강암질 저반체의 지열사와 융기사: 피션트랙 열연대학적 해석

Wide ranges of fission-track (FT) ages were obtained from the Jurassic granite batholith in Jeonju-Gimje-Jeongeup area, southwestern Okcheon Belt: sphene=158~70 Ma; zircon=127~71 Ma; apatite=72~46 Ma. Thermochronological analyses based on undisturbed primary cooling and reset or partially-reduced FT ages, and some track-length data reveal complicated thermal histories of the granite. The overall cooling of the batholith is characterized by a relatively rapid earlier-cooling (${\sim}20^{\circ}/Ma$) to $300^{\circ}C$ isotherm since its crystallization and a very slow later-cooling ($2.0{\sim}1.5^{\circ}/Ma$) through the $300^{\circ}C-200^{\circ}C-100^{\circ}C$ isotherms to the present surface temperature. It is indicated that the large part of Jurassic granitic body experienced different level of elevated temperatures at least above $170^{\circ}C$ (maximum>$330^{\circ}C$) by a series of igneous activities in late Cretaceous. Consistent FT zircon ages from duplicate measurements for two sites of later igneous bodies define their formation ages: e.g., quartz porphyry=$73{\pm}3Ma$; diorite=$73{\pm}2Ma$; rhyolite=$72{\pm}3Ma$; feldspar porphyry=$78{\pm}4Ma$ (total weighted average=$73{\pm}3Ma$). Intrusions of these later igneous bodies and pegmatitic dyke swarms might play important roles in later thermal rise over the study area including hot-spring districts (e.g., Hwasim, Jukrim, Mogyokri, Hoebong etc.). On the basis of an assumption that the latercooling of granite batholith was essentially controlled by the denudation of overlying crust, the uplift since early Cretaceous was very slow with a mean rate of ~0.05 mm/year (i.e., ~50 m/Ma). Estimates of total uplifts since 100 Ma, 70 Ma and 40 Ma to present-day are ~5 km, ~3.5 km and ~2 km, respectively. The consistent values of total uplifts from different locations may suggest a regional plateau uplift with a uniform rate over the whole granitic body.

옥천대 남서부인 전주-김제-정읍일대 쥬라기 화강암질 저반체로부터 구한 FT 연대는 넓은 범위에 걸쳐 나타난다: 스핀=158~70 Ma; 저콘=127~71 Ma; 인회석=72~46 Ma. 교란되지 않은 일차냉각 및 리셋 또는 부분감소된 FT 연대, 그리고 일부 트랙 길이 측정자료에 기반한 열연대학적 해석을 통해 화강암체가 겪은 복잡한 지열사를 규명하였다. 이 화강암체의 전체 냉각사는 정출 후 $300^{\circ}C$ 등온선까지의 비교적 빠른 전기 냉각(${\sim}20^{\circ}C/Ma$)과 $300^{\circ}C-200^{\circ}C-100^{\circ}C$ 등온선을 거쳐 현재 지표온도에 이르기까지의 매우 느린 후기 냉각($2.0{\sim}1.5^{\circ}C/Ma$)으로 특징지어진다. 이 쥬라기 화강암체의 많은 부분은 일련의 후기 백악기 화성활동에 의해 적어도 $170^{\circ}C$ 이상(최고 >$330^{\circ}C$)의 다양한 수준에 달하는 지열상승을 겪은 것으로 확인되었다. 다양한 후기 화성암체들의 두 지점으로부터 중복측정된 FT 저콘 연대의 일치된 결과는 그들의 생성시기를 잘 정의한다: 석영반암=$73{\pm}3Ma$; 섬록암=$73{\pm}2Ma$; 유문암=$72{\pm}3Ma$; 장석반암=$78{\pm}4Ma$ (전체 가중평균=$73{\pm}3Ma$). 이들 후기 화성암체와 페그마타이트 암맥군의 관입은 온천개발지역(화심, 죽림, 목욕리, 회봉 등)을 위시한 연구지역 내에서의 후기 지열상승에 주요 역할을 하였던 것으로 해석된다. 이 화강암 저반체의 후기냉각이 지표면의 침식-삭박에 따른 상대적 융기에 의해 근본적으로 규제되었다고 가정하면, 전기 백악기 이후의 융기는 연간 평균 약 0.05 mm (즉 백만 년에 약 50 m)의 매우 느린 속도로 진행되었다. 100 Ma, 70 Ma, 40 Ma를 기준으로 현재까지의 총융기량은 각각 5 km, 3.5 km, 2 km 정도로 추정된다. 여러 지점의 일정한 융기량은 암체 전체가 광역적으로 고르게 융기하였음을 지시한다.