The Evolution of the Cretaceous Basins in the Korean Peninsula

Abstract

본 연구는 한반도 백악기 퇴적분지의 쇄설성 저어콘 연대 측정을 통해 당시 동아시아 대륙 연변부에 대한 해양판 섭입에 따른 이들의 반응을 규명하였다. 연구 대상인 ４개의 분지는 한반도 옥천변성대에 위치한 육상 소분지로 고태평양 판이 대륙 경계에 비스듬한 방향으로 섭입함에 따라 발생한 좌수향 주향이동운동에 의하여 형성되었다. 이들 소분지는 육상 퇴적환경에서 화산활동을 수반하며 백악기 후기에 해양판의 섭입 방향이 경계에 직각방향으로 바뀔 때까지 퇴적물이 충진되었다. 1901개의 저어콘 입자에 대하여 측정한 1357점의 연령을 통해 추정한 음성, 공주, 해남, 영동 소분지의 최대 퇴적시기는 각각 130 Ma, 108 Ma, 79 Ma, 107 Ma이다. 음성, 공주, 영동 소분지에서 얻은 쇄설성 저어콘 연령 스펙트럼에 따르면 분지 충전물은 주로 인접한 기반암인 고원생대 변성암과 쥐라기, 트라이아스기 화강암, 그리고 서부 경기육괴와 옥천 변성대에서 유래한 고생대 변성 퇴적암으로부터 유래하였다. 이에 반해, 해남 소분지 충전물은 주로 퇴적동시성 반상화산암과 인접한 기반암인 고원생대 변성암과 쥐라기 및 트라이아스기 화강암으로부터 유래하였다. 음성과 공주 소분지 최상부 역암은 백악기 후기부터 고제3기 사이에 퇴적된 것으로 추정되며, 이는 옥천 변성대의 경계 단층이 분지 진화의 최후 단계에서 다시 활성화되었음을 시사한다. 해남과 영동 소분지 상부에서 보이는 응회암과 장석사암은 이들 퇴적분지가 백악기 후기에 고태평양 판의 섭입방향 변화에 영향을 받아 화산 활동이 발생하며 형성된 것으로 추정된다. |The detrital zircon geochronology of the Cretaceous basins was analyzed to elucidate their response to the oceanic plate subduction to the East Asian continental margin. These four basins are the nonmarine subbasins located in the marginal Okcheon Belt of the Korean Peninsula, formed by its sinistral strike-slip movement due to the oblique subduction of the Paleo-Pacific plate. The Cretaceous subbasins deposited sediments in terrestrial environments with associated volcanism until they were closed in the late Cretaceous due to the orthogonal subduction of the oceanic plate. A total of 1357 ages obtained from 1901 zircon grains reveal that the maximum depositional ages of the Eumseong, Gongju, Haenam, and Yeongdong basins are ca. 103 Ma, 108 Ma, 79 Ma, and 107 Ma, respectively. The detrital zircon age spectra of the Eumseong, Gongju, and Yeongdong basins indicate that their basin fills were mainly derived from the adjacent basement rocks comprising Paleoproterozoic metamorphic rocks and Jurassic, Triassic granitoids with a minor supply from the Paleozoic metasedimentary rocks in the of the western Gyeonggi Massif and Okcheon Metamorphic Belt. On the contrary, the Haenam Basin sediment was derived from syn-sedimentary porphyritic rock and the adjacent basement rock comprising Paleoproterozoic metamorphic rocks and Jurassic and Triassic granitoids. The conglomerates in the uppermost parts of the Eumseong and Gongju basins were supposed to be deposited in the Late Cretaceous to Paleogene time, suggesting the reactivation of the boundary faults of the Okcheon Metamorphic Belt in the latest stage of the basin evolution; the tuff and arkose in the upper part of the Haenam and Yeongdong basins, indicating sudden intensification of basin volcanism in late Cretaceous, probably influenced by the changes in the subduction of the Paleo-Pacific plate.