<사진. 히타치광상 후도폭포 광상 및 후지미광상 광석시료의 반사현미경 사진
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

일본 열도 최고의 광상연대 결정에 성공

- Re-Os법에 의해 히타치광상의 생성 연대가 밝혀짐

독립행정법인 해양연구개발기구 해저자원연구개발센터와 도쿄대학 대학원 공학계연구과 연구팀은 Re-Os(rhenium?osmium) 연대결정법을 이용하여 오랜 기간 동안 불분명 하였던 이바라키현(茨城?) 히타치광상(日立?床)의 생성연대를 광상을 구성하는 황화광물로부터 직접 결정하는데 성공하였다. 그 결과 히타치 광상의 생성연대는 지금까지 생각했던 석탄기전기(약 3억 2,320만 년 전~3억 5,890만 년 전)가 아니라 캄브리아기(4억 8,540만 년 전~5억 4,100만 년 전)로 일본 열도 최고의 광상이라는 것을 밝혀내었다.

본 연구에서는 1971~1973년에 걸쳐 오카야마대학의 연구팀에 의해 히타치광산의 갱도 내에서 채취된 광석시료를 Re-Os 연대결정법을 이용하여 분석한 결과, 히타치광산 후도폭포 광상에서 5억 3,300±1,300만 년 전을 나타내는 Re-Os 아이소크론(isochron)을 얻었다. 이 결과는 히타치광상의 생성시기가 지금까지 생각했던 석탄기 전기보다 약 2억 년 오래된 생성연대를 나타낸 것이다. 따라서 후도폭포 광상을 포함한 히타치 광산의 일부 광상군은 종래 생각하였던 석탄기 전기의 층이 아니라 캄브리아기의 층에 분포하고 있다는 것으로 밝혀졌다.

또한 최근 선행연구에 의해 히타치 광산 후도폭포 광상의 바로 위에는 석탄기 전기와 캄브리아기에 해당하는 약 1억 5,000만 년의 연대차를 가진 부정합을 가진 지층이 존재한다고 보고되었지만, 연구팀이 얻은 Re-Os 연대는 그것을 강하게 증명하는 결과이며, 광상모암인 화성암의 분출시대도 광석의 침전과 거의 동시라고 생각되기 때문에 히타치지역에는 캄브리아기의 지질체가 널리 분포하고 있다는 것도 증명한 결과이다.

그리고 본 연구에서 얻어진 연대정보와 당시의 대륙배치 및 히타치지역에 분포하는 화성암의 지구화학적 특징이 배호-도호-해구계의 특징을 나타내기 때문에 히타치광상은 고(古) 중국대륙과 판타랏사(Panthalassa)해의 침강대 사이의 도호지역(배호지역)에서 생성되었다는 것으로 규명되었다.

본 연구의 또 다른 성과로서는 히타치광산 후도폭포 광상과 같은 변성작용을 받은 암석에 관해 종래는 초생적인 연대를 밝혀내는 것이 곤란하였지만, Re-Os 동위체법을 이용하면 그것이 가능하다는 것을 실증한 것이다. 따라서 복잡한 지질학적 프로세스를 거친 일본열도의 구조사를 감안하여 Re-Os 연대결정법이 효과적인 방법이라는 것을 나타내었다.

히타치광상의 연대치는 지금까지 연대가 밝혀진 일본의 광상 중에는 최고(最古)이기 때문에 일본열도가 경험한 역사를 재구축하고, 그 초기과정의 연대폭을 축소하는 중요한 연대제약이 될 것으로 기대한다. 앞으로도 본 방법을 이용한 광상학적, 지구화학적 연구를 추진함으로써 아직 생성연대가 밝혀지지 않은 대규모 광상에 관해서도 연대치가 밝혀져, 생성원인의 해명이 진행될 것으로 기대한다. 특히 일본열도에는 다양한 형태의 광상 및 화산성 괴상 황화물 광상의 모식지(type locality) 등이 존재하기 때문에 많은 광상의 형성 원인 해명에도 기여할 것으로 생각된다. 그리고 최종적으로는 일본열도 구조사의 해명 및 효율적인 자원탐사 지침의 책정에 공헌할 것으로 기대된다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr