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북중국 강괴

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목차

1. 개요

북중국 강괴는 약 1,500,000 km2 면적을 차지하며, 중앙아시아 조산대, 치롄 조산대, 친링-다비 조산대, 술루 조산대 등 여러 산맥으로 경계를 이룬다. 북중국 횡단 조산대를 기준으로 동부 지각괴와 서부 지각괴로 나뉘며, 동부 지각괴는 얇은 암석권과 활발한 지진 활동, 서부 지각괴는 두꺼운 암석권으로 지질학적 안정성을 보인다. 이 지역은 다양한 광물 자원을 포함하고 있으며, 특히 신시생대 녹색암석대에서 발견되는 줄무늬 철광층은 중국 철 매장량의 상당 부분을 차지한다.

2. 판구조론적 특성



북중국 강괴는 면적이 약 1500000km2이며,[68] 북쪽은 중앙아시아 조산대(CAOB), 서쪽은 치롄 조산대, 남쪽은 친링-다비 조산대(QOB), 동쪽은 술루 조산대로 둘러싸여 있다.[63] 강괴 가운데를 위아래로 관통하는 옌산 북중국 조산대가 강괴의 동쪽과 서쪽 경계를 이룬다.[70]

북중국 강괴는 100–300 km 길이의 북중국 횡단 조산대[63](중앙 조산대[70] 또는 진-유 조산대[69])를 기준으로 동부 지각괴와 서부 지각괴로 나뉜다. 두 지각괴는 뚜렷한 지질학적 특징을 보인다.[63][70]

2. 1. 동부 지각괴



북중국 강괴 동부 지각괴는 안산-번시 남부, 허베이성 동부, 지린성 남부, 랴오닝성 북부, 미윈-청두 지역, 산둥성 서부 영역을 포괄한다. 이 지역은 현생누대 강괴 기반 파괴 활동이 시작된 후 지진과 같은 지질 활동이 증가하였다. 동부 지각괴는 용암 흐름이 강하고, 암석권이 얇으며 지진 활동이 많다는 특징이 있다.[70]

동부 지각괴는 탕산 지진과 같이 릭터 규모 8 이상의 지진이 일어나 수백만 명이 사망하기도 했다.[70] 이러한 지질학적 불안정성은 암석권의 가장 얇은 부분에 맨틀 뿌리부분이 자리잡았기 때문이다.[70] 맨틀 뿌리가 얇아지며 강괴가 불안정해져 지진 발생층이 약해지고, 이 때문에 지각에서 지진이 일어나기 쉬워졌다.[70] 동부 지각괴는 포획암 증거로 한때 두꺼운 맨틀 뿌리를 가지고 있었다고 추정되지만 중생대 이후부터 점점 얇아진 것으로 추정된다.[70]

2. 2. 서부 지각괴



서부 지각괴는 허란 산맥-첸산 지역, 다칭-울라산 지역, 구양-우촨 지역, 셔텅, 지닝 지역을 포괄한다.[70] 서부 지각괴는 두꺼운 맨틀 뿌리 덕분에 지질학적으로 더 안정하다.[70] 선캄브리아 시대 이후로는 내부 변형이 거의 일어나지 않았다.[70]

2. 3. 북중국 횡단 조산대

북중국 강괴는 100–300 km 길이의 북중국 횡단 조산대[63](중앙 조산대[70] 혹은 진-유 조산대라고도 부름[69])를 기준으로 동부 지각괴와 서부 지각괴로 나뉜다.[63][70]

동부 지각괴는 안산-번시 남부, 허베이성 동부, 지린성 남부, 랴오닝성 북부, 미윈-청두 지역, 산둥성 서부 영역을 포괄한다. 이 지역은 현생누대 강괴 기반 파괴 활동이 시작된 후 지진과 같은 지질 활동이 증가하였다. 동부 지각괴는 용암 흐름이 강하고, 암석권이 얇으며 지진 활동이 많다는 특징이 있다.[70] 탕산 지진과 같이 릭터 규모 8 이상의 지진이 일어나 수백만 명이 사망하기도 했다.[70] 이러한 지질학적 불안정성은 암석권의 가장 얉은 부분에 맨틀 뿌리부분이 자리잡았기 때문이다.[70] 맨틀 뿌리가 얇아지며 강괴가 불안정해져 지진 발생층이 약해지고, 이 때문에 지각에서 지진이 일어나기 쉬워졌다.[70] 포획암 증거로 한 때 두꺼운 맨틀 뿌리를 가지고 있었다고 추정되지만 중생대 이후부터 점점 얉아진 것으로 추정된다.[70]

서부 지각괴는 헬란 산맥-첸산 지역, 다칭-울라산 지역, 구양-우촨 지역, 셔텅, 지닝 지역을 포괄한다.[70] 두꺼운 맨틀 뿌리 덕분에 지질학적으로 더 안정하다.[70] 선캄브리아 시대 이후로는 내부 변형이 거의 일어나지 않았다.[70]

3. 지질학적 특징

북중국 강괴는 선캄브리아 시대 기반암과 현생누대 퇴적암 및 화성암으로 구성되어 있다. 기반암은 주로 시생누대와 고원생대에 형성되었으며, 동부와 서부 지각괴는 서로 다른 지질학적 특징을 보인다. 현생누대에는 다양한 환경에서 퇴적 작용과 화성 활동이 일어났다.

3. 1. 선캄브리아 시대 기반암

북중국 강괴의 암석들은 선캄브리아 시대 (46억 년 전 ~ 5억 4,100만 년 전) 기반암으로 이루어져 있으며, 가장 오래된 지르콘은 41억 년 전 것이고 가장 오래된 암석은 38억 년 전 것이다.[66] 이후 선캄브리아기 암석들은 현생누대 시기 퇴적암이나 화성암에 가로눕혀졌다.[71] 현생누대 시기 암석은 대부분 변성되지 않았다.[71]

동부 지각괴는 시생누대 초기부터 후기(38억 년-30억 년 전) 토날라이트-트로젠마이트-화강섬록암 편마암, 화강 편마암으로 이루어져 있고 일부는 초고철질, 규장질 화성암과 25억 년 전 조산 운동으로 형성된 화강암 구조의 변성퇴적암으로 이루어져 있다.[71] 이 암석들은 고원생대 시기 열곡 분지에서 형성된 암석들 위에 가로눕혀졌다.[71]

반대로 서부 지각괴는 시생누대(26억-25억 년 전) 시기의 토날라이트-트로젠마이트-화강섬록암 기반암에 고철질 화성암, 변성퇴적암으로 이루어져 있다.[71] 시생누대 기반암은 흑연이 함유된 규선석류 편마암과 같은 다양한 종류의 변성암으로 구성된 고원생대 콘돌라이트 지층에 부정합하게 가로눕혀졌다.[71]

3. 2. 현생누대 퇴적암 및 화성암

북중국 강괴의 현생누대 암석은 대부분 변성되지 않은 퇴적암이나 화성암이다.[71] 퇴적암은 다양한 성질을 가진 퇴적물이 쌓여 형성되었는데, 예를 들어 석탄기 말에서 페름기 초(3억 7백만 년~2억 7천만 년 전)에는 탄산염암과 석탄이 섞인 암석이, 트라이아스기 초기에서 중기에는 얕은 호수 환경에서 침전된 보라색 모래가 포함된 이암이 형성되었다.[65] 쥐라기부터 백악기(1억 년~6,500만 년 전) 시기 퇴적암은 화산 활동으로 화산암과 섞이는 경우가 많았다.[65] 현생누대에는 퇴적 외에도 최소 6번의 마그마 활동 단계가 있었다.[65]

4. 친링-다비-술루 충돌대

북중국 판과 남중국 판의 충돌은 고생대 페름기 초기부터 쥬라기 초기 사이에 발생하였다. 이 충돌 과정에서 남중국 판은 북중국 판 아래로 섭입하기 시작하였으며, 남중국 판의 북단에 다비-술루(Sulu) 조산대가 발달하였다. 남중국 판 동부의 북동 방향 움직임으로 인해 지진원이 되는 좌향 이동 단층인 탄루 단층이 발달하고, 이 단층은 다비-술루 조산대를 다비(Dabie) 지역과 술루(Sulu) 지역으로 나눈다. 중국 동부와 황해의 단층과 분지들은 북중국 판과 남중국 판의 충돌 혹은 그 이후의 지구조적 발달 과정에서 생성되었으며, 초고압 및 고압 변성암들의 발견은 다비-수루 조산대에서의 충돌을 뒷받침한다.[72]

5. 판구조론적 변화

북중국 강괴는 지구상에서 가장 복잡한 지각 활동을 겪은 지역 중 하나이다. 특히, 약 30억 년에서 16억 년 전 선캄브리아 시대에 작은 미소대륙괴들이 충돌하고 융합하여 강괴를 형성했는데, 이 과정에 대한 이론은 여러 가지가 있다.[71] 중생대에서 신생대 시기(약 1억 4,600만 년 전에서 260만 년 전)에는 선캄브리아 시대 지층이 광범위하게 변성되거나 지각 활동을 겪었다.[71]

북중국 강괴의 선캄브리아기 지각 변동은 매우 복잡하여, 여러 학자들이 서로 다른 모델을 제시하고 있다. 대표적인 모델로는 Kusky (2003,[11] 2007,[7] 2010[12])와 Zhao (2000,[13][8] 2005,[1] 및 2012[4])가 제안한 모델이 있다. 이들은 북중국 강괴에서 각각 25억 년 전과 18억 년 전에 발생한 변성 작용에 대한 해석을 다르게 제시한다. Kusky는 25억 년 전의 변성 작용이 고대 블록으로부터 강괴가 합병되는 과정이라고 주장하는 반면,[7][11][12] Zhao는[1][4][8][13] 18억 년 전의 사건이 강괴 합병의 원인이라고 주장한다.

Kusky와 Zhao가 제안한 모델 외에도 Zhai,[18][19][20] Faure와 Trap,[22][23][24] Santosh[10][25] 등 다양한 학자들이 북중국 강괴의 구조 진화를 설명하기 위한 모델을 제시했다.

북중국 강괴 형성의 주요 문제점에 대한 여러 모델 비교
모델합쳐짐 시기북중국 강괴를 구성하는 미세 블록섭입 방향
Zhao의 모델 (1.85Ga 합쳐짐 모델)1.85Ga[1][4][16]횡-북중국 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[1][4][16]동쪽 섭입[1][4][16]
Kusky의 모델 (2.5Ga 합쳐짐 모델)2.5–2.3 Ga[7][12][11][14]중앙 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[7][12][11][14]서쪽 섭입[7][12][11][14]
Zhai의 모델 (7 블록 모델)2.5–2.3 Ga[18][19][20]변성암대로 분리된 7개의 미세 블록 (첸화이 블록, 자오랴오 블록, 지닝 블록, 쉬창 블록, 쉬화이 블록, 알라산 블록)[18][19][20](언급 없음)
Faure의 모델 (3 블록 모델)동부 블록과 푸핑 블록의 추가 합쳐짐 사건을 포함하여 1.8–1.9Ga에 최종 합쳐짐[22][23][24]그 사이에 푸핑 블록이 있는 동부 및 서부 블록[22][23][24]서쪽 섭입[22][23][24]
Santosh의 모델 (이중 섭입 모델)1.85Ga[10][25]횡-북중국 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[10][25]이중 섭입, 서쪽 및 동쪽 섭입 모두[10][25]


5. 1. 선캄브리아 시대 (46억 년-16억 년 전)

북중국 강괴의 선캄브리아 시기 지구조론은 복잡하여, 여러 학자들이 다양한 모델을 제시했다. 그 중 쿠스키(Kusky)와 자오(Zhao)의 모델이 대표적이다. 두 모델은 25억 년 전과 18억 년 전에 일어난 변성 사건을 다르게 해석한다. 쿠스키는 25억 년 전의 변성 사건이 미소대륙괴가 합쳐지는 사건이라고 주장한 반면,[70][75][76] 자오는 이 사건이 강괴 합병 이후에 일어났다고 주장했다.[63][66][71][77]

북중국 순상지는 오랜 시간 동안 복잡한 지각 변동을 겪었다. 원생누대(약 30억 년 전에서 16억 년 전 사이)에 소대륙 블록들이 충돌하고 융합하여 순상지를 형성하고, 다양한 변성 작용을 겪었다.[8] 중생대에서 신생대(1억 4600만 년 전에서 260만 년 전 사이)에는 선캄브리아기 기반암이 재활성화되기도 했다.[8]





쿠스키와 자오는 서로의 모델에 대해 반론을 제기했다. 쿠스키는 자오가 융합 사건의 증거로 제시한 18억 년 전의 변성 작용이 실제로는 18억 5천만 년 전 컬럼비아 초대륙과의 충돌로 인한 지각 겹침의 흔적일 뿐이라고 주장했다.[76] 또한, 컬럼비아 초대륙과의 충돌이 암석권을 새로운 맨틀로 변성시켜 연대 측정에 영향을 줄 수 있다고 주장했다.[76] 쿠스키는 18억 년 전으로 추정되는 변성암이 중앙 조산대(혹은 북중국 조산대)에만 국한되지 않고, 서부 지각괴 전반에서 발견된다는 점을 들어 변성 사건이 강괴 전체적으로 일어났다고 주장했다.[76]

반면 자오는 암석학적 증거를 통해 동부와 서부 지각괴가 26억~25억 년 전 중앙부와는 서로 다른 환경에서 생성되었으며, 당시에는 두 지각괴가 분리된 상태였다고 주장했다.[66][80] 25억 년 전의 변성 사건은 심성암체 상승으로 설명할 수 있다고 했다.[66][80] 또한 자오는 쿠스키가 변성 데이터에 관한 충분한 동위원소 관련 증거를 제시하지 않았다고 지적했다.[66][80] 자오는 변성 사건 없이 오랫동안 가만히 있는 조산대가 지구상에 많이 존재한다며, 7억 년간 변성 사건이 계속 이어져야 한다는 쿠스키의 주장에 반박했다.[66][80]





쿠스키와 자오 외에도, Zhai는 북중국 강괴가 7개의 고대 블록에서 합쳐졌다고 주장했다.[18][19][20] 그는 강괴 전체에서 고등급 변성암이 관찰된다는 점을 근거로 제시했다.[18][19][20] Faure와 Trap은 연대 측정 및 구조 증거를 바탕으로 횡-북중국 조산대가 푸핑 블록이라는 분리된 블록이라고 주장했다.[22][23][24] 이들은 21억 년 전 타이항 해가 닫히면서 동부 블록과 푸핑 블록이 합쳐졌고, 19억~18억 년 전 뤼량 해가 닫히면서 동부 및 서부 블록이 합쳐졌다고 주장했다.[22][23][24] Santosh는 P파와 S파를 활용한 지진 매핑을 통해 섭입된 판의 흔적을 발견하고, 오르도스 블록을 중심으로 한 이중 섭입 모델을 제시하여 강괴화 메커니즘을 설명했다.[10][25]

북중국 강괴 형성의 주요 문제점에 대한 여러 모델 비교
자오 모델 (1.85Ga 합쳐짐 모델)쿠스키 모델 (2.5Ga 합쳐짐 모델)Zhai 모델 (7 블록 모델)Faure 모델 (3 블록 모델)Santosh 모델 (이중 섭입 모델)
합쳐짐 시기1.85Ga[1][4][16]2.5–2.3 Ga[7][12][11][14]2.5–2.3 Ga[18][19][20]동부 블록과 푸핑 블록의 추가 합쳐짐 사건을 포함하여 1.8–1.9Ga에 최종 합쳐짐[22][23][24]1.85Ga[10][25]
북중국 강괴를 구성하는 미세 블록횡-북중국 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[1][4][16]중앙 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[7][12][11][14]변성암대로 분리된 7개의 미세 블록 (첸화이 블록, 자오랴오 블록, 지닝 블록, 쉬창 블록, 쉬화이 블록, 알라산 블록)[18][19][20]그 사이에 푸핑 블록이 있는 동부 및 서부 블록[22][23][24]횡-북중국 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[10][25]
섭입 방향동쪽 섭입[1][4][16]서쪽 섭입[7][12][11][14](언급 없음)서쪽 섭입[22][23][24]이중 섭입, 서쪽 및 동쪽 섭입 모두[10][25]


5. 1. 1. 쿠스키 모델: 2.5 Ga 강괴 합병 모델

쿠스키 모델은 25억 년 전 미소대륙괴가 여러 단계를 거쳐 하나로 합쳐졌다고 설명한다.[75][78]

  • 선사 시대 (46억-25억 년 전): 강괴의 암석권이 발달하기 시작했다.[75][78]
  • 38억-27억 년 전: 고대 미소대륙괴들이 합쳐져 동부 지각괴와 서부 지각괴를 형성했다.[75][78]
  • 각 지각괴 형성 시기는 강괴 내 암석 연대로 추정한다.[75][78]
  • 대부분 암석은 약 27억 년 전에 형성되었고, 일부 미소광물은 약 38억 년 전에 형성되었다.[75][78]
  • 27억-25억 년 전: 동부 지각괴가 서부 지각괴 끄트머리와 충돌하여 지구대를 만들며 변형을 겪었다.[76]
  • 중앙 조산대를 통해 지구대 존재를 확인했으며, 지구대 나이는 약 27억 년으로 추정한다.[75]
  • 중앙 조산대에는 오피올라이트와 지구대 흔적이 남아 있다.[75][78]

고원생대 (25억-16억 년 전): 충돌과 합병 과정이 시작되었다.[75][78]

  • 25억-23억 년 전: 동부 지각괴와 서부 지각괴가 충돌, 합쳐져 중앙 조산대를 사이에 둔 북중국 강괴가 형성되었다.[70][76]
  • 중앙 조산대 경계는 랴오닝성 서부에서 허난성 서부까지 약 1,600km 길이의 시생누대 지층이다.[75]
  • 쿠스키는 합병 과정의 지질학적 상황이 서쪽으로 경사진 섭입대가 있는 열도였을 것으로 추정한다.[75][78]
  • 두 지각괴는 동부 지각괴 서부 경사 섭입대에서 합쳐졌다.[75]
  • 충돌 시기는 해당 지역 화성암 결정화 연령과 중앙 조산대 변성 시기로 결정한다.[75]
  • 쿠스키는 다른 지역 조산대 사례처럼 두 지각괴 충돌이 열개화 사건 직후 일어났다고 주장한다.[75]
  • 북중국 강괴 합쳐진 후, 약 23억 년 전 강괴 북쪽 가장자리가 열도 지층과 충돌하며 서부 지각괴의 내몽골-허베이 조산대가 형성되었다.[75]
  • 열도 지층은 약 25억 년 전 충돌 사건 당시 충돌 이후 발산 단계에 있던 바다에서 형성되었다.[75]


국지적 규모 변성 사건 외에 지역적 규모에서 강괴가 상호작용하고 변성되는 사건도 있었다.[75][78]

  • 강괴 형성 이후 컬럼비아 초대륙과 상호작용했다.[76]
  • 약 19억 2천만 년-18억 5천만 년 전 컬럼비아 초대륙 형성 당시 강괴 북쪽 가장자리가 다른 대륙과 충돌했다.[76][75]
  • 마지막으로 강괴 지각 구조가 확장되어 약 18억 년 전부터 컬럼비아 초대륙에서 분리되었다.[76]


1. -2) 동부 블록의 섭입 후퇴로 고대 열곡 시스템이 발생 후 중단되었다.[12][11]

2. 동부 블록과 서부 블록 사이에 섭입대가 형성, 일부 마그마 플룸이 발달하여 판이 섭입되면서 노출되었다.[12][11] 북중국 강괴가 병합되었다.[12][11]

3. 서부 블록은 섭입대가 있는 북쪽 호상 지형과 상호 작용하여 내몽골-북부 허베이 조산대를 형성했다.[12][11]

4. 북중국 강괴는 컬럼비아 초대륙과 충돌하여 변형과 변성 작용을 일으켰다.[12][11] (Kusky, 2011[12] 및 Kusky, 2003[11]에서 수정됨)

5. 1. 2. 자오 모델: 1.85 Ga 강괴 합병 모델

자오는 약 18억 5천만 년 전 동부와 서부 지각괴가 합쳐졌을 것이라 보는 모델을 제시하였다.[71][77][79][80] 이는 약 38억 년에서 27억 년 전 시생누대에 지각이 발전했다는 관점에 기반한다.[71][77][79][80]

당시에는 전 세계적으로 대륙이 커지기 시작했는데, 북중국 강괴 역시 비슷한 추세로 성장했다.[63][66] 약 46억 년에서 28억 년 전 신시생대 이전 시기 암석은 기반암에서 극히 일부만 발견되지만, 강괴에서는 약 41억 년 전 형성된 것으로 추정되는 지르콘이 발견되기도 했다.[63][66] 자오는 페름기 지층의 약 85%를 차지하는 약 28억 년에서 25억 년 전 북중국 강괴의 신시생대 시기 지각이 서로 다른 두 시기에 걸쳐 형성되었다고 주장했다. 첫 번째 시기는 약 28억 년에서 27억 년 전이며, 두 번째 시기는 지르콘의 연대 데이터를 통해 확인된 약 26억 년에서 25억 년 전이다.[63][66] 자오는 25억 년 전 변성암 형성을 설명하기 위해 심성암체(pluton) 모델을 제시했는데,[63][66] 약 28억 년에서 25억 년 전 신시생대 시기 멘틀이 위로 분출하여 상부 멘틀과 지각 심부를 가열시키고 변성 작용을 일으켰다는 것이다.[71]

25억 년에서 16억 년 전 고원생대 시기 북중국 강괴는 총 3단계를 거쳐 합쳐졌으며, 마지막 단계는 약 18억 5천만 년 전에 일어났다고 추정했다.[66][71] 그는 북중국 횡단 조산대의 변성 시기에 기초하여 북중국 강괴의 합병과 형성 과정을 결정하였다.[66][71] 자오는 북중국 강괴가 인산 지각괴, 오르도스 지각괴, 룽강 지각괴, 낭림 지각괴 4개 지각괴로 형성되었다고 보았다.[66][71] 인산 지각괴와 오르도스 지각괴가 서로 충돌하여 서부 지각괴를 형성하였고, 19억 5천만 년 전에는 콘돌라이트대가 생성되었다.[66][71] 동부 지각괴에서는 약 21억 년에서 19억 년 전 자오-랴오-지대에서 열개 발산 현상이 일어나 룽강 지각괴와 낭림 지각괴를 서로 분리하였고 그 사이에 바다가 생겨났다.[66][71] 대 안에서 암석이 변성된 방식이나 대 양쪽에서 서로 대칭적인 암석 지층들이 발견된 것 때문에 발산 단층으로 서로 분리된 것이라고 추정하였다.[66][71] 약 19억 년 전에는 자오-랴오-지대의 열개가 섭입대 및 주향이동대로 바뀌었다.[66][71] 이후 룽강 지각괴와 낭림 지각괴가 서로 합쳐져 동부 지각괴를 형성하였다.[66][71] 약 18억 5천만 년 전에는 동쪽으로 섭입하는 섭입대에서 동부 지각괴와 서부 지각괴가 서로 충돌, 섭입하여 두 지각괴 사이에 있던 바다가 완전히 침강하고 북중국 횡단 조산대가 형성되었다.[63][66][71][77]

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* 약 22억 년 전 발산 운동으로 강괴가 인산 지각괴, 오르도스 지각괴, 동부 지각괴 3개 지각괴로 쪼개지면서 그 사이 공간은 바다가 된다.[66]

  • 동부 지각괴에서 열개가 발달하면서 약 22억 년에서 19억 5천만 년 전 동부 지각괴가 룽강 지각괴와 낭림 지각괴 둘로 쪼개지기 시작한다.[66]
  • 약 19억 5천만 년 전 인산 지각괴와 오르도스 지각괴가 하나로 합쳐지면서 콘돌라이트대를 형성하였다.[66]
  • 룽강 지각괴와 낭림 지각괴 사이 열개의 발산 활동이 정지하고, 지각괴들이 다시 동부 지각괴로 하나로 합쳐지기 시작하면서 약 19억 년 전이 되면 자오-랴오-지 대가 형성된다.[66]
  • 약 18억 5천만 년 전 동부 지각괴와 서부 지각괴가 하나로 합쳐지면서 그 사이 지역이 북중국 횡단 조산대를 형성하였다.[66] 2012년 자오의 수정 연구 기반 도표.[66]]]


자오는 북중국 강괴와 컬럼비아 초대륙이 상호작용하는 모델도 제시했다.[80][81] 자오는 18억 5천만 년 전 강괴 형성 사건이 컬럼비아 초대륙의 형성 과정 중 일부라고 제안했다.[80][81] 또한 강괴는 컬럼비아 초대륙이 형성된 후 외측 부착(outward accretion) 사건 흔적도 남았다.[80][81] 대표적으로 슝얼 화산대가 강괴 남쪽 가장자리에서 섭입대 차원의 초대륙 부착 사건의 흔적에 해당한다.[81] 북중국 강괴는 16억 년에서 12억 년 전 자얼타이 바옌 오보 열곡대를 통해 초대륙과 분리되었으며 고철질 암상이 이런 분리 사건의 증거이다.[81]

5. 1. 3. 기타 모델

쿠스키(Kusky)와 자오(Zhao)는 서로의 모델에 대해 반론을 제기했다. 쿠스키는 자오가 지각 합병의 증거로 제시한 약 18억 년 전의 변성 사건이 실제로는 18억 5천만 년 전 컬럼비아 초대륙과의 충돌로 인한 지각 겹침의 흔적일 뿐이라고 주장했다.[76] 또한, 컬럼비아 초대륙과의 충돌이 암석권을 새로운 맨틀로 변성시켜 연대 측정에 영향을 줄 수 있다고 주장했다.[76] 쿠스키는 18억 년 전으로 추정되는 변성암이 중앙 조산대(혹은 북중국 조산대)에만 국한되지 않고, 서부 지각괴 전반에서 발견된다는 점을 들어 변성 사건이 강괴 전체적으로 일어났다고 주장했다.[76]

반면 자오는 암석학적 증거를 통해 동부와 서부 지각괴가 26억~25억 년 전 중앙부와는 서로 다른 환경에서 생성되었으며, 당시에는 두 지각괴가 분리된 상태였다고 주장했다.[66][80] 25억 년 전의 변성 사건은 심성암체 상승으로 설명할 수 있다고 했다.[66][80] 또한 자오는 쿠스키가 변성 데이터에 관한 충분한 동위원소 관련 증거를 제시하지 않았다고 지적했다.[66][80] 자오는 변성 사건 없이 오랫동안 가만히 있는 조산대가 지구상에 많이 존재한다며, 7억 년간 변성 사건이 계속 이어져야 한다는 쿠스키의 주장에 반박했다.[66][80]

북중국 강괴의 선캄브리아기 지각 변동은 복잡하여, 여러 학자들이 서로 다른 모델을 제시했다. 쿠스키(2003,[11] 2007,[7] 2010[12])와 자오(2000,[13][8] 2005,[1] 및 2012[4])가 제시한 두 가지 주요 학설은 북중국 강괴에서 각각 25억 년 전과 18억 년 전에 발생한 변성 작용에 대한 해석이 다르다. 쿠스키는 25억 년 전의 변성 작용이 고대 블록으로부터 강괴의 병합에 해당한다고 주장했고,[7][11][12] 자오는[1][4][8][13] 후기 사건이 병합의 원인이라고 주장했다.

쿠스키와 자오 외에도, Zhai는 북중국 강괴가 7개의 고대 블록에서 합쳐졌다고 주장했다.[18][19][20] 그는 강괴 전체에서 고등급 변성암이 관찰된다는 점을 근거로 제시했다.[18][19][20]

Faure와 Trap은 연대 측정 및 구조 증거를 바탕으로 횡-북중국 조산대가 푸핑 블록이라는 분리된 블록이라고 주장했다.[22][23][24] 이들은 21억 년 전 타이항 해가 닫히면서 동부 블록과 푸핑 블록이 합쳐졌고, 19억~18억 년 전 뤼량 해가 닫히면서 동부 및 서부 블록이 합쳐졌다고 주장했다.[22][23][24]

Santosh는 P파와 S파를 활용한 지진 매핑을 통해 섭입된 판의 흔적을 발견하고, 오르도스 블록을 중심으로 한 이중 섭입 모델을 제시하여 강괴화 메커니즘을 설명했다.[10][25]

다른 모델에서 북중국 강괴 형성의 주요 문제점 비교
Zhao의 모델 (1.85Ga 합쳐짐 모델)Kusky의 모델 (2.5Ga 합쳐짐 모델)Zhai의 모델 (7 블록 모델)Faure의 모델 (3 블록 모델)Santosh의 모델 (이중 섭입 모델)
합쳐짐 시기1.85Ga[1][4][16]2.5–2.3 Ga[7][12][11][14]2.5–2.3 Ga[18][19][20]동부 블록과 푸핑 블록의 추가 합쳐짐 사건을 포함하여 1.8–1.9Ga에 최종 합쳐짐[22][23][24]1.85Ga[10][25]
북중국 강괴를 구성하는 미세 블록횡-북중국 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[1][4][16]중앙 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[7][12][11][14]변성암대로 분리된 7개의 미세 블록 (첸화이 블록, 자오랴오 블록, 지닝 블록, 쉬창 블록, 쉬화이 블록, 알라산 블록)[18][19][20]그 사이에 푸핑 블록이 있는 동부 및 서부 블록[22][23][24]횡-북중국 조산대로 분리된 동부 및 서부 블록[10][25]
섭입 방향동쪽 섭입[1][4][16]서쪽 섭입[7][12][11][14](언급 없음)서쪽 섭입[22][23][24]이중 섭입, 서쪽 및 동쪽 섭입 모두[10][25]


5. 2. 현생누대 (5억 3900만 년 전-현재)

북중국 순상지는 신원생대(10억 년 전~5억 3900만 년 전)부터 두꺼운 퇴적물이 쌓였고, 수평으로 놓인 고생대 퇴적암은 대멸종과 진화를 기록했다.[26][3] 오르도비스기 중기(4억 6700만 년 전~4억 5800만 년 전)까지 안정적이었으나,[3] 그 이후 순상지 파괴 시기로 접어들었다.[7][3] 순상지 파괴는 암석권이 얇아져 강성과 안정성을 잃는 현상으로, 특히 동부 블록에서 대규모 변형과 지진을 일으켰다.[7][3][27]

북중국 강괴 파괴와 동부 블록 암석권 얇아짐의 원인은 복잡하며, 과학자들은 다양한 메커니즘을 제안했다. 주요 원인 모델은 다음과 같다.

## 섭입 모델

## 확장 모델

  • 암권 확장에는 후퇴하는 섭입과 조산대 붕괴 두 유형이 있다.[3][32][37][40]
  • 후퇴하는 섭입 시스템은 섭입판이 상위 판보다 빠르게 뒤로 이동하는 것이다.[40][3][37] 상위 판은 틈을 채우려 확장되고, 암석권 부피는 일정하나 넓어져 얇아진다.[40][3][37] 주(Zhu)는 고태평양 해 섭입이 후퇴 섭입 시스템으로 백악기 암석권 얇아짐을 유발했다고 제안한다.[3][37][40]
  • 조산대 붕괴는 책꽂이 단층 같은 정단층을 유발, 암석권을 얇게 한다.[32] 백악기에 흔했다.[32]


## 마그마 언더플레이팅 모델

## 연약권 폴딩 모델

  • 양쯔 강괴와 북중국 강괴 충돌로 암석권 얇아짐을 설명한다.[31]
  • 두 강괴 충돌은 폴딩으로 지각을 두껍게 하고, 에클로자이트 형성으로 하부 지각 밀도를 높였다.[31] 새로운 전단대도 발달했다.[31]
  • 연약권 대류로 하부 지각 전단대 약점을 파고들어, 무거운 하부 지각이 분열, 암석권으로 가라앉아 암석권이 얇아졌다.[31]

5. 2. 1. 주요 지각 변동 사건

북중국 순상지는 순상지 병합 이후 오랫동안 안정적으로 유지되었다.[7][3] 신원생대(10억 년 전~5억 3900만 년 전)부터 두꺼운 퇴적물이 쌓였고,[7][3] 수평으로 놓인 고생대 퇴적암은 대멸종과 진화를 기록했다.[26][3] 순상지 중심부는 오르도비스기 중기(4억 6700만 년 전~4억 5800만 년 전)까지 안정적이었으나,[3] 그 이후 순상지 파괴 시기로 접어들었다.[7][3] 순상지 파괴는 암석권이 얇아져 강성과 안정성을 잃는 현상으로, 특히 동부 블록에서 대규모 변형과 지진을 일으켰다.[7][3][27]

과학자들은 순상지 파괴를 초래했거나 이에 기여했을 가능성이 있는 네 가지 중요한 변형 사건을 제시했다.[7][3]

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다음은 주요 현생누대의 지각변동 사건들로, 특히 동부 블록의 가장자리에서 발생했다. 이들 중 일부는 지괴 파괴를 야기했다는 가설이 있다.

  • 석탄기~중기 쥐라기(3억 2400만 년 전~2억 3600만 년 전): 고아시아 해의 섭입 및 폐쇄.[7][3]
  • 섭입대는 대륙이 증가 작용을 통해 성장한 북쪽 가장자리에 위치했으며, 솔론커 봉합선이 생성되고 고아시아 해가 폐쇄되었다.[7][3]
  • 두 번의 마그마 융기가 발생했다. (3억 2400만 년 전~2억 7000만 년 전, 2억 6200만 년 전~2억 3600만 년 전)[7][3] 화강암 등의 암석, 변성 작용 핵심 복합체, 화강암류가 선캄브리아기 암석의 부분 용융으로 생성된 마그마로 생성되었다.[7][3]
  • 북부 지역을 제외한 지괴 대부분에서 해양 퇴적물이 발견되어, 이 변형 사건 이후 지괴는 비교적 안정적이었다고 결론지을 수 있다.[3]
  • 후기 트라이아스기(2억 4000만 년 전~2억 1000만 년 전): 북중국 지괴와 양쯔 지괴의 조립.[7][3]
  • 북중국 지괴와 양쯔 지괴 사이의 봉합선은 깊은 섭입과 충돌로 친링 조산대를 형성했다.[7][3][31] (다이아몬드, 에클로자이트, 편마암 등의 광물 증거)[7][31]
  • 동쪽에서는 마그마 활동이 활발했고, 이 시기에 형성된 마그마는 비교적 젊었다.[7][3]
  • 지형 증가, 대륙-대륙 충돌 및 압출은 다양한 단계의 변성 작용을 일으켰다.[7]
  • 동위원소 연대 측정(지르콘 U-Pb 연대 측정)[29][30][31] 및 조성 분석[29] 결과, 동부 블록 일부에서 양쯔 지괴의 암석권이 북중국 지괴 아래에 있었고, 마그마 샘플이 형성된 시기에 비해 젊었다.[7][3][29][30][31] 이는 오래된 하부 암석권이 광범위하게 대체되어 얇아졌음을 보여주며, 이 기간이 지괴 파괴가 발생한 시점으로 제안된다.[7][3][29][30][31]
  • 쥐라기(2억 년 전~1억 년 전): 고태평양 판의 섭입[7][3]
  • 태평양 판은 지괴 북쪽의 해양 분지가 폐쇄되면서 서쪽으로 섭입되었다. (활동적인 대륙 가장자리 환경)[7][3][27][35][36]
  • 탄루 단층은 지괴 동쪽에 위치하며, 형성 시기는 트라이아스기 또는 백악기 형성설이 대립하며 논쟁 중이다.[44] 단층은 길이가 약 1000 km로 러시아까지 뻗어 있었으며, 남중국 지괴와의 충돌 또는 태평양 및 아시아 판과의 사선 수렴으로 인해 발생했을 것이다.[7][44]
  • 암석의 화학적 조성, 맨틀 구조 연구 결과, 이 시기 하부 암석권이 새롭게 주입되었다.[27][35] 새로운 물질은 북북동 방향을 따랐으며,[27][35] 태평양 판의 섭입이 오래된 암석권 제거를 야기하여 지괴를 얇게 만들었다고 결론지었다.[27][35]
  • 백악기(1억 3000만 년 전~1억 2000만 년 전): 조산대의 붕괴[7][3]
  • 지각변동 양상이 수축에서 확장으로 전환된 시기로, 쥐라기~백악기에 형성된 조산운동의 붕괴를 초래했다.[7][3] 조산대와 고원(후베이 충돌 고원 및 옌산 산맥)이 붕괴되기 시작하여 정단층과 변성 핵심 복합체를 형성했다.[3][7]
  • 확장 응력장의 영향으로 구조 분지(보하이만 분지 등)가 형성되었다.[45]
  • 마그마 활동이 활발했고, 동위원소 연구 결과 맨틀 조성이 풍부에서 고갈로 변화하여 새로운 물질이 맨틀 근원을 대체하고 있음을 입증했다.[41][38][37][36][35][3] (하프늄(Hf) 동위원소 분석,[37][46][47][48][49] 제노리트 지르콘 연구,[38][41] 변성암 분석)[41]


지괴 근본의 파괴를 야기한 지각변동 사건 요약
지질 사건지질 구조 결과
석탄기 ~ 중기 쥐라기 (3억 2400만 년 전 ~ 2억 3600만 년 전)고생아시아 해의 섭입 및 폐쇄, 마그마 활동[7][3]솔론커 봉합선 (지괴 북쪽)[7][3]
후기 트라이아스기 (2억 4000만 년 전 ~ 2억 1000만 년 전)북중국 지괴와 양쯔 지괴 사이의 봉합. 지괴 근본 일부 파괴.[7][3][31]친링 조산대 (지괴 남서쪽)[7][3][31]
쥐라기 (2억 년 전 ~ 1억 년 전)태평양 판의 서쪽 섭입. 새로운 마그마 물질 생성, 지괴 파괴.[7][3][27][35][36]탄루 단층 (지괴 동쪽)[7][3][27][35][36]
백악기 (1억 3000만 년 전 ~ 1억 2000만 년 전)지각변동 양상 확장. 조산대와 고원 붕괴, 맨틀 근본 마그마 물질 교체.[7][3]보하이만 분지[7][3]



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5. 2. 2. 강괴 파괴의 원인

북중국 강괴 동부 블록은 높은 열 흐름, 얇은 암석권, 잦은 지진을 특징으로 한다.[7] 이 지역은 리히터 척도 8 이상의 규모를 가진 여러 차례의 지진으로 수백만 명의 사상자를 냈다.[7] 이러한 불안정성은 암석권 최하층부의 얇은 맨틀 뿌리 때문으로, 강괴를 불안정하게 만들고 지진원 층을 약화시켜 지각에서 지진이 발생하게 한다.[7] 포획암 증거에 따르면 동부 블록은 한때 두꺼운 맨틀 뿌리를 가졌으나, 중생대 동안 얇아졌다.[7]

북중국 강괴 파괴와 동부 블록 암석권 얇아짐의 원인은 복잡하며, 과학자들은 다양한 메커니즘을 제안했다. 이들을 크게 네 가지 모델로 정리할 수 있다.

북중국 강괴 파괴의 주요 원인 모델
모델설명주요 작용 시기 및 관련 사건
섭입 모델해양판 섭입으로 유체가 유입되면 암석 용융점이 낮아져 지각과 맨틀이 약화된다. 섭입은 상부 판 지각을 두껍게 하고, 과도하게 두꺼워진 지각 붕괴는 암석권 얇아짐을 유발한다. 섭입은 에클로자이트를 형성하고, 판 분리 및 판 롤백을 일으켜 암석권을 얇게 한다.석탄기~중기 쥐라기 고아시아 해 섭입 및 폐쇄, 후기 트라이아스기 양쯔 강괴의 북중국 강괴 아래 섭입,[29][28][36][30] 쥐라기와 백악기 고태평양 판 섭입[7][27]
확장 모델후퇴하는 섭입은 상부 판을 확장시켜 얇아지게 하고, 조산대 붕괴는 정단층을 유발해 암석권을 얇게 한다.백악기 고태평양 해 섭입 (후퇴 섭입),[3][37][40] 백악기 조산대 붕괴[32]
마그마 언더플레이팅 모델젊고 뜨거운 마그마가 지각 가까이에서 암석권을 녹여 얇게 하고, 젊은 연약권이 융기한다.현생누대 동안 광범위한 마그마 활동[38][41][39][42][43]
연약권 폴딩 모델양쯔 강괴와 북중국 강괴 충돌로 지각이 두꺼워지고, 에클로자이트 형성으로 하부 지각이 밀도 있게 된다. 연약권 대류로 하부 지각 약점이 파고들어 분열, 암석권으로 가라앉아 암석권이 얇아진다.후기 트라이아스기 양쯔 강괴와 북중국 강괴 충돌[31]



각 모델은 특정 시기에 일어난 지각 변동 사건과 관련이 깊다.



다음은 지괴 파괴를 야기한 주요 지각 변동 사건들을 시간 순서대로 요약한 표이다.

북중국 강괴 파괴를 야기한 주요 지각 변동 사건
시기지질 사건지질 구조 결과
석탄기 ~ 중기 쥐라기 (3억 2400만 년 전 ~ 2억 3600만 년 전)고생아시아 해 섭입 및 폐쇄, 마그마 활동[7][3]솔론커 봉합선 (북쪽)[7][3]
후기 트라이아스기 (2억 4000만 년 전 ~ 2억 1000만 년 전)북중국 강괴와 양쯔 강괴 충돌, 깊은 섭입. 동위원소 데이터는 강괴 일부 파괴 시사.[7][3][31]친링 조산대 (남서쪽)[7][3][31]
쥐라기 (2억 년 전 ~ 1억 년 전)태평양 판 서쪽 섭입 (활동적 대륙 가장자리). 새로운 마그마 물질 생성, 강괴 파괴 증명.[7][3][27][35][36]탄루 단층 (동쪽)[7][3][27][35][36]
백악기 (1억 3000만 년 전 ~ 1억 2000만 년 전)지각 변동 양상 확장으로 전환. 조산대와 고원 (후베이 충돌 고원, 옌산 산맥) 붕괴, 맨틀 물질 교체.[7][3]보하이만 분지[7][3]


6. 생물층서학

북중국 강괴는 생물층서학과 진화를 이해하는 데 매우 중요하다.[26][50] 캄브리아기와 오르도비스기 시대에 석회암과 탄산염 지층은 생물층서학에 대한 양호한 기록을 유지했으며, 따라서 진화와 대량 멸종을 연구하는 데 중요하다.[26][50]

삼엽충 생물대는 누락된 생물대로부터 부정합 서열을 식별하거나 (타림괴와 같은) 인접한 블록에서 일어나는 사건을 연관시키는 것과 같이, 서로 다른 장소에서 사건을 연관시키고 식별하는 데 유용하다.[26][50]

탄산염 시퀀스는 캄브리아기의 생물대와 같은 멸종 사건을 나타내기 때문에 진화적 중요성을 가진다.[51] 생물대는 심해 환경에서 서식했던 삼엽충인 Olenidae과(科)의 이동으로 정의되는 작은 멸종 사건이다.[51] Olenidae 삼엽충이 얕은 바다 지역으로 이동하는 동안 다른 삼엽충 무리와 과(科)는 특정 기간에 멸종되었는데, 이는 해양 온도 하락 또는 산소 농도 감소와 같은 해양 조건의 변화 때문으로 추정된다.[51] 이러한 변화는 해양 생물의 순환과 생활 환경에 영향을 미쳤다.[51]

6. 1. 캄브리아기-오르도비스기 탄산염 퇴적층

북중국 강괴는 생물층서학과 진화를 이해하는 데 매우 중요하다.[26][50] 캄브리아기와 오르도비스기 시대에 석회암과 탄산염 지층은 생물층서학에 대한 양호한 기록을 유지했으며, 따라서 진화와 대량 멸종을 연구하는 데 중요하다.[26][50] 북중국 플랫폼은 초기 고생대에 형성되었다.[26][50] 캄브리아기 동안 비교적 안정적이었으며, 따라서 석회암 지층은 비교적 중단 없이 퇴적되었다.[26][50] 석회암 지층은 캄브리아기에 수중 환경에서 퇴적되었고, 탄루 단층과 같은 단층과 벨트에 의해 경계를 이루고 있었다.[26][50]

캄브리아기 및 오르도비스기 탄산염 퇴적 지층은 6개의 지층: 리관, 주사동, 만토우, 장샤, 구산, 차오미뎬으로 정의할 수 있다.[26][50] 서로 다른 지층에서 서로 다른 삼엽충 표본을 채취하여 생물대를 형성할 수 있는데, 예를 들어 구산 지층의 ''lackwelderia tenuilimbata''(삼엽충의 일종) 생물대가 있다.[26][50] 삼엽충 생물대는 누락된 생물대로부터 부정합 서열을 식별하거나 (타림괴와 같은) 인접한 블록에서 일어나는 사건을 연관시키는 것과 같이, 서로 다른 장소에서 사건을 연관시키고 식별하는 데 유용할 수 있다.[26][50]

탄산염 시퀀스는 또한 캄브리아기의 생물대와 같은 멸종 사건을 나타내기 때문에 진화적 중요성을 가질 수 있다.[51] 생물대는 심해 환경에서 서식했던 삼엽충, Olenidae과(科)의 이동으로 정의되는 작은 멸종 사건이다.[51] Olenidae 삼엽충이 얕은 바다 지역으로 이동하는 동안 다른 삼엽충 무리와 과(科)는 특정 기간에 멸종되었는데, 이는 해양 온도 하락 또는 산소 농도 감소와 같은 해양 조건의 변화 때문으로 추정된다.[51] 이러한 변화는 해양 생물의 순환과 생활 환경에 영향을 미쳤으며, 얕은 해양 환경은 심해 환경과 유사하게 극적으로 변화했을 것이다.[51] 심해 종은 번성하는 반면, 다른 종은 멸종했다. 삼엽충 화석은 실제로 중요한 자연 선택 과정을 기록하며, 따라서 삼엽충 화석을 포함하는 탄산염 시퀀스는 고환경과 진화를 기록하는 데 중요하다.[51]

6. 2. 멸종 사건 기록

생물층서학, 진화, 멸종을 이해하는 데 사용될 수 있는 삼엽충 화석


북중국 강괴는 생물층서학과 진화를 이해하는 데 매우 중요하다.[26][50] 캄브리아기와 오르도비스기 시대에 석회암과 탄산염 지층은 생물층서학에 대한 양호한 기록을 유지했으며, 따라서 진화와 대량 멸종을 연구하는 데 중요하다.[26][50] 북중국 플랫폼은 초기 고생대에 형성되었으며,[26][50] 캄브리아기 동안 비교적 안정적이었기 때문에 석회암 지층은 비교적 중단 없이 퇴적되었다.[26][50] 이 석회암 지층은 캄브리아기에 수중 환경에서 퇴적되었으며,[26][50] 탄루 단층과 같은 단층과 벨트에 의해 경계를 이루고 있었다.[26][50] 캄브리아기 및 오르도비스기 탄산염 퇴적 지층은 리관, 주사동, 만토우, 장샤, 구산, 차오미뎬의 6개 지층으로 정의할 수 있다.[26][50] 서로 다른 지층에서 서로 다른 삼엽충 표본을 채취하여 생물대를 형성할 수 있는데,[26][50] 예를 들어 구산 지층의 ''lackwelderia tenuilimbata''(삼엽충의 일종) 생물대가 있다.[26][50] 삼엽충 생물대는 누락된 생물대로부터 부정합 서열을 식별하거나 (타림괴와 같은) 인접한 블록에서 일어나는 사건을 연관시키는 등, 서로 다른 장소에서 사건을 연관시키고 식별하는 데 유용할 수 있다.[26][50]

탄산염 시퀀스는 캄브리아기의 생물대와 같은 멸종 사건을 나타내기 때문에 진화적 중요성을 가질 수 있다.[51] 생물대는 심해 환경에서 서식했던 삼엽충인 Olenidae과(科)의 이동으로 정의되는 작은 멸종 사건이다.[51] Olenidae 삼엽충이 얕은 바다 지역으로 이동하는 동안 다른 삼엽충 무리와 과(科)는 특정 기간에 멸종되었다.[51] 이는 해양 온도 하락 또는 산소 농도 감소와 같은 해양 조건의 변화 때문으로 추정된다.[51] 이러한 변화는 해양 생물의 순환과 생활 환경에 영향을 미쳤으며,[51] 얕은 해양 환경은 심해 환경과 유사하게 극적으로 변화했을 것이다.[51] 심해 종은 번성하는 반면, 다른 종은 멸종했는데, 삼엽충 화석은 실제로 중요한 자연 선택 과정을 기록한다.[51] 따라서 삼엽충 화석을 포함하는 탄산염 시퀀스는 고환경과 진화를 기록하는 데 중요하다.[51]

7. 광물 자원

북중국 순상지는 경제적으로 매우 중요한 광물 자원을 풍부하게 보유하고 있다. 북중국 순상지의 복잡한 지각 활동과 함께, 광상 또한 매우 풍부하다. 광석의 퇴적은 대기권과 수권의 상호 작용 및 원시적인 지구조에서 현대적인 판 구조론으로의 진화에 영향을 받는다.[52] 광석 형성은 초대륙의 분열과 결합과 관련이 있는데, 예를 들어 퇴적암에 퇴적된 구리와 납은 열곡 작용, 즉 대륙의 분열을 나타내며, 구리, 화산성 괴상 황화물 광상(VMS 광상) 및 조산성 금 광상은 섭입과 수렴형 지구조, 즉 대륙의 결합을 나타낸다.[52] 따라서 특정 유형의 광석 형성은 특정 기간으로 제한되며, 광물은 지각 변동과 관련하여 형성된다.[52]

7. 1. 광상 형성 시기별 분류

북중국 순상지는 경제적으로 매우 중요한 광물 자원을 풍부하게 보유하고 있다. 북중국 순상지의 복잡한 지각 활동과 함께, 광상 또한 매우 풍부하다. 광석의 퇴적은 대기권과 수권의 상호 작용 및 원시적인 지구조에서 현대적인 판 구조론으로의 진화에 영향을 받는다.[52] 광석 형성은 초대륙의 분열과 결합과 관련이 있으며, 퇴적암에 퇴적된 구리와 납은 대륙의 분열, 구리, 화산성 괴상 황화물 광상(VMS 광상) 및 조산성 금 광상은 대륙의 결합을 나타낸다.[52] 따라서, 특정 유형의 광석 형성은 특정 기간으로 제한되며, 광물은 지각 변동과 관련하여 형성된다.[52]

광상이 형성된 시기를 기준으로 신시생대, 고원생대, 중원생대, 고생대, 중생대로 구분할 수 있다.

7. 1. 1. 신시생대 (28억-25억 년 전)

이 시기의 모든 퇴적물은 변성암으로 가득 찬 녹색암석대에서 발견된다. 이는 신시생대의 활발한 지각 활동과 일치한다.[1][52]

세계 다른 지역의 줄무늬 철 형성의 예


줄무늬 철광층(BIFs)은 과립암상에 속하며 변성된 지층에서 널리 분포한다. 광석의 연대는 하프늄 연대 측정의 동위원소 분석으로 정의된다.[53] 이들은 화산 퇴적암과 층을 이루고 있으며, 분리된 층, 렌즈 및 부댕과 같은 다른 특징으로도 발견된다.[52] 모든 철은 산화물 광물 형태로 나타나며, 드물게 규산염 광물 또는 탄산염 광물 형태로 나타난다.[52] 산소 동위원소비 순환 조성을 분석한 결과, 철은 약하게 산화된 얕은 해양 환경에서 퇴적되었다고 추정된다.[52][53] 광범위한 철광석이 발견되는 네 지역은 다음과 같다.

지역
중국 북동부의 안산
동부 허베이 성
우타이
쉬창-후오추



북중국 크레이톤의 줄무늬 철광층은 중국에서 가장 중요한 철 공급원을 포함하며, 중국 철 매장량의 60~80% 이상을 차지한다.[52]

구리-아연(Cu-Zn) 퇴적물은 북중국 크레이톤 북동부에 위치한 훙터우 산 녹색암석대에 퇴적되었다.[52] 이들은 전형적인 화산성 괴상 황화물 광상이며, 열곡 환경에서 형성되었다.[52] Cu-Zn 퇴적물의 형성은 현대적인 지각 활동 하에서는 이루어지지 않았을 수 있으며, 따라서 형성 과정은 현대적인 열곡 시스템과 다를 수 있다.[52]

신시생대 녹색암석대 금 광상은 산다오거우(북중국 크레이톤의 북동쪽)에 위치해 있다.[52][54] 녹색암석대 유형의 금 광상은 크레이톤에서 흔히 발견되지 않는데, 그 이유는 대부분 중생대에 재작업되어 다른 형태로 나타나기 때문이다.[52] 그러나 세계의 다른 크레이톤 사례를 볼 때, 녹색암석대 금 광상은 처음부터 풍부했을 것으로 예상된다.[52]

7. 1. 2. 고원생대 (25억-26억 년 전)

고원생대(25억~26억 년 전)에 발견된 초고온 변성암은 현대적인 지구조 운동의 시작을 나타낸다.[52][55] 대산소화 사건 또한 이 기간에 발생했으며, 산소가 부족한 환경에서 산소가 풍부한 환경으로의 전환을 시작했다.[52][55] 이 시기에는 구리-납-아연 광상과 마그네사이트 – 붕소 광상, 두 가지 유형의 광물이 흔히 발견된다.[52][55]

구리-납-아연(Cu-Pb-Zn) 광상은 열곡 및 섭입 시스템에 위치한 충돌 환경 이동성 벨트에서 퇴적되었다.[55] 구리 광상은 산시성 중탸오산 지역에서 발견된다.[52][55] 고온 변성암인 콘달라이트 계열과 흑연은 종종 광상과 함께 발견된다.[52] Cu-Pb-Zn는 변성 VMS 광상, Cu-Mo 광상은 부착된 호상 열극, 구리-코발트 Cu-Co 광상은 관입 환경에서 형성되는 등 몇 가지 유형의 광상이 발견되며, 각 광상은 서로 다른 형성 환경에 해당한다.[52][55]

마그네사이트 – 붕소 광상은 열곡과 관련된 얕은 바다 석호 환경의 퇴적 시퀀스에서 형성되었다.[52] 이는 동위원소 함량에서 알 수 있듯이 대산소화 사건에 대한 반응이었다.[52] 자오랴오 이동성 벨트에서 GOE는 암석이 재결정화 및 질량 교환을 겪으면서 13C와 18O의 동위원소 비율을 변화시켰다.[52] 또한 이 광상은 사람들이 글로벌 산화 사건 시스템, 예를 들어 그 기간 동안의 정확한 대기 화학적 변화를 보여주는 것을 더 잘 이해할 수 있게 해준다.[52]

7. 1. 3. 중원생대 (16억-10억 년 전)

희토류-철-납-아연(REE-Fe-Pb-Zn) 시스템은 맨틀의 융기와 마그마 분화로 인한 연신성 열개에서 형성되었다.[56][52] 여러 차례의 열개 사건으로 철 광물이 퇴적되었으며, 희토류 원소는 철 및 탄산염암 암맥과 밀접하게 관련되어 있다.[56][52] REE-Fe-Pb-Zn 시스템은 화산암과 퇴적암이 교대로 나타나는 층에서 발견된다.[56][52] REE 외에도 LREE(경희토류 원소)가 탄산염암 암맥에서 발견된다.[56][52] 희토류 원소는 중국에서 중요한 산업적, 정치적 의미를 가진다.[56][52] 중국은 전 세계 희토류 수출을 거의 독점하고 있으며,[56][52] 미국조차도 중국에서 수입하는 희토류 원소에 크게 의존한다.[56][52] 희토류 원소는 기술에 필수적이다.[57][58] 희토류 원소는 고품질 영구 자석을 만들 수 있어 텔레비전, 전화, 풍력 터빈, 레이저 등 전기 제품 및 기술 생산에 필수적이다.[57][58]

7. 1. 4. 고생대 (5억 3900만-3억 5000만 년 전)

중앙아시아 조산대(북부)와 친링 조산대(남부)에서 구리-몰리브덴(Cu-Mo) 시스템이 모두 기원했다.[52]

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중앙아시아 조산대 광상들은 호상 복합체에서 발생했다.[52] 이들은 고아시아 해가 닫히면서 형성되었다.[52] 섭입은 암석권 블록 가장자리에서 구리와 몰리브덴(Cu-Mo) 광물화를 생성했다.[52][59][60] 섬록반암에서 Duobaoshan Cu 및 Bainaimiao Cu-Mo 광상이 발견된다.[52][59] Tonghugou 광상은 구리 광석 황동석과 함께 나타난다.[52] 북중국은 순상지 북부 가장자리에서 70개 이상의 광체가 발견되면서 많은 양의 몰리브덴 매장량을 보유하고 있다.[52]

북중국 순상지의 남쪽 가장자리에 있는 광상들은 친링 조산대 옆에 있다.[52][59] 일부 광상은 북중국 블록과 남중국 블록의 합병 동안 형성되었다.[52] 단펑 봉합대에서 일어난 열개-섭입-충돌 과정은 호상 지역과 가장자리 단층 분지에서 VMS 광상(Cu-Pb-Zn)을 생성했다.[52][59]

이 기간 동안 고친링 해가 열리면서 니켈-구리 광상이 감람암 반려암체와 함께 형성되었고, 광석은 뤄난에서 발견될 수 있다.[52][59]

7. 1. 5. 중생대 (2억 5100만-1억 4500만 년 전)

중생대(2억 5100만 년 전 ~ 1억 4500만 년 전)의 금(Au) 매장량은 매우 풍부하다.[52][61] 금 생성 환경은 대륙 간 광물화, 지각 파괴, 맨틀 교체를 포함한다.[52] 금의 기원은 중생대 화강암이 관입될 때 고변성 작용을 받은 교동 콤플렉스와 그 아래 맨틀의 선캄브리아기 기반암이다.[52][61] 중국 최대 규모의 금 매장지는 산둥성 동부의 교동 반도에서 발견된다.[52][61] 이 지역은 중국 금 생산량의 4분의 1을 차지했지만, 중국 전체 면적의 0.2%에 불과했다.[52] 중국 북부의 금 매장지는 링롱, 옌타이, 쿤위산 등 세 개의 하위 클러스터로 나뉜다.[52]

7. 2. 다이아몬드 생산

중국은 40년 이상 북중국 강괴에서 다이아몬드를 생산해왔다.[62] 초창기에는 충적층에서 다이아몬드가 생산되었으나, 이후 기술이 발전하여 현재는 킴벌라이트 기원에서 다이아몬드를 생산한다.[62] 중국에는 두 개의 주요 다이아몬드 광산이 있는데, 하나는 산둥성의 중국 다이아몬드 군단 701 창마 광산이고, 다른 하나는 랴오닝성의 와팡뎬 광산이다.[62] 전자는 34년 동안 운영되었으며 연간 90000캐럿의 다이아몬드를 생산했다.[62] 후자는 연간 60000캐럿을 생산했지만, 2002년에 채굴 활동이 중단되었다.[62]

다이아몬드를 함유한 킴벌라이트 파이프와 암맥은 4억 5천만~4억 8천만 년 전 고생대 오르도비스기와 제3기에 시원생대 지각에 매설되었다.[62] 융기 현상으로 인해 킴벌라이트가 노출되었다.[62] 두 광산은 탄루 단층 주변의 좁고 불연속적인 암맥을 따라 존재한다.[62] 반상 킴벌라이트는 종종 사문암화된 감람석, 플로고파이트 또는 흑운모와 같은 다른 물질의 기질과 각력암 조각과 함께 나타난다.[62] 다이아몬드가 다른 물질과 함께 발생하여 다이아몬드 등급, 다이아몬드 크기 분포 및 품질의 차이를 야기했다.[62] 예를 들어, 중국 다이아몬드 군단 701 창마 광산의 다이아몬드는 캐럿당 40USD의 가치를 지니는 반면, 와팡뎬 광산의 다이아몬드는 캐럿당 최대 125USD의 가치를 지닌다.[62]

참조

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