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말굽형 분석구의 형성과 진화과정 : 제주도 지미봉 분석구와 종달리 해안을 중심으로
전용문(Yongmun Jeon),기진석(Jinseok Ki) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
제주도 지표에는 약 450여개의 단성화산체가 분포하고 있으며, 이중 분석구가 373개로 82%를 차지하고 있다. 분석구는 형태에 따라 원추형, 말굽형(또는 말발굽형), 초승달형 등으로 구분이 되는데, 말굽형 분석구가 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 제주도에는 많은 말굽형 분석구가 존재하지만 이들의 형성과정과 체적 손실에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 제주도 동부에 위치한 지미봉은 북쪽으로 터진 말굽형 분석구이며, 분석구에서 아아 용암이 흘러나온 것으로 알려져 있다. 지미봉 분석구에서 종달리 해안에 이르는 용암대지 상부에는 크고 작은 언덕들이 60여곳 분포하고 있다. 이 언덕들은 분석구와의 거리에 따라 분석구 인접지역에는 스코리아와 화산탄이 용암류 상부에 놓여있는 완만한 언덕형태로 분포하지만, 분화구에서 1 km 이상 떨어진 해안 주변에는 스코리아, 화산탄, 용암들이 뒤섞여 있고 이들을 관입한 수직의 암맥구조가 발달한 언덕지형이 분포한다. 지미봉은 화산활동 초기 스코리아와 화산탄이 분출하여 원추형 화산체를 형성하였다. 이후 분화구에서 용암류가 분화구의 북쪽을 부수고 나가는 과정에서 붕괴된 분석구의 여러 조각들이 용암류에 실려 흘러가면서 크고 작은 스코리아 래프트(scoria raft) 언덕지형을 형성한 것으로 해석된다. 그러나 용암류가 지미봉에서 1 km 이상 멀리 흘러감에 따라 유동 속도가 감소하고 점성이 증가하면서 내부 용암이 측면 또는 용암 상부 스코리아 래프트를 뚫고 올라가는 스퀴징 현상(squeeze-up)이 발생하였다. 이 스퀴징 현상으로 인해 스코리아 래프트는 부풀어 오르거나 쪼개지는 현상이 발생하였고, 용암의 일부는 스코리아층의 표면을 뚫고 흘러나온 것으로 추정할 수 있다. 따라서 지미봉은 분석구의 형성과 사면 붕괴, 그리고 용암류 유출과정에서 분화구와의 거리에 따라 각기 다른 형태의 스코리아 래프트 지형이 만들어지는 사례로 생각된다.
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논문 : 지구물리 탐사에 의해 발견된 제주도 용암동굴의 특징과 의미
전용문 ( Yong Mun Jeon ),기진석 ( Jin Seok Ki ),고수연 ( Su Yeon Koh ),김련 ( Lyoun Kim ),류춘길 ( Choon Kil Ryu ) 대한지질공학회 2015 지질공학 Vol.25 No.4
제주도에서 기존에 알려진 동굴 이외에 새로운 지하동굴의 존재를 확인하기 위해 제주시 구좌읍 일대에서 지구물리탐사(전기비저항탐사, GPR탐사, ZHF탐사)를 실시하였다. 탐사결과 여러 지점에서 동굴로 추정되는 이상대가 발견되었고, 이상대의 위치와 규모가 일치하는 27개 지점을 선별하여 시추조사를 실시하였다. 그러나 예상과 달리 이상대의 대부분은 용암의 상하부에 형성된 클링커층이거나 용암 사이에 협재된 고토양층이었으며, 5곳에서만 동굴이 발견되었다. 클링커층과 고토양층은 용암과 다른 암석의 물리적 특징으로 인해 이상체로 반응한 것으로 해석된다. 한편 동굴이 확인된 5개 지점 중 2공은 기존에 알려진 용천동굴을 관통하였고, 3공에서 새로운 동굴이 확인되었다. 용천동굴을 관통한 시추공은 시추당시 동굴의 존재가 확인되지 않았던 구간이었으나 용천동굴이 관통됨에 따라 기존 측량도의 오류를 수정하였다. 한편 시추조사로 새롭게 발견된 석회장식 용암동굴은 길이가 약 180 m이며, 상류방향으로 당처물동굴(약 110 m)과 연결되어 있다. 또한 동굴내부에는 용암곡석, 용암제방, 밧줄구조 등이 발달해 있으며, 탄산염 동굴생성물로는 종유관, 종유석, 석순, 석주, 동굴산호 등이 잘 보존되어 있다. 특히 동굴에서 발견되는 탄산염 동굴생성물은 식물 뿌리를 따라 유입된 지표수에 의해 성장하여 독특한 형태를 띠게 된 것으로 추정된다. Geophysical exploration using electric resistivity, ground penetrating radar (GPR), and impedance high-frequency (ZHF) surveys was conducted in Gujwa-eup, Jeju City, Jeju Island, an island in the Korea Strait, to confirm the existence of new caves near known caves. The exploration revealed a number of anomaly zones, presumed to be caves; 27 sites at suitable locations and depth ranges were selected for drilling and further surveys. However, contrary to predictions, most of the anomaly zones were clinker layers or paleosols intercalated with lavas. Only five boreholes intersected caves. The clinker layers and paleosols were possibly detected as anomalies owing to their different physical properties from the other rocks. Two of the five cave-finding boreholes penetrated Yongcheon Cave; a new cave was found at the other. The two boreholes that penetrated Yongcheon Cave were drilled in areas where the cave has not been previously reported, and thus helped correct an error in the cave distribution map. The cave newly discovered in this boring exploration is 180 m long, and it is connected to the upstream part of Dangcheomul Cave (110 m). The cave contains well-developed lava helictites, lava levees, and ropy structures; carbonate speleothems such as soda straws, stalagmites, columns, and curtain shawls are also well preserved. Notably, the unique shape of the carbonate speleothemsis attributed to their growth in relation to the cavern water that flowed into the cave along plant roots.
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전용문(Yongmun Jeon),기진석(Jinseok Ki),권창우(Changwoo Kwon),김현철(Hyenchel Kim) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
와도는 제주시 한경면 고산리 서쪽 약 400 m에 위치한 무인도로 Y자 모양의 독특한 지형을 보인다. 와도는 하부로부터 스패터, 스코리아, 응회암 그리고 이를 관입한 (분출)암맥으로 구성되어 있다. 와도 화산체의 기저부를 이루는 스패터층은 주로 스코리아들이 엉겨붙어 용결된 양상을 보이며, 희미한 층리가 발달하고 부분적으로 괴상의 용암류가 협재되어 있다. 스패터층 상부에 위치하는 스코리아층은 두께가 최대 20 m이며, 수십 cm 크기의 적색 및 흑색 스코리아와 1 m 크기의 화산탄도 포함되어 있다. 스코리아층의 상부에는 최대 3 m 두께의 응회암이 섬의 정상부와 동쪽 암초 정상부를 따라 산출된다. 응회암의 하부는 희미한 층리를 보이며 적색의 스코리아를 다량 포함하고 있고, 중부는 괴상이며 상부로 가면서 수평층리가 발달한다. 한편 스패터와 스코리아층을 관통한 6매 암맥이 관찰되는데, 주로 섬의 남북 방향을 수직에 가깝게 분포하며 두께는 1-3 m 내외이다. 섬의 중앙부에는 직경이 수십 cm에서 최대 5 m 크기의 고구마 형, 원추형 모양의 대형 화산탄들이 분포한다. 와도는 형성초기 스트롬볼리안 분화로 인해 초기 화산체(스패터)를 형성하였다가 점차 격렬한 스트롬볼리안 분화로 스코리아가 분출되었다. 스패터와 스코리아층을 형성한 마그마의 통로는 지금의 암맥으로 남겨져 있으며 분출암맥으로 해석된다. 와도는 차귀도와 당산봉을 연결하는 일직선상에 위치해 있어서 열극을 따라 분출한 하나의 fissure system으로 보아 당산봉과 같은 시기인 446.4±22.3 ka로 알려져 왔으나 최근 연대분석 결과 296 ka로 조사되었다. 이 당시의 해수면은 지금보다 약 60~70 m 가량 낮았던 시기로 분출 당시에는 육상환경에서 형성된 것으로 추정되며, 인근에 위치한 차귀도, 당산봉, 수월봉과는 달리 스트롬볼리안 분출에 의해 분석구를 형성할 수 있었다. 그리고 스트롬볼리언 분출이 종료되고 소규모 수성화산분출이 발생하여 화산체의 섬의 최상부에 약 3 m 두께의 응회암이 퇴적되었다. 이 응회암층 내에는 적색과 흑색을 띠는 스코리아편들이 다량 함유되어 있는데, 이는 인근의 수월봉, 차귀도 본섬, 당산봉에서 볼 수 없는 특징이며, 따라서 응회암의 기원이 외부가 아닌 내부 기원에 의한 것으로 추정된다. 또한 스코리아층과 응회암층과의 단절면이 없는 것으로 미루어 스트롬볼리안이 분출이 끝나갈 시점에 일시적인 강우 등에 의해 단기간의 수성화산분출이 발생한 것으로 추정된다. 제주도에서 단성화산활동은 초기 수성화산에서 후기 스트롬볼리안 분출로 변해가는 양상은 송악산, 우도, 당산봉 등에서 보고된 바 있으나, 스트롬볼리안 분출에서 수성화산분출로 변해가는 사례는 와도가 처음이라 할 수 있다.
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