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동해 울릉분지의 지구조 및 성인에 관한 지구물리학적 연구
서만철,이광훈,손호웅,Suh, Man-Cheol,Lee, Gwang-Hoon,Shon, Ho-Woong 한국해양학회 1998 바다 Vol.3 No.1
동해 울릉분지의 지구조 및 성인에 관한 미해결의 근본적인 문제점은 분지 하부에 해양지각의 존재여부가 밝혀지지 않고 있기 때문이므로 해상중력, 자력 및 탄성파자료 해석을 통하여 해양지각의 존재여부에 관한 연구를 실시하였다. 울릉분지 및 그 인근지역의 후리-에어 이상은 전체적으로 매우 작은 변화를 보이는데, 한국대지(Korea plateau)와 오키뱅크(Oki bank) 주위에서 최대 40~60 mgal, 분지의 대부분의 지역은 분지 내에 존재하는 깊은 해수와 두꺼운 퇴적층으로 인하여 최대 -20 mgal 이내의 음(-)의 이상대를 갖는다. 부게 이상도는 분지 중앙부에 NE-SW 방향으로 발달된 약 150 mgal 이상의 양(+) 이상대를 보여 분지 하부에 고밀도의 지각이 존재함을 나타낸다. 후리-에어 이상 및 부게 이상의 변화 양상은 울릉분지 중앙부 양측에서 큰 변화를 보여 밀도불연속이 예상되며 이는 해양지각과 대륙지각의 경계에서의 밀도 변화에 기인된 것으로 해석된다. 울릉분지의 지자기이상의 분포는 대체적으로 -400 nT 이내의 용의 이상으로 자기이상값이 작으며 정상기와 역전기로 인한 줄무늬 현상은 발견되지 않는다. 그러나 자력이상 측선중 대칭성이 존재하는 측선이 발견되어 울릉분지 하부 지각이 과거 해저 확장에 의해 형성되었을 가능성을 나타낸다. 탄성파자료 해석 결과 울릉분지의 음향기반에는 단층, 지구대 및 지루 등의 구조들이 나타나지 않고 일반적으로 평탄한데, 이것은 울릉분지 기반암이 해양지각으로 이루어져 있거나 또는 두꺼운 화산암류 암석으로 덮여 있기 때문으로 해석된다. 또한 음향기반의 탄성파특정으로 보아 울릉분지의 북쪽으로 가면서 volcanic sill과 flow의 양이 증가하고 얄은 층에서 나타나고 있어 분지 남쪽보다 북쪽에서 해저 화산활동이 활발하였고 비교적 최근까지도 화산활동이 진행되었음을 알 수 있다. 결론적으로 중력, 자력, 탄성파자료 해석을 통하여 울릉분지의 지각에 관한 종합적 해석 결과 울릉분지 하부에는 밀도가 큰 지각이 존재하며 자기이상의 대칭성을 수반하는 사실로 미루어 해양지각이 존재할 가능성이 매우 높은 것으로 판단된다. 이는 동해 울릉분지의 형성이 해저확장에 의하여 형성되었음을 시사한다. Analysis of gravity, magnetic, and seismic reflection data from the Ulleung Basin, East Sea has provided some insights into the opening mechanism and crustal type of the basin. Free-air gravity anomaly data show positive anomalies of about 40~60 mgal near the Korea Plateau and Oki Bank and of about -20~20 mgal in the central basin. Bouguer gravity anomaly data exhibit NE-SW trending positive anomalies of about 150 mgal in the central basin which is interpreted to be related to high-density crustal material. Abrupt changes in both Free-air and Bouguer gravity anomaly profiles across the basin margins may be due to transition between continental and oceanic crusts. Magnetic anomalies in the basin are generally less than -400 nT. No stripe pattern is evident in the magnetic anomaly map but a NW-SE trending symmetric pattern is seen in some magnetic profiles. The symmetric pattern is probably associated with the high-density crustal material in the central basin suggested by Bouguer gravity anomaly. The acoustic basement in the deep part of the basin has only a small amount of local relief. No graben or half-graben structures are seen in the acoustic basement from which mechanical extension might be inferred. The lack of high-relief structures in the acoustic basement may suggest that the basin is underlain by oceanic crust or that the basement is overlain by thick volcanic layer which obscures the structures and relief of the basement. High-density crust in the central basin inferred from gravity data, abrupt changes in gravity anomalies across the basin margins, symmetric pattern seen in some magnetic anomaly profiles, and lack of relief in the acoustic basement may suggest sea-floor spreading origin of the Ulleung Basin.
충남지역 초염기성 암체의 지구물리학적 연구: 탄성파 속도 특성
서만철,우영균,송석환,Suh, Man-Cheol,Woo, Young-Kyun,Song, Suck-Hwan,Tianyao, Hao 한국지구과학회 2000 韓國地球科學會誌 Vol.21 No.3
충남 일원에 분포하는 초염기성 암석과 이에 수반되는 각섬암, 편암, 편마암에 대해 탄성파 및 밀도가 실험실에서 측정되었다. 밀도측정 결과 사문암은 2.6${\sim}$2.86g/cm$^3$, 활석은 2.25${\sim}$2.81g/cm$^3$, 변성암류는 2.74${\sim}$3.07g/cm$^3$의 범위를 갖는다. 이 결과 활석은 사문암으로부터의 변성과정으로 사문암 및 각섬암보다 넓은 범위를 보였다. P파와 S파의 속도는 사문암에서 각각 5719${\sim}$6062m/s, 2898${\sim}$3351m/s 이고, 활석에서 4019${\sim}$5478m/s, 2241/${\sim}$2976m/s, 각섬암에서 5375${\sim}$6372m/s, 3042${\sim}$3625m/s, 편암에서 5290${\sim}$5499m/s, 2968${\sim}$3137m/s, 편마암에서 4788m/s, 2804m/s를 보였다. P파의 속도는 밀도가 증가함에 따라 S파의 속도보다 1.47배 빠르게 증가하였다. 탄성파 속도와 밀도 사이에 비례관계가 성립하며, 특히 밀도에 따른 P파 속도 증가율이 S파 속도증가율보다 약 1.47배 크게 나타났다. 탄성파속도의 이방분석결과 편리와 직각 방향의 속도값이 평행방향의 값보다 높았는데, 특히 변성암이 더 큰 차이를 보이는바, 이는 변성암의 형성이 지체구조성 압력의 영향으로 인한 광역변성작용에 의한 것임을 시사한다. 압력의 변화에 따른 탄성파속도 변화분석 결과 대체로 압력이 20 MPa에서 70 MPa로 증가함에 따라 변성암의 탄성파속도 증가가 다른 암석에 비하여 크게 나타났다. 재계산된 탄성파속도는 각섬암이 이 지역 하부 지각에 대한 탄성파 특성을, 편마암류 및 편암은 상부지각 암석의 탄성파 특성을 지시한다고 생각된다. 한편 사문암의 측정치는 높은 사문암화 정도를 반영하기는 하지만 상부 맨틀의 암석에 대한 탄성파의 특성을 지시한다 볼 수 있다. Compressional and shear wave velocities (Vp and Vs) and densities have been measured for serpentinite, amphibolite, amphibole and biotite schist, and gneiss from western part of Chungnam Province at room temperature. Ranges of the density are 2.6${\sim}$2.86g/cm$^3$ for serpentinite, 2.25${\sim}$2.81g/cm$^3$ for talc, and 2.74${\sim}$3.07g/cm$^3$ for metamorphic rocks. Of these rocks, talc shows wider ranges than serpentinite and amphibolites due to its metamorphic process from serpentinite. Values of Vp and Vs are 5719${\sim}$6062m/s and 2898${\sim}$3351m/s for serpentinites, 4019${\sim}$5478m/s and 2241/${\sim}$2976m/s for talc, 5375${\sim}$6372m/s and 3042${\sim}$3625m/s for amphibolite, 5290${\sim}$5499m/s and 2968${\sim}$3137m/s for schist, and 4788m/s and 2804m/s for gneiss, respectively. Velocity of P wave increases 1.47 times faster than S wave with increase of density. The results of seismic velocity measurement show anisotropy, higher velocity across than along the schistocity of rocks, especially in metamorphic rocks. This fact indicates that there were regional metamorphism related with tectonic forces. Values of seismic velocity increase with increasing pressure from 20 MPa to 70 MPa, especially in metamorphic rocks. Overall recalculated Vp and Vs values suggest that the serpentinite indicates for upper mantle in the respects of seismic characteristics, in spite of high degree of serpentinization. In addition, those of the amphibolite do for low crust, and gneiss and schist for upper crust.