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김희준(Heejun Kim),이현우(Hyunwoo Lee),홍정표(Jungpyo Hong),송정훈(Jung-Hun Song),Takahata Naoto,Sano Yuji 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
지난 천여 년 간 화산분화 이력이 없었던 한반도는 비화산지대로 여겨져 왔으나, 최근 지구물리 탐사 결과 한반도 하부에서 부분 용융을 지시하는 뚜렷한 저속도층이 보고된 바 있다. 본 연구는 기존에 보고된 지구물리 자료를 바탕으로, 약수 및 온천수의 유체에서 새롭게 측정된 용존 기체의 분석 결과를 종합하여, 한반도 하부의 마그마의 존재를 살펴보고자 하였다. 용존 기체는 주로 N₂와 CO₂로 구성되며, N2-Ar-He 성분비를 통해 섭입 환경의 영향이 미미한 맨틀/지각 기원 휘발성 성분이 대기 성분과 혼합된 양상을 보인다. δ<SUP>15</SUP>N-N₂ (-8.0~3.3‰)와 δ<SUP>13</SUP>C-CO₂ (-20.2~-3.7‰)값은 한반도에서 배출되는 N₂와 CO₂가 맨틀에서 기원했으나 일부 유기 퇴적물의 영향을 받았음을 의미한다. 또한, 3He/4He 비 (0.12~6.17 Ra)는 맨틀 기원의 헬륨이 배출되는 것을 보이며 일부 지역에서는 지각 성분의 영향이 컸음을 반영한다. S파 속도 편이와 ³He/⁴He 비는 음의 상관관계를 보이는데, 이는 용융체와 휘발성 성분의 존재가 저속도층과 높은 3He/4He 비를 함께 설명한다. 한반도 유체의 맨틀 및 지각기원의 계산된 ⁴He 플럭스 값은 단층 등의 지구조 운동보다는 화산지대와 같은 마그마 활동이 존재하는 곳에서 보고된 값들과 유사하게 나타난다. 따라서, 지구물리학적 정보와 지구화학적 분석결과를 토대로 본 연구는 한반도 하부에 다소 광범위한 마그마 저장소 분포에 대한 가능성을 제안하고자 한다.
이원희(Wonhee Lee),이현우(Hyunwoo Lee),김희준(Heejun Kim),유정연(Jeongyeon Yu),김윤배(Yun-Bae Kim),박종훈(Jonghoon Park),Takahata Naoto,Sano Yuji 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
화산지역에 분포하는 샘(spring)은 마그마로부터 기원한 화산가스 성분들이 지표로 배출되는 통로이며, 샘물 내 용존 기체의 지화학 연구를 통해 화산가스의 기원과 열수시스템(hydrothermal system)에서 발생하는 물리, 화학적인 과정들을 규명할 수 있다. 본 연구에서는 신생대 제4기에 활동이력이 있는 울릉도 화산의 9개의 냉천(9.5~22.0℃)에서 채취한 시료들의 물과 용존 기체에 대한 화학분석을 수행하였다. 울릉도의 모든 샘물(spring water)의 δD와 δ<SUP>18</SUP>O 값은 대부분 한반도에서 관측된 여름과 겨울의 지역순환수선(local meteoric water line) 사이에 평행하게 도시되며 샘물이 대부분 강수 기원임을 지시한다. 이는 대기 성분에 가깝게 나타나는 용존 기체의 δ<SUP>15</SUP>N-N₂ (-1.6~1.3‰)와 <SUP>40</SUP>Ar/<SUP>36</SUP>Ar (290.2~298.3) 값들로 뒷받침된다. 지표수 성분에 가깝게 나타나는 3개의 샘들을 제외한 6개의 샘들은 탄산염 침전(travertine)이 관찰되었으며 용존 기체 내에 높은 CO2 함량(89.3–99.3 vol.%) 및 용존무기탄소(DIC) 농도를 보여준다. 이 시료들의 비교적 무거운 δ<SUP>13</SUP>C-CO₂ (-7.5~-5.1‰), δ<SUP>13</SUP>C-DIC (-8.14~-1.85‰) 값들은 심부 기원의 CO₂ 공급을 암시한다. 용존 기체의 헬륨동위원소비(3He/4He; air ratio, 1 Ra = 1.4×10<SUP>-6</SUP>)는 0.98~5.49 Ra의 범위로 나타나며, 맨틀 기원의 ³He이 배출되고 있음을 지시한다. 또한 높은 헬륨동위원소비(4.28~5.49 Ra)는 주로 CO₂ 함량이 높은 샘에서 관찰되는데, 이들은 울릉도와 독도 현무암 내 감람석 및 휘석 반정에서 보고된 값(4.5~6.0 Ra)과 유사한 범위를 보이며 이는 현재까지도 울릉도에서 맨틀 기원의 화산가스가 배출됨을 시사한다.