지구물리 자료를 이용한 울릉분지 북동부 독도 및 주변 해산들에 관한 연구 (A)study on Dokdo and surrounding seamounts in the northeastern part of the Ulleung basin using geophysical data원문보기
울릉분지 북동부에 위치한 연구지역은 울릉도, 독도, 안용복해산, 심흥택해산 및 이사부해산과 한국해저간극으로 이루어져 있다. 본 연구지역의 지구물리 자료를 이용하여 울릉분지 북동부 독도 및 주변 해산 지역의 중력 및 자력이상의 특성을 분석하고, 연구지역의 하부지각 구조 모델링, 해산들의 지각평형 탄성판 모델링 및 지자기극(VGP : Virtual Geomagnetic Pole) 산출을 통하여 연구지역의 하부지각구조와 해산들에 대하여 연구하였다. 연구지역의 후리에어이상는 지형의 영향을 잘 반영하며 해산들의 지형적 크기에 비해 후리에어중력이상값이 작게 나타나는 것은 해산들이 어느 정도 지각평형을 이루고 있다는 것을 암시한다. 부게중력이상은 울릉분지 중심부에서 ...
울릉분지 북동부에 위치한 연구지역은 울릉도, 독도, 안용복해산, 심흥택해산 및 이사부해산과 한국해저간극으로 이루어져 있다. 본 연구지역의 지구물리 자료를 이용하여 울릉분지 북동부 독도 및 주변 해산 지역의 중력 및 자력이상의 특성을 분석하고, 연구지역의 하부지각 구조 모델링, 해산들의 지각평형 탄성판 모델링 및 지자기극(VGP : Virtual Geomagnetic Pole) 산출을 통하여 연구지역의 하부지각구조와 해산들에 대하여 연구하였다. 연구지역의 후리에어이상는 지형의 영향을 잘 반영하며 해산들의 지형적 크기에 비해 후리에어중력이상값이 작게 나타나는 것은 해산들이 어느 정도 지각평형을 이루고 있다는 것을 암시한다. 부게중력이상은 울릉분지 중심부에서 맨틀 상승에 의한 영향으로 부게이상값이 높게 나타나고 오키뱅크나 대륙쪽으로 갈수록 지각의 두께가 두꺼워짐에 따라 모호면의 깊이가 점점 깊어져 부게이상값이 낮아지는 것으로 판단된다. 자기이상은 해산들의 영향으로 해산주위에서 복잡하게 나타난다. 연구지역 동쪽의 독도해산들은 규모와 위치가 비슷하지만 다른 자기이상의 변화 양상을 보이는 것은 독도, 심흥택해산 및 이사부해산의 형성 시기 혹은 내부구조가 다를 수 있다는 것을 암시한다. 이사부해산에서 나타나는 저자기이상대의 원인은 2차 변환, 즉 변성작용이나 풍화에 의해서 원래 암석에 함유되어있던 강자성 광물이 변화하여 이와 같은 현상이 나타날 가능성이 가장 높다. 2차원 중력모델링 및 역산법의 결과는 한국해저간극 부근에서 모호면이 상승되었고 오끼뱅크 및 울릉도 북서쪽으로 갈수록 모호면의 깊이가 깊어짐을 지시한다. 후리에어중력이상에서 독도 최고치와 이사부해산 최고치는 약 50 mGal의 차이를 보이는데 이 두 해산은 규모면에서 비슷하지만 후리에어중력이상치에서 차이가 나는 것은 보상정도의 차이에 기인한다. 독도해산들에 대한 지각평형 모델들 중 탄성판 모델이 가장 적합한 것으로 판단되며 이때 적용한 해산들 하부 지각의 유효탄성두께()는 독도에서 5 km, 심흥택해산에서 3 km, 이사부해산에서 2 km이다. 이 결과는 탄성판 모델에서 해산 하부 지각의 강도(탄성두께)가 이사부해산에서 독도로 갈수록 강해짐(두꺼워짐)을 지시한다. 즉 이것은 이사부해산이 생성될 당시의 하부 지각의 연령이 독도가 생성될 때 하부 지각의 연령보다 젊었다는 것을 나타낸다. 독도의 VGP 연구 결과에서 독도는 정자기극 시대에 첫 번째의 대규모 분출이 있었으며 이 때 분출된 용암이 독도 하부를 이루고 있고 그 후 역자기극 시대에 두 번째 대규모 분출에 의해 독도의 상부를 이루었을 가능성이 높다. 본 연구 결과와 기존 연대측정에 의해 유추된 울릉분지 북동부 해산들의 생성연대를 보면 이사부해산과 심흥택해산은 약 10 ± 1 Ma 와 약 7 ± 1 Ma 정도시기의 정자기극 시대에 각각 형성되었다고 판단된다. 독도는 약 5 ～ 4 Ma 정도의 정자기극 시대에 첫 번째 대규모 분출이 있었고 그 후 역자기극 시대에 두 번째 대규모의 분출로 인하여 이루어졌을 것으로 생각된다. 울릉도의 생성연대는 가장 후기인 약 3 ～ 2 Ma 사이로 예상되며 안용복 해산은 독도와 울릉도의 생성연대 사이에 형성되었을 가능성이 높다.
울릉분지 북동부에 위치한 연구지역은 울릉도, 독도, 안용복해산, 심흥택해산 및 이사부해산과 한국해저간극으로 이루어져 있다. 본 연구지역의 지구물리 자료를 이용하여 울릉분지 북동부 독도 및 주변 해산 지역의 중력 및 자력이상의 특성을 분석하고, 연구지역의 하부지각 구조 모델링, 해산들의 지각평형 탄성판 모델링 및 지자기극(VGP : Virtual Geomagnetic Pole) 산출을 통하여 연구지역의 하부지각구조와 해산들에 대하여 연구하였다. 연구지역의 후리에어이상는 지형의 영향을 잘 반영하며 해산들의 지형적 크기에 비해 후리에어중력이상값이 작게 나타나는 것은 해산들이 어느 정도 지각평형을 이루고 있다는 것을 암시한다. 부게중력이상은 울릉분지 중심부에서 맨틀 상승에 의한 영향으로 부게이상값이 높게 나타나고 오키뱅크나 대륙쪽으로 갈수록 지각의 두께가 두꺼워짐에 따라 모호면의 깊이가 점점 깊어져 부게이상값이 낮아지는 것으로 판단된다. 자기이상은 해산들의 영향으로 해산주위에서 복잡하게 나타난다. 연구지역 동쪽의 독도해산들은 규모와 위치가 비슷하지만 다른 자기이상의 변화 양상을 보이는 것은 독도, 심흥택해산 및 이사부해산의 형성 시기 혹은 내부구조가 다를 수 있다는 것을 암시한다. 이사부해산에서 나타나는 저자기이상대의 원인은 2차 변환, 즉 변성작용이나 풍화에 의해서 원래 암석에 함유되어있던 강자성 광물이 변화하여 이와 같은 현상이 나타날 가능성이 가장 높다. 2차원 중력모델링 및 역산법의 결과는 한국해저간극 부근에서 모호면이 상승되었고 오끼뱅크 및 울릉도 북서쪽으로 갈수록 모호면의 깊이가 깊어짐을 지시한다. 후리에어중력이상에서 독도 최고치와 이사부해산 최고치는 약 50 mGal의 차이를 보이는데 이 두 해산은 규모면에서 비슷하지만 후리에어중력이상치에서 차이가 나는 것은 보상정도의 차이에 기인한다. 독도해산들에 대한 지각평형 모델들 중 탄성판 모델이 가장 적합한 것으로 판단되며 이때 적용한 해산들 하부 지각의 유효탄성두께()는 독도에서 5 km, 심흥택해산에서 3 km, 이사부해산에서 2 km이다. 이 결과는 탄성판 모델에서 해산 하부 지각의 강도(탄성두께)가 이사부해산에서 독도로 갈수록 강해짐(두꺼워짐)을 지시한다. 즉 이것은 이사부해산이 생성될 당시의 하부 지각의 연령이 독도가 생성될 때 하부 지각의 연령보다 젊었다는 것을 나타낸다. 독도의 VGP 연구 결과에서 독도는 정자기극 시대에 첫 번째의 대규모 분출이 있었으며 이 때 분출된 용암이 독도 하부를 이루고 있고 그 후 역자기극 시대에 두 번째 대규모 분출에 의해 독도의 상부를 이루었을 가능성이 높다. 본 연구 결과와 기존 연대측정에 의해 유추된 울릉분지 북동부 해산들의 생성연대를 보면 이사부해산과 심흥택해산은 약 10 ± 1 Ma 와 약 7 ± 1 Ma 정도시기의 정자기극 시대에 각각 형성되었다고 판단된다. 독도는 약 5 ～ 4 Ma 정도의 정자기극 시대에 첫 번째 대규모 분출이 있었고 그 후 역자기극 시대에 두 번째 대규모의 분출로 인하여 이루어졌을 것으로 생각된다. 울릉도의 생성연대는 가장 후기인 약 3 ～ 2 Ma 사이로 예상되며 안용복 해산은 독도와 울릉도의 생성연대 사이에 형성되었을 가능성이 높다.
The northeastern part of the Ulleung Basin is characterized by complicated morphology consisting of volcanic islands (Ulleungdo and Dokdo), seamounts (the Anyongbok Seamount, the Simheungtaek and the Isabu Tablemounts), and a deep pathway (Korea Gap). The crustal and flexural models and VGP (virtual...
The northeastern part of the Ulleung Basin is characterized by complicated morphology consisting of volcanic islands (Ulleungdo and Dokdo), seamounts (the Anyongbok Seamount, the Simheungtaek and the Isabu Tablemounts), and a deep pathway (Korea Gap). The crustal and flexural models and VGP (virtual geomagnetic pole) were computed for this area from gravity and magnetic anomalies. The free-air gravity anomalies of this area fairly reflect bathymetric effects. The seamounts show free-air anomalies less than expected for their physical dimensions, indicating the achievement of isostatic compensation. High Bouguer anomalies in the central part of the Ulleung Basin gradually decreases toward the Oki Bank. This feature suggests that the crust/mantle boundary is shallow in the central part of the Ulleung Basin and gets deeper toward the Oki Bank. Magnetic anomalies are complicated over the seamounts. Different magnetic anomaly patterns recognized for Dokdo and adjacent seamounts (the Isabu and the Simheungtaek Tablemounts) possibly imply that they were formed at the different times or composed of different structure. It seems that low magnetic anomalies in the Isabu Tablemount is attributed to a secondary change (metamorphism or weathering) of ferromagnetic minerals of the seamount during a long period of time. 2-D gravity modeling and inversion show that the depth of Moho is shallow in the Korea Gap and increases toward the Oki Bank and the northwestern part of Ulleungdo. In spite of their similarity in topographic expression, a large difference about 50 mGal in gravity anomaly peaks between Dokdo and the Isabu Tablemount suggests a different isostatic compensation degree. The flexural model well predicts the observed data. The best effective elastic thickness () that fits the flexural model to the observed data are 5 km, 3 km, and 2 km for Dokdo, the Simheungtaek, and the Isabu Tablemounts, respectively. Modeling results show that the flexural rigidity (or elastic thickness) of the lithosphere of Dokdo is stronger (or thicker) than the Isabu Tablemount. Consequently, the age of lithosphere of the Isabu Tablemount at the time of loading might be less than that of Dokdo. VGP for Dokdo indicates that there was a first large eruption during a normal polarity interval in which the lavas formed the base of Dokdo. Then the second large eruption during a reversed polarity interval formed the crest of Dokdo. The results of this study and the age dating of previous studies suggest that the Isabu Tablemount and the Simheungtaek Tablemount formed at 10 ± 1 Ma and 7 ± 1 Ma in normal polarity intervals, respectively. The first large eruption of Dokdo was at 5 ～ 4 Ma in a normal polarity interval and the second large eruption in a reversal interval. Ulleungdo is interpreted to have formed latest at 3 ～ 2 Ma and the Anyongbok seamount at an age between the formations of Dokdo and UIleungdo.
The northeastern part of the Ulleung Basin is characterized by complicated morphology consisting of volcanic islands (Ulleungdo and Dokdo), seamounts (the Anyongbok Seamount, the Simheungtaek and the Isabu Tablemounts), and a deep pathway (Korea Gap). The crustal and flexural models and VGP (virtual geomagnetic pole) were computed for this area from gravity and magnetic anomalies. The free-air gravity anomalies of this area fairly reflect bathymetric effects. The seamounts show free-air anomalies less than expected for their physical dimensions, indicating the achievement of isostatic compensation. High Bouguer anomalies in the central part of the Ulleung Basin gradually decreases toward the Oki Bank. This feature suggests that the crust/mantle boundary is shallow in the central part of the Ulleung Basin and gets deeper toward the Oki Bank. Magnetic anomalies are complicated over the seamounts. Different magnetic anomaly patterns recognized for Dokdo and adjacent seamounts (the Isabu and the Simheungtaek Tablemounts) possibly imply that they were formed at the different times or composed of different structure. It seems that low magnetic anomalies in the Isabu Tablemount is attributed to a secondary change (metamorphism or weathering) of ferromagnetic minerals of the seamount during a long period of time. 2-D gravity modeling and inversion show that the depth of Moho is shallow in the Korea Gap and increases toward the Oki Bank and the northwestern part of Ulleungdo. In spite of their similarity in topographic expression, a large difference about 50 mGal in gravity anomaly peaks between Dokdo and the Isabu Tablemount suggests a different isostatic compensation degree. The flexural model well predicts the observed data. The best effective elastic thickness () that fits the flexural model to the observed data are 5 km, 3 km, and 2 km for Dokdo, the Simheungtaek, and the Isabu Tablemounts, respectively. Modeling results show that the flexural rigidity (or elastic thickness) of the lithosphere of Dokdo is stronger (or thicker) than the Isabu Tablemount. Consequently, the age of lithosphere of the Isabu Tablemount at the time of loading might be less than that of Dokdo. VGP for Dokdo indicates that there was a first large eruption during a normal polarity interval in which the lavas formed the base of Dokdo. Then the second large eruption during a reversed polarity interval formed the crest of Dokdo. The results of this study and the age dating of previous studies suggest that the Isabu Tablemount and the Simheungtaek Tablemount formed at 10 ± 1 Ma and 7 ± 1 Ma in normal polarity intervals, respectively. The first large eruption of Dokdo was at 5 ～ 4 Ma in a normal polarity interval and the second large eruption in a reversal interval. Ulleungdo is interpreted to have formed latest at 3 ～ 2 Ma and the Anyongbok seamount at an age between the formations of Dokdo and UIleungdo.
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