[논문]울릉도와 독도 화산암의 생성연대 및 진화사

송용선; 박맹언; 박계헌

울릉도와 독도 화산암의 생성연대 및 진화사
Ages and Evolutions of the Volcanic Rocks from Ulleung-do and Dok-do 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.15 no.2 = no.44, 2006년, pp.72 - 80

송용선 (부경대학교 환경지질과학과) , 박맹언 (부경대학교 환경지질과학과) , 박계헌 (부경대학교 환경지질과학과)

초록
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동해 한복판에 위치한 울릉도와 독도의 화산암들에 대한 새로운 K-Ar 연대측정으로 독도로부터는 $3.67{\pm}0.40\sim1.89{\pm}0.29Ma$, 그리고 울릉도로부터는 $8.07{\pm}0.39\sim0.51{\pm}0.07Ma$의 결과를 얻었다. 이는 독도와 울릉도 모두 화성활동의 기간이 기존 연구에서 밝혀진 것보다 연장됨을 나타낸다 울릉도의 화산활동 시작은 지금까지 알려졌던 것보다 훨씬 오래전인 $8.07{\pm}0.39Ma$전까지로 확장될 가능성이 있으며, 독도의 최후기 조면암 분출 및 관입은 울릉도의 화성활동 시기로 보고되었던 시기와 중첩되는 $1.89{\pm}0.29Ma$까지 지속되었다. 그러나 울릉도 화산체의 형성은 주로 2.7Ma 이후에 일어났으며, 독도의 화성활동은 이 시기 이전에 대부분 종료된 것으로 보인다. 이는 화산체의 주형성기로 볼 때 독도가 울릉도 이전에 형성되었음을 시사하며, 열점화산활동에 의해 독도 동남부의 해산들로부터 시작하여 독도, 그리고 울릉도로 화산활동이 이어졌다는 해석과 합치한다.

Abstract ▼ AI-Helper

We report new K-Ar ages of volcanic rocks from Ulleung-do and Dok-do islands located at the middle of the Korea Sea; $3.67{\pm}0.40\sim1.89{\pm}0.29$ Ma for the Dok-do and $8.07{\pm}0.39\sim0.51{\pm}0.07$ Ma for the Ulleung-do. Such ages reveal that igneous activities of both Dok-do and Ulleung-do extend longer than previously reported. It is likely that igneous activity of Ulleung-do started as early as $8.07{\pm}0.39$ Ma which is much older than age known currently, and latest eruption and intrusion of trachyte of Dok-do lasted until $1.89{\pm}0.29$ Ma, which overlaps previously reported igneous activity of Ulleung-do. However, it seems that the main volcano-building stage of Ulleung-do started after 2.7 Ma and igneous activities of Dok-do were finished mostly before then, which suggests that Dok-do was farmed before Ulleung-do in the respect of main stages of volcano-building. Such explanation agrees well with the hypothesis that southeastern seamounts, Dok-do and Ulleung-do were sequentially generated by relatively fixed hotspot.

주제어

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문제 정의

이상에서는 측정된 연대가 오류일 가능성에 대하여 논의하였다. 그러나 앞에서 논의한 것과 같이 이 표품의 연령이 확실히 잘못되었다고 의심할 만한 논리적 근거는 희박하기 때문에 여기서는 8Ma가 이 표품의 연령이라는 전제 하에 그 의미에 대하여 논의한다.
그러나 현재까지의 연대 측정 결과가 열점 활동을 비롯한 울릉도와 독도의 생성가설을 검증하기엔 충분하지 않다고 판단된다. 이 연구에서는 독도와 울릉도에서 층서적 위치를 고려하여 채취한 여러 화산암 표품으로부터 측정한 새로운 K-Ar 연대 결과를 보고하고, 이러한 화산암연대자료를 독도 및 울릉도의 생성모델과 연관시켜 논의한다.
이는 Oki Dozen 섬 역시 동해에 존재했던 울릉도-독도의 경우와 비슷한 근원물질로 구성된 맨틀플룸에서 만들어진 열점 활동 산물일 가능성이 높다고 판단된다. 이는 울릉도와 독도를 형성시킨 것과 매우 유사한 근원물질로 구성된 플룸이동해의 여러 곳에 존재하였을 가능성을 뒷받침해 준다.
이상에서는 측정된 연대가 오류일 가능성에 대하여 논의하였다. 그러나 앞에서 논의한 것과 같이 이 표품의 연령이 확실히 잘못되었다고 의심할 만한 논리적 근거는 희박하기 때문에 여기서는 8Ma가 이 표품의 연령이라는 전제 하에 그 의미에 대하여 논의한다.

제안 방법

K-Ar 분석을 수행한 울릉도 표품의 경우 주원소와 미량원소농도가 송용선 외(1999)에 수록되어 있으며 지구화학적 특성에 대해 다른 울릉도 표품들과 함께 논의되었다. K-Ar 분석을 위한 암석의 처리는 파쇄 및 체질 뒤에 자력 선 별기와 양안실체현미경 하에서 불순물을 제거하는 일반적인 방법을 따랐으며, K-Ar 연대 측정을 위한 K의 농 도분석과 Ar 동위원소의 분석은 중국과학원 지질연구소에서 수행하였다. Ar 정 량분석 에는 고정 진공질 량분 석기(영국RGA-10 모델)를 사용하였다.
응회질 각력암이 형성된 이후 독도에서 여러 차례에 걸쳐서 일어났던 용암류의 분출은 총알칼리-실리카도형에서 조면 암질 내지 조면안산 암질 영역에 분산되어 도시된다(예, 이종익 외, 2002). 그러나 많은 암석들이 높은 작열 감량(LOI) 값을 보이며, 이를 보정하여 휘발성분이 없는 상태로 재계 산하면 대부분 조면암의 영역에 집중되어 도시되기 때문에 이 연구에서는 조면 안 산암을 따로 구분하지 않고 화산층 서적 순서에 따라 조면암 II, III, IV로 기재하였다.

대상 데이터

Sohn and Park (1994)은 하부로부터 조면암I, 괴상(응회질) 각력암, 층상 응회암, 조면안산암, 스코리아질용결 응 회암, 조면 암II, 조면암III, 조면암 암맥의 순서로 조금 더 세분된 화산층서를 제시하였다. 괴상 각력암은 김윤규 외(1987)가 집괴암으로 기재한 층으로 현무암질 내지는 조면현무암질 각력들과 응회질 물질들을 포함하며, 이 연구에서는 응회질 각력암(tuff breccia)으로 기재하였다 (Fig.2). 응회질 각력암이 형성된 이후 독도에서 여러 차례에 걸쳐서 일어났던 용암류의 분출은 총알칼리-실리카도형에서 조면 암질 내지 조면안산 암질 영역에 분산되어 도시된다(예, 이종익 외, 2002).
K-Ar 연대 측정을 위하여 채취된 표품들의 화산층 서적 위치에 대하여 기술하면 다음과 같다. 독도에서는 해수면 위에 드러난 부분 중에서 가장 하부에 분포하는 서도의 조면암 I에서 1개, 그 상부에 덮여 있는 응회질 각력암 내에 포함된 현무암력 2개, 그 위를 피복하고 있는 조면안산 암 III 1개 시료, 그리고 가장 후기로 생각되는 조면암 암맥 1시료를 채취하였다. 울릉도에서는 가장 하부의 제1기 현무암질 집괴암에 포함된 조면암질현무암력1시료, 각력질 응 회암층보다 상위의 제3기~제5기 조면암 각 1시료씩, 그리고 가장 후기로 판단되는 조면안산암 1시료를 채취하였다.
독도에서는 해수면 위에 드러난 부분 중에서 가장 하부에 분포하는 서도의 조면암 I에서 1개, 그 상부에 덮여 있는 응회질 각력암 내에 포함된 현무암력 2개, 그 위를 피복하고 있는 조면안산 암 III 1개 시료, 그리고 가장 후기로 생각되는 조면암 암맥 1시료를 채취하였다. 울릉도에서는 가장 하부의 제1기 현무암질 집괴암에 포함된 조면암질현무암력1시료, 각력질 응 회암층보다 상위의 제3기~제5기 조면암 각 1시료씩, 그리고 가장 후기로 판단되는 조면안산암 1시료를 채취하였다. 일부 표품이 채취된 위치의 지질은 Fig.

이론/모형

K-Ar 분석을 위한 암석의 처리는 파쇄 및 체질 뒤에 자력 선 별기와 양안실체현미경 하에서 불순물을 제거하는 일반적인 방법을 따랐으며, K-Ar 연대 측정을 위한 K의 농 도분석과 Ar 동위원소의 분석은 중국과학원 지질연구소에서 수행하였다. Ar 정 량분석 에는 고정 진공질 량분 석기(영국RGA-10 모델)를 사용하였다.

성능/효과

14 Ma를 얻었다. 그러나 분석된 암석의 경우 대기 40Ar의 비율이 매우 높은 편이며 특히 상부의 조면암들보다도 더 젊은 연대인 2.06 土0.14 Ma로 측정된 DE34 시료의 경우 대기 40Ar의 비율이 93.7%에 달하기 때문에 실제적인 오차는 보고된 것보다 훨씬 클 가능성이 있다고 판단된다.
그러나 높은 친액원 소의 함량과 높은 (La/Lu)^ 비율 등과 같은 울릉도와 독도의 전형적인 화학 조성 특징들을 갖고 있으며 (송용선 외, 1999), 중잉 해령 현무암(Mid-Ocean Ridge Basalt; MORB)이나 배호분 지 현무암(Back Arc Basin Basalt; BABB)과 같은 전형적인 해양 지각의 특징적 조성과는 다르다고 할 수 있다. 따라서 동해의 해양성 내지 준해양성 지각의 형성과 관련된 암석이라기보다는 울릉도 및 독도를 형성시킨 열점 활동과 유사한 근원물질에서 공급된 마그마의 산물로 해석하는 것이 타당하다고 판단된다.
현무암질 암석으로 판단된다. 따라서 조면암 I의 생성 후 지표가까이 관입 한 현무암질 암장이 형성되었고, 각력질 응 회암의 분출시 이 부분으로부터 일부의 현무암질암편들이 공급되었을 가능성을 나타낸다. 이종익 외(2002) 역시 2개의 현무암 암편으로부터 김규한(2000)의 결과와 유사한 2.
, 1999).이러 한 자료들을 종합하면 독도가 울릉도 보다 상대적으로 오래되었으며, 두 섬의 화산 활동이 거의 중복되지 않았던 것으로 볼 수 있다. 이는 독도의 남동쪽에 자리잡은 침식된 해저화산들로부터 시작하여 독도, 울릉도의 순으로 고정된 열점에 의해 만들어진.
조면암I을 덮고 있는 응회질 각력암내의 현무암질암편 두표품을 분석한 결과 3.7±0.3 및 3.7±0.4Ma 의 서로 일치하는 결과를 얻었으며 이 현무암질 암편들은 하부의 조면암 I보다 오래되었음을 나타낸다. 즉, 이 부분의 응회질 각력암이 분출할 당시 하부에 있던 오래된 현무암들이 암편으로 포함되었음을 지시한다.

후속연구

이러한 변화는 원래의 연대보다 더 젊은 연대가 산출되게 만드는 변화로, 만약 이러한 영향이 있었다면 이 표품은 이 연구에서 측정된 것보다도 오히려 더 오래된 연령을 가져야만 한다. 그러나 변질과정중 알칼리 원소인 K의 선택 적 용출 등의 가능성을 완전히 배제할 수는 없으며 이의 확인을 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.
이와 같이 서로 일치하지 않는 이유는 보고된 자료들 중에 체계적인 측정값의 편향이 있을 가능성을 시사한다. 그러나 현재로는 평가할 만한 근거가 없기 때문에 추후에 정밀하고 독립적인 분석을 통해 해결해야 할 과제이다.
(1999)에 비해 다소 오래된 연령으로 측정되었다(Table 3).이러한 체계적 차이의 원인은 지금 자료만으로는 알 수 없으며, 추가적인 연구를 통해 규명되어야 할 것이다.
한편 이 연구에서 구한 울릉도의 연대 중 8.07+0.39 Ma의 연대는 기존의 연구에서 보고되었던 연대들과 비교시 훨씬 오래된 연대이며 울릉도 화산활동의 역사를 규명하는 데 매우 중요한 의미를 가질 수 있기 때문에 자료의 신뢰성에 대한 논의가 필요하다고 판단된다. 따라서 다음과 같이 이 연대가 오류일 가능성에 대한 토의를 거친 후 그 의미를 논하고자 한다.

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동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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