동해 울릉분지 남부에서 취득한 다중채널 탄성파 탐사자료의 해석에 의하면 연구지역에 분포하는 플라이오-제4기 퇴적층은 침식부정합면에 의해 구분되는 9개의 퇴적단위가 중첩된 형태로 구성되어있다. 탄성파 단면상에서 각 퇴적단위는 남쪽사면의 경우 질량류 퇴적층으로 해석되는 캐오틱한 음향상 특징이 주로 나타나며, 북쪽 중앙분지로 향하면서 저탁류/반원양성 퇴적층으로 해석되는 연속성이 양호하고 진폭이 강한 평행 층리 음향상이 나타난다. 퇴적단위의 분포 및 탄성파상 특징에 의하면 플라이오-제4기 동안의 퇴적작용은 주로 지구조 운동과 해수면 변동에 의해 조절된 것으로 해석된다. 플라이오세 동안의 퇴적작용은 주로 동해의 닫힘작용과 연계된 지구조 운동의 영향이 있었다. 중-후기 마이오세 이후 동해는 횡압력에 의한 닫힘작용이 시작되었으며 플라이오세 말까지 횡압력의 영향으로 광역적인 융기가 야기되었다. 따라서 이때 형성된 다량의 침식 퇴적물이 분지로 유입되었으며 주로 쇄설류로 구성된 퇴적단위 1을 형성하게 되었다. 제4기에 접어들면서 중첩된 형태로 분포하는 퇴적단위 2-9의 발달은 주로 주기적으로 반복되는 해침과 해퇴의 영향에 의해 조절되었다. 반복적으로 진행된 해퇴 및 저해수면 조건이 주로 남쪽사면을 중심으로 분포하는 쇄설류의 퇴적을 야기시켰으며, 해수면 상승기간 동안에는 쇄설류 층이 얇은 반원양성 내지는 원양성 퇴적물에 의해 피복되었다. 결과적으로 연구해역에 분포하는 플라이오-제4기 퇴적층은 쇄설류와 저탁류/반원양성을 포함하는 질량류의 중첩에 의해 구성된다.
동해 울릉분지 남부에서 취득한 다중채널 탄성파 탐사자료의 해석에 의하면 연구지역에 분포하는 플라이오-제4기 퇴적층은 침식부정합면에 의해 구분되는 9개의 퇴적단위가 중첩된 형태로 구성되어있다. 탄성파 단면상에서 각 퇴적단위는 남쪽사면의 경우 질량류 퇴적층으로 해석되는 캐오틱한 음향상 특징이 주로 나타나며, 북쪽 중앙분지로 향하면서 저탁류/반원양성 퇴적층으로 해석되는 연속성이 양호하고 진폭이 강한 평행 층리 음향상이 나타난다. 퇴적단위의 분포 및 탄성파상 특징에 의하면 플라이오-제4기 동안의 퇴적작용은 주로 지구조 운동과 해수면 변동에 의해 조절된 것으로 해석된다. 플라이오세 동안의 퇴적작용은 주로 동해의 닫힘작용과 연계된 지구조 운동의 영향이 있었다. 중-후기 마이오세 이후 동해는 횡압력에 의한 닫힘작용이 시작되었으며 플라이오세 말까지 횡압력의 영향으로 광역적인 융기가 야기되었다. 따라서 이때 형성된 다량의 침식 퇴적물이 분지로 유입되었으며 주로 쇄설류로 구성된 퇴적단위 1을 형성하게 되었다. 제4기에 접어들면서 중첩된 형태로 분포하는 퇴적단위 2-9의 발달은 주로 주기적으로 반복되는 해침과 해퇴의 영향에 의해 조절되었다. 반복적으로 진행된 해퇴 및 저해수면 조건이 주로 남쪽사면을 중심으로 분포하는 쇄설류의 퇴적을 야기시켰으며, 해수면 상승기간 동안에는 쇄설류 층이 얇은 반원양성 내지는 원양성 퇴적물에 의해 피복되었다. 결과적으로 연구해역에 분포하는 플라이오-제4기 퇴적층은 쇄설류와 저탁류/반원양성을 포함하는 질량류의 중첩에 의해 구성된다.
Analysis of multi-channel seismic reflection data from the Southern Ulleung Basin reveals that Plio-Quaternary section in the area consists of nine stacked sedimentary units separated by erosional unconformities. On the southern slope, these sedimentary units are acoustically characterized by chaoti...
Analysis of multi-channel seismic reflection data from the Southern Ulleung Basin reveals that Plio-Quaternary section in the area consists of nine stacked sedimentary units separated by erosional unconformities. On the southern slope, these sedimentary units are acoustically characterized by chaotic seismic facies without distinct internal reflections, interpreted as debris-flow bodies. Toward the basin floor, the sedimentary units are defined by well-stratified facies with good continuity and strong amplitude, interpreted as turbidite/hemipelagic sediments. The seismic facies distribution suggests that deposition of Plio-Quaternary section in the area was controlled mainly by tectonic movement and sea-level fluctuations. During the Pliocene, sedimentation was mainly controlled by tectonic movements related to the back-arc closure of the East Sea. The back-arc closure that began in the Miocene caused compressional deformation along the southern margin of the Ulleung Basin, resulting in regional uplift which continued until the Pliocene. Large amounts of sediments, eroded from the uplifted crustal blocks, were supplied to the basin, depositing Unit 1 which consists of debris-flow deposits. During the Quaternary, sea-level fluctuations resulted in stacked sedimentary units (2-9) consisting of debris-flow deposits, formed during sea-level fall and lowstands, and thin hemipelagic/turbidite sediments, deposited during sea-level rise and highstands.
Analysis of multi-channel seismic reflection data from the Southern Ulleung Basin reveals that Plio-Quaternary section in the area consists of nine stacked sedimentary units separated by erosional unconformities. On the southern slope, these sedimentary units are acoustically characterized by chaotic seismic facies without distinct internal reflections, interpreted as debris-flow bodies. Toward the basin floor, the sedimentary units are defined by well-stratified facies with good continuity and strong amplitude, interpreted as turbidite/hemipelagic sediments. The seismic facies distribution suggests that deposition of Plio-Quaternary section in the area was controlled mainly by tectonic movement and sea-level fluctuations. During the Pliocene, sedimentation was mainly controlled by tectonic movements related to the back-arc closure of the East Sea. The back-arc closure that began in the Miocene caused compressional deformation along the southern margin of the Ulleung Basin, resulting in regional uplift which continued until the Pliocene. Large amounts of sediments, eroded from the uplifted crustal blocks, were supplied to the basin, depositing Unit 1 which consists of debris-flow deposits. During the Quaternary, sea-level fluctuations resulted in stacked sedimentary units (2-9) consisting of debris-flow deposits, formed during sea-level fall and lowstands, and thin hemipelagic/turbidite sediments, deposited during sea-level rise and highstands.
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문제 정의
그러나 이들의 연구는 주로 고해상 탄성파 자료를 이용한 결과로 해저면으로 부터 50-70 m 미만의 천부지층에 국한되어있어 이들로부터 플라이오-제4기의 퇴적층서 및 퇴적역사에 대한 전반적인 이해를 하기에 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2차원 탄성파 탐사 자료를 활용하여 울릉분지 남부사면에서 분지평원에 걸쳐 발달해 있는 후기 플라이오-제4기 퇴적층의 층서 및 퇴적역사를 주기적인 해수면 변동 및 지구조 운동과 연계하여 규명하고자 한다.
제안 방법
(1977) 등에 의해 제시된 기준에 의해 층서 분석을 실시하였다. 광역적으로 대비 가능한 음향학적 반사면을 설정하고, 이 기준면에 의해 구분되는 탄성파적 층서 단위를 정의하였다. 구분된 각 층서 단위 내부에 나타나는 탄성파상 특징을 분석하여 퇴적환경 및 퇴적 작용에 대하여 해석하였다.
광역적으로 대비 가능한 음향학적 반사면을 설정하고, 이 기준면에 의해 구분되는 탄성파적 층서 단위를 정의하였다. 구분된 각 층서 단위 내부에 나타나는 탄성파상 특징을 분석하여 퇴적환경 및 퇴적 작용에 대하여 해석하였다. 또한 각 단위 퇴적층의 등시층후도를 작성하여 퇴적층의 시공간적인 발달 양상을 분석하였다.
, 2001). 따라서 각 퇴적단위의 발달과정을 지구조 운동과 주기적인 해수면 변동과 연계하여 4단계로 요약하였다(Fig. 6).
구분된 각 층서 단위 내부에 나타나는 탄성파상 특징을 분석하여 퇴적환경 및 퇴적 작용에 대하여 해석하였다. 또한 각 단위 퇴적층의 등시층후도를 작성하여 퇴적층의 시공간적인 발달 양상을 분석하였다.
5). 또한 각 퇴적단위의 대부분을 구성하며 탄성파상 III의 특징을 갖는 쇄설류의 발달 양상을 해석하기 위해 등시층후도(isochron map)를 작성하였다. 각 퇴적단위를 구성하는 탄성파상은 일정한 분포 유형을 보여준다.
, 1988). 상기 기준에 의해 연구해역에 분포하는 퇴적층의 탄성파상을 4가지로 구분하였다(Table 1).
신호의 수신을 위하여 네시(Nessie)-3 스트리머가 사용되었다. 음원으로는 2000 psi의 고압압축공기를 사용하여 음파를 발생시키는 볼트(Bolt) 사의 에어건이 사용되었으며, 고품질 음원 제작을 위하여 용량이 다른 6개의 에어건으로 구성된 동조 에어건 어레이(tuned air-gun array)를 사용하였다. 현장 탐사시 적용한 탐사의 주요 자료취득 변수인 그룹 간격은 12.
(2000)은 탄성파층서 및 구조연구에 의하여 울릉분지가 3단계의 조구조 운동을 받은 것으로 해석하였다. 즉 후기 올리고세(약 28 Ma)에서 초기 마이오세 동안 울릉분지 서쪽 경계부의 전단대를 따라 일본열도가 남서 방향으로 이동되면서 울릉분지가 열리기 시작하였고, 초기 마이오세에서 중기 마이오세(18-15 Ma)시기에 일본열도가 시계방향으로 회전함에 따라 분지가 확장하였으며, 중기 마이오세 말(약 12 Ma)이후에는 동해 전반에 걸쳐 북서-남동 또는 동서 방향으로 작용한 횡압력의 작용으로 분지가 닫히기 시작한 것으로 해석하였다. 이 때 작용한 횡압력은 약 8.
퇴적단위 음향상 및 등시층후도: 각 퇴적단위의 탄성파상 분포 양상을 파악하기 위하여 탄성파상 분포도를 작성하였다(Fig. 5). 또한 각 퇴적단위의 대부분을 구성하며 탄성파상 III의 특징을 갖는 쇄설류의 발달 양상을 해석하기 위해 등시층후도(isochron map)를 작성하였다.
대상 데이터
본 연구를 위해 다중채널 2차원 탄성파 탐사자료를 활용하였다. 자료 취득을 위한 현장탐사는 한국지질자원연구원의 탐해 2호를 이용하였으며, 장비는 항측시스템, 기록시스템, 스트리머 케이블, 음원 등으로 구성된다.
본 연구지역은 중기 마이오세 말 이후에 이르러 동해 전반에 걸쳐 작용한 횡압력의 영향으로 분지가 닫히기 시작한 것으로 알려져 있다(Ingle, 1992; Jolivet and Tamaki, 1992; Tamaki, et al., 1992; Yoon and Chough, 1995; Lee and Suk, 1998; Park, 1998; Chough et al., 2000). 이때 작용한 횡압력은 플라이오세까지 지속되었으며 Fig.
1a). 본 연구지역인 울릉분지는 동해의 남서부에 위치하며 북쪽의 한국대지에 의해 일본분지와 구분되고 동쪽의 오키나와 뱅크에 의해 야마토 분지와 경계된다. 울릉분지의 최대수심은 약 2,000-2,100 m 정도이며, 북쪽으로 향할수록 경사는 완만해지며 수심도 깊어진다.
기록시스템은 항측시스템에서 보내온 발파신호에 따라 에어건의 발파를 유도하고 스트리머로부터 전달된 디지털 탄성파 신호를 자기 테이프에 기록하는 장비로서 트리악(TRIACQ)시스템이 사용되었다. 신호의 수신을 위하여 네시(Nessie)-3 스트리머가 사용되었다. 음원으로는 2000 psi의 고압압축공기를 사용하여 음파를 발생시키는 볼트(Bolt) 사의 에어건이 사용되었으며, 고품질 음원 제작을 위하여 용량이 다른 6개의 에어건으로 구성된 동조 에어건 어레이(tuned air-gun array)를 사용하였다.
본 연구를 위해 다중채널 2차원 탄성파 탐사자료를 활용하였다. 자료 취득을 위한 현장탐사는 한국지질자원연구원의 탐해 2호를 이용하였으며, 장비는 항측시스템, 기록시스템, 스트리머 케이블, 음원 등으로 구성된다. 항측 시스템은 정밀위성항법시스템(DGPS)를 이용하였으며 웨스턴지코(Western Geco)사의 트리나브(TRINAV) 시스템이 사용되었다(한국지질자원연구원, 2007).
취득자료의 중심주파수는 50-60 Hz 정도이며 최대 400 Hz까지의 주파수 대역을 포함한다. 취득된 탐사자료는 총 6,690 L-km이다(한국지질자원연구원, 2007)(Fig. 2).
음원으로는 2000 psi의 고압압축공기를 사용하여 음파를 발생시키는 볼트(Bolt) 사의 에어건이 사용되었으며, 고품질 음원 제작을 위하여 용량이 다른 6개의 에어건으로 구성된 동조 에어건 어레이(tuned air-gun array)를 사용하였다. 현장 탐사시 적용한 탐사의 주요 자료취득 변수인 그룹 간격은 12.5 m, 채널수는 240 채널이며, 음원 용량은 1,035 in3이다. 발파간격은 25 m로서 중합도는 60이다.
이론/모형
취득된 탄성파 탐사 자료는 Mitchum et al.(1977) 등에 의해 제시된 기준에 의해 층서 분석을 실시하였다. 광역적으로 대비 가능한 음향학적 반사면을 설정하고, 이 기준면에 의해 구분되는 탄성파적 층서 단위를 정의하였다.
자료 취득을 위한 현장탐사는 한국지질자원연구원의 탐해 2호를 이용하였으며, 장비는 항측시스템, 기록시스템, 스트리머 케이블, 음원 등으로 구성된다. 항측 시스템은 정밀위성항법시스템(DGPS)를 이용하였으며 웨스턴지코(Western Geco)사의 트리나브(TRINAV) 시스템이 사용되었다(한국지질자원연구원, 2007). 기록시스템은 항측시스템에서 보내온 발파신호에 따라 에어건의 발파를 유도하고 스트리머로부터 전달된 디지털 탄성파 신호를 자기 테이프에 기록하는 장비로서 트리악(TRIACQ)시스템이 사용되었다.
성능/효과
3 and 5a). 결과적으로 퇴적단위 1이 퇴적된 플라이오세 시기의 퇴적작용은 동해 닫힘과 연계된 지구조 운동의 영향이 우세하게 작용하였던 것으로 해석된다. 단계 I-b에서 보여주는 바와 같이 저해수면 조건 이후 시작된 고해수면 시기에는 사면으로부터 질량류의 공급이 제한되고 부유성 퇴적물이 분지 전역에 걸쳐 반원양성 내지는 원양성 퇴적물 형태로 퇴적되어 기존 쇄설류 퇴적층을 얇게 피복하는 것으로 해석된다(Fig, 6b).
이러한 조건하에서는 주로 반원양성 혹은 원양성 퇴적작용이 진행되면서 기존 중력류 퇴적체를 얇게 피복하는 형태의 퇴적작용이 주로 진행된 것으로 해석된다. 따라서 연구해역에 분포하는 퇴적단위 2-9의 퇴적작용은 주기적으로 반복되는 해수면 변동에 의해 크게 조절되어, 주로 해퇴 및 저해수면 환경 하에서 형성된 쇄설류와 저탁류 퇴적물인 중력류가 우세하게 발달하였으며(천 등, 2000; Chough et al., 1985, 1997; Lee et al., 1996; Lee and Suk, 1998)(Figs. 6c, 6e and 6g), 해침 및 고해수면 조건하에서는 중력류가 쇠퇴하고 주로 반원양성 혹은 원양성 퇴적물이 퇴적된 것으로 보인다. 결과적으로 Fig.
저해수면 조건이 끝나고 해침 및 고해수면 조건하에 놓이면서 Fig. 6d, f and h에서 보여주는 바와 같이 공급되는 퇴적물의 양도 감소하였고 해수면 상승에 따른 정수압의 증가로 인하여 중력류의 발생은 상대적으로 크게 약화 되었다. 이러한 조건하에서는 주로 반원양성 혹은 원양성 퇴적작용이 진행되면서 기존 중력류 퇴적체를 얇게 피복하는 형태의 퇴적작용이 주로 진행된 것으로 해석된다.
이에 반해 제4기 퇴적층에 속하는 퇴적단위 2-9는 지구적인 영향보다는 주기적으로 반복되는 해수면의 주기적인 상승과 하강에 의해 조절되었을 것으로 보인다. 즉, 해퇴 및 저해수면 조건하에서는 퇴적물 공급량의 증가 및 해수면 하강에 따른 퇴적물의 정수압 감소와 가스하이드레이트 해리의 촉진에 의한 퇴적물의 지지력감소에 따른 중력류의 발생이 빈번하였으며, 반면 고해수면 조건하에서는 중력류가 크게 약화되고 주로 반원양성 혹은 원양성 퇴적물의 퇴적이 우세하였다. 결과적으로 울릉분지 남부 사면에 분포하는 플라이오-제4기 퇴적층은 주로 저해수면 조건하에서 퇴적된 질량류 퇴적체와 고해수면조건하에서 퇴적된 반원양성 및 원양성퇴적물의 중첩에 의해 구성된다.
6c, e and g에서 보여주는 바와 같이 저해수면 기간동안 중력류 퇴적물의 발달이 우세한 원인으로 여러 가지를 들 수 있다. 첫째로 해수면 하강으로 인한 대륙붕단 및 상부 사면에 공급되는 퇴적물의 증가이다. 기존 연구에 의하면 해수면이 하강하면 강어귀가 대륙붕을 가로 질러 외해 쪽으로 연장되어 발달하면서 다량의 퇴적물이 대륙붕단까지 공급되는 것으로 알려지고 있다(Aksu et al, 1992a, b; Ericilla et al.
5e). 평균 50-100 msec의 두께를 갖으며, 남동쪽에서 북서쪽으로 향하는 로브형태를 보이는 것으로 보아 남서쪽에서 북서쪽을 향하여 퇴적물의 공급이 진행된 것으로 유추된다. 퇴적단위 6은 연구지역의 서쪽에 국한되어 분포하며, 탄성파상 Ⅲ의 발달도 매우 약해져 평균 50 msec 정도의 두께를 갖는다(Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해저 퇴적층의 층서 및 퇴적 역사를 이해하기 위해 널리 사용되는 것은 무엇인가?
탄성파 탐사 자료는 해저 퇴적층의 층서 및 퇴적 역사를 이해하기 위해 널리 사용되고 있다. 탄성파 자료를 이용하여 층서 단위를 구분하고 탄성파상 분석을 수행하는 탄성파 층서학(seismic stratigraphy)은 1970년대 미국의 엑슨(Exxon)사 연구진에 의해 기본개념이 수립된 이후 1980년대에 접어들면서 탄성파 자료는 물론 고생물 및 물리 검층 자료의 종합적인 해석을 통하여 퇴적상 및 퇴적 층서를 시공간적인 측면에서 해석하는 순차층서학(sequence stratigraphy)으로 발전하였다(Vail, 1987; Posamentier et al.
탄성파 층서학은 무엇을 수행하는 것인가?
탄성파 탐사 자료는 해저 퇴적층의 층서 및 퇴적 역사를 이해하기 위해 널리 사용되고 있다. 탄성파 자료를 이용하여 층서 단위를 구분하고 탄성파상 분석을 수행하는 탄성파 층서학(seismic stratigraphy)은 1970년대 미국의 엑슨(Exxon)사 연구진에 의해 기본개념이 수립된 이후 1980년대에 접어들면서 탄성파 자료는 물론 고생물 및 물리 검층 자료의 종합적인 해석을 통하여 퇴적상 및 퇴적 층서를 시공간적인 측면에서 해석하는 순차층서학(sequence stratigraphy)으로 발전하였다(Vail, 1987; Posamentier et al., 1988).
탄성파 순차층서학 개념이 주로 석유탐사와 관련된 심부층서 및 지구조 해석에 주로 적용된 이유는 무엇인가?
, 1988). 이러한 탄성파 순차층서 개념은 퇴적층이 형성될 당시의 퇴적환경 및 퇴적역사에 대한 비교적 정확한 해석을 이끌어낼 수 있어 주로 석유탐사와 관련된 심부층서 및 지구조 해석에 주로 적용되어 왔으며 특히, 장주기의 해수면 변화와 연계되어 발달하는 비교적 큰 규모의 퇴적층서 및 지질구조 해석에 적용되어왔다. 그러나 1990년대 들어서면서 주로 심부층서 및 분지해석 연구에 적용된 순차 층서 개념이 천부퇴적층을 대상으로 하는 연구에 적용이 가능한 것으로 밝혀지면서(Boyd et al.
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