본 연구에서는 울릉분지 북동부지역에서 획득한 중력, 자력, 수심자료 등 지구물리자료를 이용하여 이 지역의 지구물리학적 특성 및 지구조를 고찰하고자 하였다. 각각의 자료는 조사기간 및 사용 장비의 차이로 인하여 자료간의 오차가 나타나는데 상대적인 보정을 실시한 후 통합하였다. 울릉분지 북동부에 위치한 연구지역은 울릉도와 독도해산들, 그리고 한국해저간극으로 이루어져 있으며 최대수섬은 약 -2500 m를 보인다. 후리에어이상는 지형의 영향을 잘 반영하며 전체적으로는 울릉도와 독도 및 해산들에서 높은 값을 보인다. 부게이상은 해산들에 의한 국지적인 이상치를 보이지만 한국해저간극 및 울릉분지를 중심으로 고이상을 보이는데 이는 맨틀상승에 의한 영향이라 판단된다. 자기이상도를 살펴보면 화산체(섬과 해산들)들을 중심으로 복잡한 자기이상대를 나탄낸다. 연구지역 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석으로부터 계산된 연구지역 모호면의 평균 깊이는 -16.1 km로 나타났다. 이 파워스펙트럼 분석을 이용하여 모호면 심도 역산을 수행하였다. 이 역산법으로 계산된 모호면의 심도는 한국해저간극지역에서 -16~17 km 정도이며 오끼뱅크 및 울릉도의 북서부쪽으로 갈수록 심도가 깊어지는 결과가 나타났다. 이 역산결과는 울릉분지의 해양지 각이 일반적인 해양지각에 비해 두껍다는 기존 결과와 일치한다. 2차원 중력 모델링 결과에서도 모호면의 심도가 해저면지진계 탐사측선이 지나가는 안용복해산과 독도 사이의 한국해저간극지역에서 얕은 것을 볼 수 있으며 오끼뱅크쪽으로 갈수록 깊어진다. 자화분포도에서는 울릉도와 독도 등 화산체에 의한 강한 자기이상대에 의해 나타나는 자화 분포대를 제외하면 주로 북동-남서방향의 선형배열이 나타난다. 섬도역산 결과, 2차원 중력모델링 및 자화분포 결과를 종합해보면 동해의 생성사 울릉분지의 가능성 있는 spreading center(해저면 확장중심) 위치가 한국해저간극에서부터 울릉분지까지 북동-남서 방향일 것이라는 기존 논문들의 주장과 부합된다고 판단된다.
본 연구에서는 울릉분지 북동부지역에서 획득한 중력, 자력, 수심자료 등 지구물리자료를 이용하여 이 지역의 지구물리학적 특성 및 지구조를 고찰하고자 하였다. 각각의 자료는 조사기간 및 사용 장비의 차이로 인하여 자료간의 오차가 나타나는데 상대적인 보정을 실시한 후 통합하였다. 울릉분지 북동부에 위치한 연구지역은 울릉도와 독도해산들, 그리고 한국해저간극으로 이루어져 있으며 최대수섬은 약 -2500 m를 보인다. 후리에어이상는 지형의 영향을 잘 반영하며 전체적으로는 울릉도와 독도 및 해산들에서 높은 값을 보인다. 부게이상은 해산들에 의한 국지적인 이상치를 보이지만 한국해저간극 및 울릉분지를 중심으로 고이상을 보이는데 이는 맨틀상승에 의한 영향이라 판단된다. 자기이상도를 살펴보면 화산체(섬과 해산들)들을 중심으로 복잡한 자기이상대를 나탄낸다. 연구지역 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석으로부터 계산된 연구지역 모호면의 평균 깊이는 -16.1 km로 나타났다. 이 파워스펙트럼 분석을 이용하여 모호면 심도 역산을 수행하였다. 이 역산법으로 계산된 모호면의 심도는 한국해저간극지역에서 -16~17 km 정도이며 오끼뱅크 및 울릉도의 북서부쪽으로 갈수록 심도가 깊어지는 결과가 나타났다. 이 역산결과는 울릉분지의 해양지 각이 일반적인 해양지각에 비해 두껍다는 기존 결과와 일치한다. 2차원 중력 모델링 결과에서도 모호면의 심도가 해저면지진계 탐사측선이 지나가는 안용복해산과 독도 사이의 한국해저간극지역에서 얕은 것을 볼 수 있으며 오끼뱅크쪽으로 갈수록 깊어진다. 자화분포도에서는 울릉도와 독도 등 화산체에 의한 강한 자기이상대에 의해 나타나는 자화 분포대를 제외하면 주로 북동-남서방향의 선형배열이 나타난다. 섬도역산 결과, 2차원 중력모델링 및 자화분포 결과를 종합해보면 동해의 생성사 울릉분지의 가능성 있는 spreading center(해저면 확장중심) 위치가 한국해저간극에서부터 울릉분지까지 북동-남서 방향일 것이라는 기존 논문들의 주장과 부합된다고 판단된다.
The geophysical characteristics and geological structure of the northeastern part of the Ulleung Basin were investigated from interpretation of geophysical data including gravity, magnetic, bathymetry data, and seismic data. Relative correction was applied to reduce errors between sets of gravity an...
The geophysical characteristics and geological structure of the northeastern part of the Ulleung Basin were investigated from interpretation of geophysical data including gravity, magnetic, bathymetry data, and seismic data. Relative correction was applied to reduce errors between sets of gravity and magnetic data, obtained at different times and by different equipments. The northeastern margin of the Ulleung Basin is characterized by complicated morphology consisting of volcanic islands (Ulleungdo and Dokdo), the Dokdo seamounts, and a deep pathway (Korea Gap) with the maximum depth of -2500 m. Free-air anomalies generally reflect the topography effect. There are high anomalies over the volcanic islands and the Dokdo seamounts. Except local anomalous zones of volcanic edifices, the gradual increasing of the Bouguer anomalies from the Oki Bank toward the Ulleung Basin and the Korea Gap is related to higher mantle level and denser crust in the central of the Ulleung Basin. Complicated magnetic anomalies in the study area occur over volcanic islands and seamounts. The power spectrum analysis of the Bouguer anomalies indicates that the depth to the averaged Moho discontinuity is -16.1 km. The inversion of the Bouguer anomaly shows that the Moho depth under the Korea Gap is about -16~17 km and the Moho depths towards the Oki Bank and the northwestern part of Ulleung Island are gradually deeper. The inversion result suggests that the crust of the Ulleung Basin is thicker than normal oceanic crusts. The result of 20 gravity modeling is in good agreement with the results of the power spectrum analysis and the inversion of the Bouguer anomaly. Except the volcanic edifices, the main pattern of magnetization distribution shows lineation in NE-SW. The inversion results, the 2D gravity modeling, and the magnetization distribution support possible NE-SW spreading of the Ulleung Basin proposed by other papers.
The geophysical characteristics and geological structure of the northeastern part of the Ulleung Basin were investigated from interpretation of geophysical data including gravity, magnetic, bathymetry data, and seismic data. Relative correction was applied to reduce errors between sets of gravity and magnetic data, obtained at different times and by different equipments. The northeastern margin of the Ulleung Basin is characterized by complicated morphology consisting of volcanic islands (Ulleungdo and Dokdo), the Dokdo seamounts, and a deep pathway (Korea Gap) with the maximum depth of -2500 m. Free-air anomalies generally reflect the topography effect. There are high anomalies over the volcanic islands and the Dokdo seamounts. Except local anomalous zones of volcanic edifices, the gradual increasing of the Bouguer anomalies from the Oki Bank toward the Ulleung Basin and the Korea Gap is related to higher mantle level and denser crust in the central of the Ulleung Basin. Complicated magnetic anomalies in the study area occur over volcanic islands and seamounts. The power spectrum analysis of the Bouguer anomalies indicates that the depth to the averaged Moho discontinuity is -16.1 km. The inversion of the Bouguer anomaly shows that the Moho depth under the Korea Gap is about -16~17 km and the Moho depths towards the Oki Bank and the northwestern part of Ulleung Island are gradually deeper. The inversion result suggests that the crust of the Ulleung Basin is thicker than normal oceanic crusts. The result of 20 gravity modeling is in good agreement with the results of the power spectrum analysis and the inversion of the Bouguer anomaly. Except the volcanic edifices, the main pattern of magnetization distribution shows lineation in NE-SW. The inversion results, the 2D gravity modeling, and the magnetization distribution support possible NE-SW spreading of the Ulleung Basin proposed by other papers.
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문제 정의
본 연구의 목적은 해저지형, 중력 및 자력자료 등의 지구 물리 자료를 종합 분석하여 동해생성연구 및 해저 자원개발의 기반자료가 되는 울릉분지 북동부 지역의 지구물리학적 특성 및 지각구조를 고찰하는 것이다’ 이를 위하여 한국지질자원연구원, 국립해양조사원 및 한국해양연구원에서 획득한 수심과 중력, 자력자료를 통합처리하고 분석하였다.
가설 설정
9 g/cm3로가정하고 계산하여 관측치과 모델계산치가 잘 일치하는 결과를 얻었다. 따라서, 독도 화산체들의 대분을 차지하는 해수면아래 해산의 밀도는 수면 위 독도 하부에서 채취된 알칼리 현무암질역 및 기존 논문의 모델을 기준으로 2.9 g/cm3로 가정하였다. 그 결과로 나온 계산된 중력이상치와 관측된 중력이상치가 대체로 잘 일치하는 모습을 볼 수 있다(Fig.
본 역산에서는 모호면의 심도를 구하기 위하여 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석을 이용하여 맨틀하부에 의한 중력이상값을 분리하고 역산 초기에 주어지는 지하구조모형을 밀도가 다른 두 개증 (맨틀, 지각)으로 가정하였다(Jeon, 1995). 또한 맨틀과 지각의 밀도 값을 각각 3.3 g/cm3과 2.9 g/cm3로 가정하여 맨틀과 지각의 경계면인 모호면의 심도를 역산하였다. 연구지역 지긱의 밀도는 기존 동해 지각구조연구(Kim et al.
또한 부 게 중력 이상 자료를 이용하여 모호면의 심도에 대한 역산을 실시하였다. 본 역산에서는 모호면의 심도를 구하기 위하여 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석을 이용하여 맨틀하부에 의한 중력이상값을 분리하고 역산 초기에 주어지는 지하구조모형을 밀도가 다른 두 개증 (맨틀, 지각)으로 가정하였다(Jeon, 1995). 또한 맨틀과 지각의 밀도 값을 각각 3.
9 g/cm3로 가정하여 맨틀과 지각의 경계면인 모호면의 심도를 역산하였다. 연구지역 지긱의 밀도는 기존 동해 지각구조연구(Kim et al., 1994; Park et al., 1996; Park et al., 2002; Kim et al., 2009b)를 참고하여 해양지각의 밀도인 2.9 g/cm3로 가정하였다. 이 모호면 역산 심도를 OBS(Ocean Bottom Seismometer) 의 맨틀 심도 결과(Kim et al.
7). 이 파워스펙트럼 분석에서 부 게 중력이상에 저주파필터를 적용하여 맨틀하부에 의한 부 게 중력값을 구하고 모호면 평균심도를 이용하여 연구지역을 10 kmxlO km 면적의 직사각주 집합체로 가정하고 단순화 시켜 모호면 역산법을 수행하였다. 이역 산법으로 계산된 모호면의 심도는 한국 해저 간극 지역에서 -16~-17 km 정도이며 오끼뱅크 및 울릉도의 북서쪽으로 갈수록 심도가 깊어지는 결과가 나타났다(Fig.
10). 해수의 밀도를 1.03 g/cm3, 퇴적층의 밀도를 2.4 g/cm3, 해산 및 지각의 밀도를 2.9 g/cirf, 맨틀의 밀도를 3.3 g/cnr5로가정하였다. 하와이안 현무암질 마그마의 경우 수심 1 km 보다 깊은 곳에서 분출되면 2.
제안 방법
파워스펙트럼 분석을 실시하였다. 또한 부 게 중력 이상 자료를 이용하여 모호면의 심도에 대한 역산을 실시하였다. 본 역산에서는 모호면의 심도를 구하기 위하여 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석을 이용하여 맨틀하부에 의한 중력이상값을 분리하고 역산 초기에 주어지는 지하구조모형을 밀도가 다른 두 개증 (맨틀, 지각)으로 가정하였다(Jeon, 1995).
또한, 후리에어중력이상, 해저지형자료, 멀티채널 탄성파 해석자료(Song et al, 2000) 및 모호면 역산 심도를 이용하여 중력이상단면에 대한 2차원 순차 모델링을 실시하여 연구지역의 지각구조 단면을 비교분석하였다.
연구지역 맨틀의 평균 심도를 계산하기 위하여 부 게 중력이상의 파워스펙트럼 분석을 실시하였다. 또한 부 게 중력 이상 자료를 이용하여 모호면의 심도에 대한 역산을 실시하였다.
이 맨틀심도 역산결과와 해저지형자료 및 반사법 탄성파 단면을 이용하여 탄성파 탐사 측선에 대하여 2차원 후리에어중력 모델링을 실시하였다(Fig. 10). 해수의 밀도를 1.
1 km로 나타났다. 이 파워스펙트럼 분석을 이용하여 모호면 심도 역산을 수행하였다. 이 역산법으로 계산된 모호면의 심도는 힌국해저간극지역에서 -16~-17 km 정도이며 오끼뱅크 및 울릉도의 북서부쪽으로 갈수록 심도가 깊어지는 결과가 나타났다.
따라서 이에 대한 영향을 제거하는 것을 일변화 보정이라 한다. 일변화 보정된 해상 지자기 자료로부터 국제표준지자장 (IGRF : International Geomagnetic Reference Field)을 계산하여 소거함으로서 자기이상을 산출하였다.
자기이상 자료의 분리 해석을 위하며 본 연구에서는아날리틱 신호를 분석하였다. 아날리틱 신호는 0.
자력탐사를 통해 얻은 자기장 자료와 지형자료를 바탕으로 자기이상의 푸리에 변환을 통한 자화의 역산을 실시하여 지각의 자화강도를 구할 수 있으며(Parker and Huestis, 1974), 이를 이용하여 울릉분지 북동부 연구지역의 지각 자화 분포특성을 연구하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 국립해양조사원 ('97), 한국지 질자원연구원('97)과 한국해양연구원('00)의 자료를 사용하였는데, 각각의 자료는 조사기간 및 사용 장비의 차이로 인하여 자료들간의 오차가 나타난다. 이와 같은 오차는 자료량이 가장 많은 국립해양조사원 자료를 기준으로 하여 상대적인 보정을 실시한 후 통합하였다(Kim,2006).
연구지역은 울릉분지 북동부에 위치하고 있으며 최대수심은 한국해저간극에서 약 -2, 500 이이다. 이 한국 해저 간극은 독도와 안용복해산 사이를 가로지르며 북동 - 남서방향으로 형성되어있고 북동쪽으로는 일본 분지와 남서쪽으로는 울릉분지와 연결되어있다(Figs.
연구지역의 동쪽으로는 독도를 포함해서 3개의 화산체가 위치하고 오끼뱅크로 이어지며 , 지형은 동쪽으로 가면서 전체적으로 점점 높아진다. 이 3개의 화산체는 독도(37°15'N, 131°52'E), 독도에서 남동쪽으로 약 15 km 떨어진 지역에 나타나는 심흥택해산(37”9N, 132°02'E) 및 독도로부터 약 55 km 떨어진 오끼뱅크 서쪽 경계부에 위치하는 이사부해산(37°11'N, 132°20E)K로 구성되어있다(Fig. 2). 독도, 심홍택해산 및 이 사부 해산은 모두 수심 -200 m부터 정상부가 평평한 기요의 형태를 이루고 있으며 하부 기저부는 22~27 km의 장축을 가진다(Ramg et al.
데이터처리
연구지역의 모호면 심도를 연구하기 위하여 파워스펙트럼 분석 및 역산법을 수행하여 기 연구된 해저 면지 진계자료와 비교분석하였다.
8). 이 결과를 한국해저간극 및 울릉분지에서 실시된 해저면지진계에 의한 탐사에서 얻어진 결과(kim et al., 1994; Kim et al, 1998)와 비교하였다(Fig. 8). 해저면 지진계 탐사측선 중 한국해저간극지역에서는 해저면 지진계 탐사결과 모호면의 심도가 약 16 km 정도로 나타났다(kim et al; 1994; Kim et al.
9 g/cm3로 가정하였다. 이 모호면 역산 심도를 OBS(Ocean Bottom Seismometer) 의 맨틀 심도 결과(Kim et al., 1998>와 비교분석하였다.
성능/효과
자화 분포도에서는 울릉도와 독도 등 화산체에 의한 강한 자기 이상 대에 의해 나타나는 자화분포대를 제외하면 주로 북동-남서방향의 선형배열이 나타난다. 심도역산 결과, 2차원 중력모델링 및 자화분포 결과를 종합해보면 동해의 생성시의 울릉분지의 가능성 있는 spreading center 위치가 한국해저간극에서부터 울릉분지까지 북동-남서 방향일 것이라는 기존 논문들의 주장과 부합된다고 판단된다.
연구지역 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석으로부터 계산된 연구지역 모호면의 평균 깊이는 -16.1 km 로 나타났다(Fig. 7). 이 파워스펙트럼 분석에서 부 게 중력이상에 저주파필터를 적용하여 맨틀하부에 의한 부 게 중력값을 구하고 모호면 평균심도를 이용하여 연구지역을 10 kmxlO km 면적의 직사각주 집합체로 가정하고 단순화 시켜 모호면 역산법을 수행하였다.
연구지역 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석으로부터 계산된 연구지역 모호면의 평균 깊이는 -16.1 km 로 나타났다(Fig. 7).
이 파워스펙트럼 분석을 이용하여 모호면 심도 역산을 수행하였다. 이 역산법으로 계산된 모호면의 심도는 힌국해저간극지역에서 -16~-17 km 정도이며 오끼뱅크 및 울릉도의 북서부쪽으로 갈수록 심도가 깊어지는 결과가 나타났다. 이 역산결과는 울릉분지의해 양지각이 일반적인 해양지각에 비해 두껍다는 기존결과와 일치한다.
이 파워스펙트럼 분석에서 부 게 중력이상에 저주파필터를 적용하여 맨틀하부에 의한 부 게 중력값을 구하고 모호면 평균심도를 이용하여 연구지역을 10 kmxlO km 면적의 직사각주 집합체로 가정하고 단순화 시켜 모호면 역산법을 수행하였다. 이역 산법으로 계산된 모호면의 심도는 한국 해저 간극 지역에서 -16~-17 km 정도이며 오끼뱅크 및 울릉도의 북서쪽으로 갈수록 심도가 깊어지는 결과가 나타났다(Fig. 8). 이 결과를 한국해저간극 및 울릉분지에서 실시된 해저면지진계에 의한 탐사에서 얻어진 결과(kim et al.
3). 전체적으로 울릉분지 지역인 남서쪽은 0—10 mGal의 값이 넓게 나타나고 한국해저간극의 북동쪽으로는 0~20 mGal의 값을 보인다. 이 지역은 수심이 다른 지역에 비해 깊고 퇴적층이 두껍게 분포하는 것으로 사료되며, 두꺼운 퇴적층 때문에 완만한 저중력이상이 나타나는 것으로 판단된다.
약 -2500 m를 보인다. 후리에어이상는 지형의 영향을 잘 반영하며 전체적으로는 울릉도와 독도 및 해산들에서 높은 값을 보이며 울릉분지지역인 남서쪽 및 한국해저간극의 북동쪽은 수심이 다른 지역에 비해 깊고 퇴적층이 두껍게 분포하여 완만한 저중력 이상이 나타나는 것으로 판단된다. 부게이상은 해산들에 의한 국지적인 이상치를 보이지만 한국해저간극 및 울릉분지를 중심으로 고이상을 보이는데 이는 맨틀 상승에 의한 영향이라 판단된다.
후속연구
향후 수면아래 화산체들의 암석 시추 등을 통한 암석학적 분석 및 생성연대 측정과 같은 정확한 지질학적인 연구가 추가적으로 실시된다면 동해의 생성/진화 및 해저자원개발에 관하여 많은 정보를 우리에게 제공하게 될 것이다.
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