[논문]울릉도 화산암류의 분화이력과 분출량에 따른 위험도 분석

황상구; 조인화

doi:10.9719/eeg.2016.49.3.181

울릉도 화산암류의 분화이력과 분출량에 따른 위험도 분석
Risk Analyses from Eruption History and Eruptive Volumes of the Volcanic Rocks in Ulleung Island, East Sea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.49 no.3, 2016년, pp.181 - 191

황상구 (안동대학교 지구환경과학과) , 조인화 (안동대학교 지구환경과학과)

초록
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울릉도의 화산활동 규모를 파악하고 화산재해를 평가하기 위해 분화이력과 마그마 분출량을 계산하였다. 최근 연대측정 자료에서 최후기에 분출한 말잔등응회암은 $^{14}C$ 연대측정에 따르면 약 19~5.6 ka B.P. 연대를 가지며, 알봉조면안산암은 K-Ar 연대측정에 의하면 0.005 Ma 연대를 나타낸다. 따라서 울릉도는 1만년 이내에 화산활동이 있었음을 보여주며 앞으로의 분화의 가능성을 배재할 수 없는 활화산에 속한다. 그리고 울릉도의 누적 최소 DRE-보정 마그마 분출량은, 총 $40.80km^3$로 계산된다. 특히 사태감응회암은 $3.71km^3$ 이상이며, 말잔등응회암은 울릉도에서만 $0.10km^3$이지만 일본 남서부까지 뻗친 말단부층을 고려한다면 $12.39km^3$의 큰 분출량을 가진다. 분출량을 토대로 추정되는 화성쇄설암의 화산폭발지수는 1~6 범위를 나타낸다. 특히 사태감응회암은 폭발지수가 5이고, 말잔등응회암은 울릉도에만 분포하는 것으로 4이지만 일본에 분포하는 것을 고려한다면 6으로 파국적인 상황을 나타낸다. 그러므로 울릉도는 분화 가능성을 고려하는 적절한 연구가 필요하고 화산재해를 평가하고 대비하는 시스템의 구축이 요구된다.

Abstract ▼ AI-Helper

We estimate the eruption history and magmatic eruptive volumes of each rock units to evaluate the volcanic eruption scale and volcanic hazard of the Ulleung Island. Especially, Maljandeung Tuff represents about 19~5.6 ka B.P. from $^{14}C$ dating, and Albong Trachyandesite, about 0.005 Ma from K-Ar dating in recent age dating data. These ages reveal evidences of volcanic activities within the last 10,000 years, indicating that the Ulleung Island can classify as an active volcano with possibility of volcanic eruption near future. Accumulated DRE-corrected eruptive volume is calculated at $40.80km^3$, within only the island. The calculated volumes of each units are $3.71km^3$ in Sataegam Tuff, and $0.10km^3$ in Maljandeung Tuff but $12.39km^3$ in accounting the distal and medial part extended into southwestern Japan. Volcanic explosivity indices range 1 to 6, estimating from the volumes of each pyroclastic deposits. The colossal explosivity indices are 5 in Sataegam Tuff, and 6 in Maljandeung Tuff in accounting the distal and medial part. Therefore, it is necessary for appropriate researches regarding possibility of volcanic eruption of the island, and establishment system of the evaluation and preparation for volcanic hazard based on the researches is required.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러므로 이 연구에서는 국내에서 최초로 울릉도 화산의 분화이력에 대한 자료를 수집하고 분출량 계산에 따른 화산폭발지수(Newhall and Self, 1982)를 제시하고 이에 따른 위험성을 분석하고자 한다.

제안 방법

겉보기 분출량(bulk eruptivevolume)은 각 암층의 분포면적, 평균두께로부터 계산되었으며, 나리분석층과 알봉조면안산암은 ‘당근’ 모양과 같은 화산뿌리 부분을 고려하여 추가하였다.
겉보기 분출량(bulk eruptivevolume)은 각 암층의 분포면적, 평균두께로부터 계산되었으며, 나리분석층과 알봉조면안산암은 ‘당근’ 모양과 같은 화산뿌리 부분을 고려하여 추가하였다. 그리고 겉보기 분출량으로부터 기공(vesicles), 입자간 공극(inter-particle voids), 암편(lithics)이 차지하는 부분을 제거하여 치밀암과 같게 보정함으로서 진정한 마그마에 해당하는 DRE-분출량(dense rock equivalent eruptive volume)을 계산하였다. 그러나 보다 정확한 계산을 위해 정밀한 야외조사 자료와 수치표면모델(Digital Surface Model, DSM), 수치지모모델(Digital Terrain Model, DTM), 수치고도모델(Digital Elevation Model, DEM) 자료가 요구되지만 현재로서 자료 수집이 충분하지 못한 것이 현실이다.
나리분석층과 알봉조면안산암은 그 화산형태가 다이아트림과 같이 지표 아래에 역원추 모양을 가질 것으로 추정하여 공식(1)로 분출량을 계산하였다. 그리고 나머지 암층들은 용암류, 응회환과 분석구와 같은 화산형태를 가지기 때문에 공식 (2)를 적용하여 최소 분출량을 계산하였다.
왜냐하면 이 화산은 복수화구와 분화구가 조합되어있기 때문이다. 나리분석층과 알봉조면안산암은 그 화산형태가 다이아트림과 같이 지표 아래에 역원추 모양을 가질 것으로 추정하여 공식(1)로 분출량을 계산하였다. 그리고 나머지 암층들은 용암류, 응회환과 분석구와 같은 화산형태를 가지기 때문에 공식 (2)를 적용하여 최소 분출량을 계산하였다.
울릉도에서 폭발성 분화에 의해 생성된 주요 화성쇄설암들에 대해 기존 분출량 계산 모델(Kereszturi etal, 2013)을 적용시켜 마그마분출량을 계산하였고, 이에 따라 화산폭발지수(volcanic explosive index, VEI)를 평가할 수 있다. 겉보기 분출량(bulk eruptivevolume)은 각 암층의 분포면적, 평균두께로부터 계산되었으며, 나리분석층과 알봉조면안산암은 ‘당근’ 모양과 같은 화산뿌리 부분을 고려하여 추가하였다.

성능/효과

80 km³로 계산된다. DRE-분출량은 암종별로 용암류가 현무암이 16.17 km³이고 조면안산암이 0.20 km³, 조면암이 7.38 km³, 포놀라이트가 0.11 km³이며, 각력암은 11.61 km³이고 화성쇄설암(층)은 응회암이3.81 km³, 분석층이 1.01 km³이다. 그러나 특히 폭발성 분출에 의한 암층 중에서 사태감응회암은 3.
계산 결과에 의하면 DRE-분출량은 사태감응회암은3.71 km³이고 봉래분석층은 0.07 km³이며 말잔등응회암은 0.10 km³이다. 그리고 나리분석층은 1.
따라서 울릉도 나리분지 칼데라는 9천~6천 년 전에 만들어졌으며, 5천년 경에 알봉(용암돔)이 형성되었던 것으로 해석된다. 그리고 울릉화산 아래에 마그마챔버의 존재에 대한 연구가 근래까지 진행된 바 없기에 구체적인 증거를 제시할 수는 없지만 최근에 지열발전을 위해 시추한 결과에 의하면 지하에 높은 열수가 있다는 것이 확인되었다.
Ar-Ar 동위원소 측정법에 의한 절대연령 측정결과는 층서와 비교할 때 상위층으로 가면서 젊어지는 경향을 보여주는 비교적 정연한 상관관계를 나타내고 있다. 따라서 Ar-Ar 동위원소 측정법에 의한 연령측정 결과는 기존에 실시되었던 K-Ar 법에 의한 연령측정치보다 신뢰할 수 있는 결과를 나타내는 것으로 볼 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	화산을 활동성 유무로 분류하면?	화산은 과거에 활동성 유무에 따라 3가지로 분류하였다. 활화산(active volcano)은 지금도 화산 활동을 계속하고 있는 즉, 현재 수증기나 화산재를 뿜어 올리거나 용암이 흘러내리는 화산이고, 휴화산(dormantvolcano)은 역사시대에는 분화하였지만 현재 분화를 멈춘 화산, 즉 현재는 분화활동을 하지 않으나 다시 활동할 가능성이 있는 화산이며, 사화산(extinct volcano)은 화산 활동에 의하여 만들어진 화산이 분명하지만, 역사에서 그 활동의 증거를 전혀 찾아볼 수 없으며 앞으로도 활동이 완전히 끝난 화산으로 구분하였다.
	울릉도의 지형상 특징은 무엇인가?	울릉도는 동해의 남서부에 있는 울릉분지의 북변부에 위치하는 화산도이며 해저에서 약 3,000 m 솟아있다. 이 화산도는 길이 12.2 km, 너비 8.0 km이고 면적72.9 km2이며, 해수면에서 983.6 m 높이로 솟아있다.
	울릉도는 더 이상 화산재해에 대해 안전하지 않은 곳으로 인식해야 하는 이유는?	그래서 울릉도에 대한 연구들은 주로 지질학적이고 암석학적인 연구만을 수행하여왔으며, 분화이력, 분화유형이나 분화규모와 같은 연구와 화산재해에 대한 대책은 거의 이루어지지 않았다. 하지만 최근 들어 연대측정의 기술발달과 탄화목의 발견으로 인해 불과 수천 년 전의 화산활동에 대한증거가 발견되고 있다. 따라서 울릉도는 더 이상 화산재해에 대해 안전하지 않은 곳으로 사화산으로 분류되어서는 안 되며, 화산재해 평가 및 대책을 세우기 위해 기본적이고 필수적인 연구 수행이 절실히 요구되고 있다.

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