북피지분지 기원맨틀의 지화학적 불균질성

Abstract

북피지분지의 중앙확장해령을 조성하는 마그마 기원물질을 이해하기 위해 남북방향의 확장대를 따라서 채취된 유리질 현무암을 대상으로 암석 지화학 연구를 수행하였다. 주원소와 물함량, 미량원소 분석결과에서 섭입 물질의 영향이 확인되지 않았으므로 북피지분지 확장대의 화산암은 전형적인 후열도분지현무암보다는 중앙해령현무암의 특성에 더 가까운 것으로 판단된다. 또한 시료들간의 지화학 불균질성이 확인되었으며, 1) 물함량 0.4~1.1 wt.%의 칼크-알칼라인 계열로 불호정성 원소가 부화된 특성((La/Sm)N >1.0)을 보이는 현무암과 2) 물함량 0.4wt.% 이하의 결핍된 미량원소 조성의 low-K 쏠레아이트로 분류된다. Sr-Nd-Pb-He 동위원소의 조성은 이러한 불균질성이 마그마의 분출환경이나 용융정도에 의한 것이 아닌 근원맨틀의 불균질성에 의한 것임을 지시하며, 부화된 맨틀과 결핍된 맨틀이 혼합된 결과로 해석된다. 지화학적 불균질성은 지역에 따라 다르게 나타나는데, 남쪽의 확장대에서는 상부맨틀 기원의 결핍된 중앙해령현무암의 특성이 우세하며, 17°S 근처의 피지삼중합점(FTJ)을 포함한 북쪽의 확장대에서는 결핍된 중앙해령현무암 외에도 하부 맨틀에서 기원하여 지화학적으로 부화된 해양섬현무암의 특성 (3He/4He >9Ra)이 함께 확인되었다. 이 부화된 해양섬현무암의 조성은 분지의 북쪽에 위치한 사모아 맨틀 플룸의 조성과 가장 유사하므로, 과거 북피지 분지의 확장과정에서 유입된 후 소규모로 산재되어 부화된 특성을 유발하거나 또는 현재 섭입되어 정체되어 있는 통가판의 경계를 따라 남쪽으로 유입되면서 주변의 결핍된 중앙해령현무암 조성의 맨틀과 혼합되어 지역적인 맨틀 비균질성을 초래한 것으로 판단피지분지 확장대의 화산암은 전형적인 후열도분지현무암보다는 중앙해령현무암의 특성에 더 가까운 것으로 판단된다. 또한 시료들간의 지화학 불균질성이 확인되었으며, 1) 물함량 0.4~1.1 wt.%의 칼크-알칼라인 계열로 불호정성 원소가 부화된 특성((La/Sm)N >1.0)을 보이는 현무암과 2) 물함량 0.4wt.% 이하의 결핍된 미량원소 조성의 low-K 쏠레아이트로 분류된다. Sr-Nd-Pb-He 동위원소의 조성은 이러한 불균질성이 마그마의 분출환경이나 용융정도에 의한 것이 아닌 근원맨틀의 불균질성에 의한 것임을 지시하며, 부화된 맨틀과 결핍된 맨틀이 혼합된 결과로 해석된다. 지화학적 불균질성은 지역에 따라 다르게 나타나는데, 남쪽의 확장대에서는 상부맨틀 기원의 결핍된 중앙해령현무암의 특성이 우세하며, 17°S 근처의 피지삼중합점(FTJ)을 포함한 북쪽의 확장대에서는 결핍된 중앙해령현무암 외에도 하부 맨틀에서 기원하여 지화학적으로 부화된 해양섬현무암의 특성 (3He/4He >9Ra)이 함께 확인되었다. 이 부화된 해양섬현무암의 조성은 분지의 북쪽에 위치한 사모아 맨틀 플룸의 조성과 가장 유사하므로, 과거 북피지 분지의 확장과정에서 유입된 후 소규모로 산재되어 부화된 특성을 유발하거나 또는 현재 섭입되어 정체되어 있는 통가판의 경계를 따라 남쪽으로 유입되면서 주변의 결핍된 중앙해령현무암 조성의 맨틀과 혼합되어 지역적인 맨틀 비균질성을 초래한 것으로 판단