동해 신생대 현무암의 반정지화학 및 산소동위원소 예비 연구

Abstract

독도와 울릉도를 포함한 동해의 화산체는 신생대 제3기부터 시작된 동해 확장 이후의 화산활동을 통해 형성되었으며, 동해의 진화과정을 이해하는데 중요한 단서로 간주된다. 본 연구를 위해 한국해양과학기술원에서 실시한 2018-2021년 해양조사선 탐사를 통해 동해 울릉분지에 위치한 4개의 화산체(울릉도, 안용복 해산, 독도, 심흥택 해산)에서 암석시료를 채취하였다. 동해에 형성된 신생대 화산체 마그마의 기원을 규명하기 위해, 채취된 현무암 시료 내의 반정 광물들을 대상으로 전자현미분석 및 이산화탄소-레이저 불화방식-산소동위원소 분석을 수행하였다. 4개의 화산체 모두 (감람석)+단사휘석+사장석의 반정 조합을 보였으며, 특히 안용복 해산의 경우 다른 화산체에 비해 각섬석 반정의 비율이 높았다. 현무암 시료들에 포함된 감람석(Mg# 72.9-89.0)은 일부 정누대구조(normal zoning)를 보였으며, 대부분 해당 멜트보다 시원적인(primitive) 조성의 멜트와 평형을 이루었던 재활결정(autocryst)으로 판단된다. 단사휘석(Mg# 59.2-88.4)은 모두 투휘석(diopside)으로 분류되었으며, 대부분 해당 멜트와 평형을 이루는 것으로 생각되었다. 하지만 체구조(sieved texture)나 용식 후 재성장 같은 비평형 구조 등 감람석에 비해 다양한 조직을 보였으며, 이는 단사휘석에 보다 복잡한 성장과정이 기록되어 있음을 암시한다. 동해 화산체의 감람석과 단사휘석의 산소동위원소 분석 결과(δ18O vs. V-SMOW), 각각 4.67-5.46‰ 및 5.20-5.52‰의 범위를 보였다. 다양한 조직의 특성에도 불구하고, 대부분 전형적인 맨틀기원의 중앙해령 현무암에서 보고된 감람석(5.18±0.28‰) 및 단사휘석(5.57±0.16‰)의 값과 유사하게 나타났다. 따라서, 본 연구결과를 토대로 동해 화산체의 마그마 기원이 대체적으로 상부맨틀 성분을 지시한다고 제안한다