중력자료를 이용한 울릉분지 북동부의 독도해산들에 관한 연구

Abstract

울릉분지 북동부에 위치한 독도해산들에서 선상중력계와 다중빔 음향측심기로 측정된 중력자료와 수심자료를 이용하여 해산들의 지각평형과 형성과정에 관하여 논의하였다. 본 연구에서는 지각평형보상 모델들로부터 구한 중력 계산치와 관측치를 비교함으로써 독도해산들의 지각평형보상 정도 및 하부 지각의 유효탄성두께를 산출하고, 다른 지역의 해산들 하부 지각의 경우를 비교하여 독도해산들의 형성시기와 형성환경에 대하여 논의하였다. 해산들의 후리에어중력이상치는 제 1 독도해산에서 가장 크고 제 2 독도해산이 그 다음 큰 값을 가지며 제 3 독도해산이 가장 작다. 제 1 독도해산 최고치와 제 3 독도해산 최고치는 약 50 mGal의 차이를 보이는데 이 두 해산은 규모면에서 비슷하지만 후리에어중력이상치에서 차이가 나는 것은 보상정도의 차이에 기인한다. 해산에 대한 중력 모델들의 계산치와 관측치를 비교해보면 탄성판모델에 의한 계산치가 관측치에 가장 잘 부합되는 것으로 판단되며 이때 적용한 세 개 해산들 하부 지각의 유효탄성두께()는 제 1 독도해산에서 5 km, 제 2 독도해산에서 3 km, 제 3 독도해산에서 2 km로 가정하여 계산하였다. 이 결과는 탄성판모델의 해산 하부 지각의 강도(탄성두께)가 제 3 독도해산에서 제 1 독도해산으로 갈수록 강해짐(두꺼워짐)을 지시한다. 즉 이것은 제 3 독도해산이 생성될 당시의 해산 하부 지각의 연령이 가장 젊었고 제 1 독도해산이 생성될 때 하부 지각이 가장 오래되었다는 것을 나타낸다. 독도해산들이 냉각지판모델의 등온선 200°C-400°C 사이 구간을 따른다고 가정하고 독도 육상의 연대측정결과를 토대로 유추하면 해산들의 생성시기의 범위는 울릉분지가 완성된 후 1 Ma-10 Ma의 기간사이에 형성이 되었으며 생성순서는 제 3 독도해산이 가장 먼저 생성되었고 제 2 독도해산, 제 1 독도해산의 순으로 생성되었을 것으로 생각된다.

Isostasy compensation and formation of Dok seamounts were studied using gravity and bathymetry data. The comparison between observed and calculated gravity from isostasy compensation models was made to infer the degree of isostasy compensation and the elastic thickness of lithosphere under Dok seamounts. The highest gravity anomaly occurs over the 1st Dok seamount and the lowest over the 3rd Dok seamount. In spite of the similarity in their size, a large difference about 50 mGal between gravity anomaly peaks of two seamounts suggests differentcompensation degrees. Comparison between the calculated and the observed gravity anomaly of Dok seamounts suggests that the flexure model among models is the most applicable model. According to the flexure model,(effective elastic thickness) of lithosphere under seamount is 5 km for the 1st Dok seamount, 3 km for the 2nd Dok seamount, and 2 km for the 3rd Dok seamount. Such finding suggests that the flexural rigidity of the lithosphere under the 1st Dok seamount is stronger than that under the 3rd Dok seamount. Also it implies that the age of lithosphere at the time of loading of the 3rd Dok seamount may be younger than that at the time of loading of the 1st Dok seamount. Effective elastic thicknesses of Dok seamounts approximate the 200°C - 400°C isotherms in cooling plate model. This result and age dating of the Dokdo suggest that the 3rd Dok seamount was first to form and followed by the 1st Dok seamount.