Muti-variable Sequence Stratigraphic Model and its Application to Shelf-Slope System of the Southwestern Ulleung Basin Margin

다중변수 순차층서 모델 개발을 통한 울릉분지 남서부 대륙주변부의 층서연구

This study presents multi-variable sequence model for a broader application of sequence concept proposed by Exxon group. The concept of the multi-variable model is based on the fact that internal organization and boundary type of the sequences are determined by three varying factors including 3rd-order cycles of eustasy, and tectonic movement and sediment influx with 2nd-order changes. Instead of Exxon group's systems tracts, this model adopts parasequence sets as the fundamental building blocks of the sequence, because they are descriptive stratigraphic units simply defined by internal stacking pattern, reflecting interactions of accommodation and sediment influx. Seven sequence types which vary in number and type of internal parasequence sets are formulated as associations of four types of accommodation development and three grades of sediment influx. In the southwestern margin of Ulleung Basin, the multi-variable sequence analysis of shelf-slope sequence shows systematic changes in stratal patterns and the numbs, of constituent parasequence sets (i.e. sequence type). These changes are interpreted to reflect temporal and spatial changes in type and rate of tectonic movement and sediment influx, as a result of back-arc opening and closing. During the back-arc opening, rapid subsidence, continuous rise of relative sea level, and high sediment influx gave rise to sequences dominantly of single progradational parasequence set. In the early stage of back-arc closing accompanied by local contractional deformation, different types of sequences contemporaneously formed depending on the spatial changes in tectonically-controlled accommodation and influx rates. During the subsequent slow back-arc subsidence, rise-dominated relative sea-level cycle was coupled with moderate to high sedimentation rate to have resulted in sequences consisting of $2~3$ parasequence sets.

본 연구에서는 기존 Exxon group의 순차층서 모델이 갖고 있는 적용의 한계성을 극복하기 위하여 다중변수 순차층서 모델을 제시하였다. 이 모델에서는 2~3차수의 주기성을 갖고 변화되는 범세계적 해수면 변동, 지구조운동, 퇴적물 공급 등의 영향요소를 모두 변수로 간주하며, 이들 요소에 의해 순차층의 내부구성과 경계면 타입이 결정된다. 순차층을 구성하는 기본 단위로 해석적 층서단위인 퇴적계 연합체(systems tract)대신, 내부 지층의 집적형태에 의해 구분되는 기술적 층서단위인 부순차층세트(parasequence set)를 채택하였으며, 부순차층세트의 타입은 상대적 해수면 변동과 퇴적물 공급속도의 변화를 반영한다. 따라서 본 순차층서 모델은, 네 가지 타입의 상대적 해수면 변동과 세 등급의 퇴적물 공급 변화 사이의 조합으로써 예상되는 단일 또는 $2{\~}4$개의 부순차층세트로 구성된 7가지 타입의 순차층을 보여준다. 다중변수 순차층서 모델을 울릉분지 남서부 대륙주변부에 적용한 결과, 순차층의 타입은 울릉분지의 형성과 닫힘에 따른 3단계의 분지주변부 지구조 운동의 변화를 잘 반영한다. 즉, 순차층을 구성하는 부순차층세트 조합의 변화와 울릉분지 지구조 운동의 타입과 속도가 시기적으로 일치 한다. 해저면의 급격한 침강을 동반한 울릉분지의 후열도 열개 동안에는 분지의 급격 한 침강으로 인해 상대적 인 해수면은 지속적으로 상승되었고, 많은 양의 퇴적물이 공급되어 1개의 부순차층세트로 구성된 순차층이 형성되었다. 이후, 압축성 변형을 동반한 울릉분지의 닫힘 동안에는, 분지 침강이 느려지고 국지적으로 융기가 일어나 하강 또는 상승우세의 상대적 해수면 변동이 야기되었고, 또한 지구조적 요인에 의해 통제되는 퇴적물 집적속도의 지역적인 차이로 인하여 변형대와 비변형대에서 상이한 순차층이 형성되었다. 분지 닫힘단계 이후에는 다시 해저면이 전반적으로 침강되면서, 상승이 우세한 상대적 해수면 변동과 보통 또는 빠른 퇴적물 집적속도가 결합하여 2-3개의 부순차층세트로 구성된 순차층을 형성하였다.