동해 울릉분지의 지구조 및 성인에 관한 지구물리학적 연구

A Geophysical Study on the Geotectonics and Opening Mechanism of the Ulleung Basin, East Sea

동해 울릉분지의 지구조 및 성인에 관한 미해결의 근본적인 문제점은 분지 하부에 해양지각의 존재여부가 밝혀지지 않고 있기 때문이므로 해상중력, 자력 및 탄성파자료 해석을 통하여 해양지각의 존재여부에 관한 연구를 실시하였다. 울릉분지 및 그 인근지역의 후리-에어 이상은 전체적으로 매우 작은 변화를 보이는데, 한국대지(Korea plateau)와 오키뱅크(Oki bank) 주위에서 최대 40~60 mgal, 분지의 대부분의 지역은 분지 내에 존재하는 깊은 해수와 두꺼운 퇴적층으로 인하여 최대 -20 mgal 이내의 음(-)의 이상대를 갖는다. 부게 이상도는 분지 중앙부에 NE-SW 방향으로 발달된 약 150 mgal 이상의 양(+) 이상대를 보여 분지 하부에 고밀도의 지각이 존재함을 나타낸다. 후리-에어 이상 및 부게 이상의 변화 양상은 울릉분지 중앙부 양측에서 큰 변화를 보여 밀도불연속이 예상되며 이는 해양지각과 대륙지각의 경계에서의 밀도 변화에 기인된 것으로 해석된다. 울릉분지의 지자기이상의 분포는 대체적으로 -400 nT 이내의 용의 이상으로 자기이상값이 작으며 정상기와 역전기로 인한 줄무늬 현상은 발견되지 않는다. 그러나 자력이상 측선중 대칭성이 존재하는 측선이 발견되어 울릉분지 하부 지각이 과거 해저 확장에 의해 형성되었을 가능성을 나타낸다. 탄성파자료 해석 결과 울릉분지의 음향기반에는 단층, 지구대 및 지루 등의 구조들이 나타나지 않고 일반적으로 평탄한데, 이것은 울릉분지 기반암이 해양지각으로 이루어져 있거나 또는 두꺼운 화산암류 암석으로 덮여 있기 때문으로 해석된다. 또한 음향기반의 탄성파특정으로 보아 울릉분지의 북쪽으로 가면서 volcanic sill과 flow의 양이 증가하고 얄은 층에서 나타나고 있어 분지 남쪽보다 북쪽에서 해저 화산활동이 활발하였고 비교적 최근까지도 화산활동이 진행되었음을 알 수 있다. 결론적으로 중력, 자력, 탄성파자료 해석을 통하여 울릉분지의 지각에 관한 종합적 해석 결과 울릉분지 하부에는 밀도가 큰 지각이 존재하며 자기이상의 대칭성을 수반하는 사실로 미루어 해양지각이 존재할 가능성이 매우 높은 것으로 판단된다. 이는 동해 울릉분지의 형성이 해저확장에 의하여 형성되었음을 시사한다.

Analysis of gravity, magnetic, and seismic reflection data from the Ulleung Basin, East Sea has provided some insights into the opening mechanism and crustal type of the basin. Free-air gravity anomaly data show positive anomalies of about 40~60 mgal near the Korea Plateau and Oki Bank and of about -20~20 mgal in the central basin. Bouguer gravity anomaly data exhibit NE-SW trending positive anomalies of about 150 mgal in the central basin which is interpreted to be related to high-density crustal material. Abrupt changes in both Free-air and Bouguer gravity anomaly profiles across the basin margins may be due to transition between continental and oceanic crusts. Magnetic anomalies in the basin are generally less than -400 nT. No stripe pattern is evident in the magnetic anomaly map but a NW-SE trending symmetric pattern is seen in some magnetic profiles. The symmetric pattern is probably associated with the high-density crustal material in the central basin suggested by Bouguer gravity anomaly. The acoustic basement in the deep part of the basin has only a small amount of local relief. No graben or half-graben structures are seen in the acoustic basement from which mechanical extension might be inferred. The lack of high-relief structures in the acoustic basement may suggest that the basin is underlain by oceanic crust or that the basement is overlain by thick volcanic layer which obscures the structures and relief of the basement. High-density crust in the central basin inferred from gravity data, abrupt changes in gravity anomalies across the basin margins, symmetric pattern seen in some magnetic anomaly profiles, and lack of relief in the acoustic basement may suggest sea-floor spreading origin of the Ulleung Basin.