Journal of the Korean Geophysical Society (지구물리)

Korean Society of Earth and Exploration Geophysicists (한국지구물리·물리탐사학회)
권호 표지

A study on the crustal structure of the continental margin in the East Sea along the Korea Peninsula using potential data

포텐셜자료를 이용한 한반도 동해 대륙주변부의 지각구조에 관한 연구

  • 김창환 (한국해양연구원 독도전문연구사업단) ;
  • 유이선 (오양엔지니어링) ;
  • 박찬홍 (한국해양연구원 해양한경연구본부) ;
  • 석동우 (한양대학교 해양환경과학과)
  • Published : 2007.03.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We investigated the undulation of Moho depth and the crustal structure of the continental margin in the East Sea along the Korea Peninsula from inversion and modelling using potential data and previous seismic results. Free-air gravity anomalies generally reflect topography effect. Bouguer gravity anomalies increase toward the Ulleung Basin, indicating that Moho depth is shallower under the Ulleung Basin. Positive magnetic anomalies exist along the continental margin and decrease toward the Ulleung Basin. In analytic signal, the small anomaly in the Hupo Bank infers that the Hupo Bank is uplifted by igneous intrusion and the strong anomaly on the continental slope denotes existence of SDR(seaward dipping reflectors), which are in accordance with the location of SDR detected in previous seismic studies. The inversion result of Bouguer gravity anomaly and the 2-dimensional gravity modelling indicate that the undulation of Moho depth shallows from the continental shelf toward the Ulleung Basin. This is in good agreement with the Moho depth calculated by the previous seismic velocity model using ocean bottom seismometer(OBS). The 2-dimensional gravity modelling infers magmatic underplating zone under the lower continental crust on the continental margin of the East Sea, indicating the possible rifiting of the continental margin.

본 연구에서는 중력, 자력자료와 기존 탄성파 연구결과를 이용한 역산 및 모델링을 통하여 모호면의 심도 변화 및 대륙붕에서 울릉분지로 이어지는 지역의 지각구조를 연구하는데 목적이 있다. 연구지역의 후리에어중력이상은 해저지형 효과를 잘 반영하며 나타나고 있다. 부게중력이상은 울릉분지 중심부로 갈수록 증가하고 있는데 이는 울릉분지 하부의 모호면이 상승되어 있다는 것을 암시한다. 자기이상의 특징은 대륙주변부를 따라서 북동방향으로 양의 자기이상이 존재하며 울릉분지로 가면서 감쇠한다. 아날니틱 신호를 보면 후포뱅크에서 소규모의 이상이 존재하고 대륙사면 지역에서는 강한 이상대가 분포되어 있다. 후포뱅크에서 나타나는 이상은 이곳이 화산관입으로 융기된 지역인 것을 암시한다. 대륙사면에서 양의 자기이상은 SDR(seaward dipping reflectors)의 존재를 지시하며 탄성파 단면에서 나타나는 SDR의 위치와 일치한다. 부게중력이상에 대한 역산과 2차원 중력 모델링 결과에서 나타난 모호면의 변화는 대륙주변부에서 울릉분지쪽으로 갈수록 모호면의 깊이가 상승하였으며 OBS 속도구조에서 나온 결과와 좋은 일치를 보인다. 2차원 중력 모델링 결과 대륙지각 하부에는 magmatic underplating zone이 존재를 암시하며 이는 이 지역에서 리프팅이 일어났을 가능성을 지시한다.

Keywords

References

  1. 문태현, 손문, 장태우, 김인수, 2000, 한반도 동남부 제 3기 분지 지역에서의 고응력장 복원, Korean Earth Science Society 21, 230-249
  2. 박찬홍, 김한준, 양철수, 석봉출, Isezaki, N., 1996, 중력 및 해저 면지진계탐사 자료에 의한 울릉분지의 지각구조 연구, 지질학회지, 32, 276-290
  3. 박찬홍, 김정우, 허식, 원중선, 석봉출, 유해수, 1999, 울릉분지 에서의 선상중력과 위성중력 통합에 의한 중력 해상도 향상 및 해석, 지구물리, 32, 27-38
  4. 서만철, 이광훈, 손호웅, 1998, 동해울릉분지의 지구조 및 성인 에 관한 지구물리학적인 연구, 바다, 3, 34-44
  5. 장천중, 장태우, 1998, 고응력 분석을 통한 양산단층의 구조운 동사, The Journal of Engineering Geology, 8, 35-49
  6. 전정수, 1995, 경상분지 남부지역 (밀양소분지)의 지질구조에 관한 지구물리학적연구, 연세대학교 지질학과 박사학위 논문, 14-56
  7. 최동림, 오재경, Mikio Satoh, 1994, 동해 울릉분지 남부해역의 신생대 지질구조 및 지구조 진화, Korean Jour. of Petrol. Geol. 2, 59-70
  8. Chough, S.K., and Barg, E., 1987, Tectonic history of Ulleung Basin margin, East Sea (Sea of Japan), Geology, 15, 45-48 https://doi.org/10.1130/0091-7613(1987)15<45:THOUBM>2.0.CO;2
  9. Chough S.K. and Lee, K.E., 1992, Multi-stage volcanism in the Ulleung back-arc Basin, East Sea (Sea of Japan). The Island Arc, 1, 32-39 https://doi.org/10.1111/j.1440-1738.1992.tb00055.x
  10. Dehlinger, P., 1978, Marine Gravity, Elsevier Oceanography ser., Elsevier Scientific Publishing Co., v. 22, 322
  11. Eldholm, O., Thiede, J., and Taylor, E., 1989, Evolution of the Voring volcanic margins, Proc. Ocean Drill. Program Sci. Reseults, 104, 1033-1065
  12. Jolivet, L., and Tamaki, K., 1992, Neogene kinematics in the Japan Sea region and volcanic activity of the Northeast Japan arc, in Proceedings of the Ocean Drilling Program, Science Results, 127/128, pt. 2, 1311-1331
  13. Kelemen, P.B., and Holbrook, W.S., 1995, Origin of thick, high-velocity igneous crust along the U. S. East Coast Margin, J. Geophy. Res., Vol. 100, No. B7, 10077-10094 https://doi.org/10.1029/95JB00924
  14. Kim, H.J., Park, C.H., Hong, J.K., and Jou, H.T., 1994, A seismic experiment in the Ulleung Basin (Tsushima Basin), southwestern Japan Sea (East Sea of Korea), Geophys. Res. Lett., 21, p.1975-1978 https://doi.org/10.1029/94GL01596
  15. Kim, H.J., Jou, H.T., Cho, H.M., Bijwaard, H., Sato, T., Hong, J.K., Yoo, H.S., and Baag, C.E., 2003, Crustal structure of the continental margin of Korea in the East Sea (Japan Sea) from deep seismic sounding data: Evidence for rifting affected by the hotter than normal mantle, Tectonophysics, 364, 25-42 https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00048-9
  16. Lines, L.R. and Treitel, S., 1984, Tutorial, review of least-squares in inversion and its application to geophysical problems, Geophysical Prospecting, vol. 32, 159-186 https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1984.tb00726.x
  17. Ludwig, W.J., Nafe, J.E., and Drake, C.L., 1971, Seismic Refraction, in The Sea. Edited by A.E. Maxwell, Wiley- Interscience, New York, 53-84
  18. Ludwig, W.J., Murauchi, S., and Houtz, R.E., 1975, Sediments and Structure of the Japan Sea, Geol. Soc. Am. Bull., v. 86, 651-664 https://doi.org/10.1130/0016-7606(1975)86<651:SASOTJ>2.0.CO;2
  19. Mutter, J.C., Talwani, M. and Stoffa, P.L., 1982, Origin of seaward dipping reflectors in oceanic crustoff the Norwegian margin by 'subaerial seafloor spreading', Geology, 10, 353-357 https://doi.org/10.1130/0091-7613(1982)10<353:OOSRIO>2.0.CO;2
  20. Nabighian, N.M., 1972, The analytic signal of two-dimensional magnetic bodies with polygonal cross-section: Its properties and use for automated anomaly interpretation. Geophysics, 37, 507-517 https://doi.org/10.1190/1.1440276
  21. Nabighian, N.M., 1974, Additional comments on the analytic signal of two-dimensional magnetic bodies with polygonal cross-section. Geophysics, 39, 85-92 https://doi.org/10.1190/1.1440416
  22. Park, C.H., 1998, Crustal structure and evolution of the Ulleung Basin in the east sea of Korea(the Japan Sea) by deep penetrating seismic refraction, reflection, and potential field data, Ph. D. Dissertation, Chiba University, 10-217€€
  23. Smith, W.H.F., and Sandwell, D.T., 1995(a), Marine gravity field from declassified Geosat and ERS-1 altimetry EOS Trans. AGU, 76, G42A-2
  24. Smith, W.H.F., and Sandwell, D.T., 1995(b), Oceanographic 'pseudogravity' in marine gravity fields derived from declassified Geosat and ERS-1 altimetry, EOS Trans. AGU, 76, G3C-6
  25. Tamaki, K., 1988, Geological structure of the Japan Sea and its tectonic implications, Bull. Geol. Surv. Japan 39, 269-365
  26. Tamaki, K., Suyehiro, K., Allan, J., Ingle, Jr., J.C., and Pisciotto, K.A., 1992, Tectonic synthesis and implications of Japan Sea ODP drilling, Proceedings ODP, Sci. Results, 127/128, Pt. 2, 1333-1348
  27. Uyeda, S., and Miyashiro, A., 1974, Plate tectonics and the Japanese island: a synthesis, Geol. Soc. Amer. Bull, 85, 1159-1170 https://doi.org/10.1130/0016-7606(1974)85<1159:PTATJI>2.0.CO;2
  28. Yoon, S.H., and Chough, S.K., 1993, Evolution of Neogene sedimentary basins in the eastern continentlal margin of Korea, Korean H. of Petrol. Geol., 1, 15-27
  29. Yoon, S.H., and Chough, S.K., 1995, Regional strike slip in the eastern continental margin of Korea and its tectonic implications for the evolution of Ulleung Basin, East Sea (Sea of Japan), Geol. Soc. Am. Bull., 107, 83-97 https://doi.org/10.1130/0016-7606(1995)107<0083:RSSITE>2.3.CO;2