Journal of the Geological Society of Korea (지질학회지)

The Geological Society of Korea (대한지질학회)
권호 표지

Study on Deep Crustal Structure of the Ulleung Basin, the East Sea(Japan Sea), from Separating Shallow Components of Gravity Anomalies

중력이상의 천부성분 분리방법을 이용한 울릉분지 심부지각구조 연구

Park, Chan-Hong;Isezaki, Nobuhiro;Seama, Nobukazu;Shon, Ho-Woong;Kim, Jeong-Woo
박찬홍;;;손호웅;김정우

  • Published : 2002.12.31

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Abstract

Multi-channel seismic and gravity data of the Ulleung Basin were three-dimensionally analyzed to obtain a deep crustal gravity effect and to interpret it in terms of crustal structure, crustal boundary, and crustal characteristics by referring to seismic refraction data by the OBS(Ocean bottom Seismometer) experiment. Four sedimentary layers and acoustic basement were recognized from multi-channel seismic reflection profiles, and a depth to Moho was roughly estimated from the OBS refraction data. Densities of each layer applied to calculate the gravity effect were converted from velocities in reflection data for the shallow part and ones in refraction data for the deep part using a velocity-density relationship. The calculated gravity effects are relatively large across the interfaces between sea water and sediment and between lowermost sediment layer and basement where a density contrast between neighbouring layers is high. The mantle Bouguer anomalies were estimated by subtracting the gravity effects caused by sedimentary layers and the gravity contribution due to the crust-mantle interfaces by assuming a constant crustal thickness of 9 km from the free-air anomalies. The mantle Bouguer anomalies are distinctly high over a rectangular shaped zone with a width of 90 km and a length of 200 km trending northeast-southwest in the central Ulleung basin which is much narrower than a width of 270 km shown in bathymetry. Its crustal boundary coincides with that in seismic refraction profiles. This pattern implies that the mantle beneath the crust has been cooled since an extension of the crust and upwelling of the mantle to compensate a decrease of loading by the crust, and the Ulleung basin was symmetrically opened in NW-SE direction.

울릉분지에서의 탄성파자료 및 해상중력이상자료와 3차원적 밀도경계면 중력산출방법을 이용하여 심부구조에 기인한 중력효과를 산출하고 분지지각의 구조, 경계 및 특성에 대하여 논의하였다. 탄성파반사법 및 굴절법자료에서 4개의 퇴적층과 기반암을 구분하였으며 굴절법 속도분포로부터 모호면 심도에 대한 개략정보를 파악하였다. 층간 밀도변화에 의한 중력효과 계산에 필요한 각 층의 밀도는 탄성파 속도자료로부터 산출하였다. 천부 퇴적층에 대해서는 다중채널 탄성파 반사법 자료에서 산출된 각 층 내의 구간속도로부터, 심부지각은 해저면 지진계 자료에서 얻은 속도자료로부터 각 층의 밀도를 환산하였다. 층간 중력효과를 계산한 결과 밀도 차가 큰 해수-퇴적층과 하부퇴적층-기반암에서 대체로 크게 나타났다. 지각하부두께(퇴적기반-모호면)를 9 km로 일정하다고 가정하여 얻은 단순맨틀구조에 의한 중력효과를 계산하고 이미 산출한 기반암 상부층에서의 중력치와 함께 후리에어에서 소거하여 맨틀부게중력이상을 산출하였다. 울릉분지 중앙부의 고맨틀부게중력이상은 북동-남서방향을 장축으로 하고, 북서-남동방향을 단축으로 하는 직사각형 형태로 분포하고 있는 것이 특징이며 그 외곽경계는 해저면지진계자료로부터 분석한 분지내부-외부간 지각두께와 탄성파 속도상의 경계과 잘 일치한다. 이 분지 중앙의 고맨틀중력이상대 경계는 지각전이대를 따라가며 대륙쪽의 두꺼운 지각과 분지내부의 얇은 지각을 구분하며, 그 폭은 해저지형상에서 나타나는 270 km보다 훨씬 좁은 90 km이다. 울릉분지 중앙부의 고맨틀부게이상은 울릉분지 확장으로부터 지각이 신장되면서 이를 보상하기 위해서 맨틀이 상승한 후 오랜 기간 동안 이미 일부가 냉각되었거나, 해저확장에 의해서 해양지각이 형성되었을 가능성을 시사한다. 맨틀부게이상 및 탄성파탐사결과에서 나타나는 울릉분지 지각경계 형태는 울릉분지가 북서-남동방향으로 확장되었음을 지시해 준다.

Keywords

References

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