제주 현무암질 마그마의 분출 전 진화 과정 규명을 위한 광물 누대구조의 암석학적 및 지화학적 예비연구

Abstract

본 연구는 제주 화산지대의 어승생 1호 시추코어(ES core, 0–238 m)를 대상으로 암석학적 및 전암 지화학분석을 수행하고, 반정 광물의 조직적 특성을 관찰함으로써, 제주 현무암질 화산체의 형성을 야기한 마그마의 다양한 분출단계에 대하여 각각의 분출 전 진화 양상을 이해하고자 하였다. 암석학적 관찰 결과와 전암 지화학 분석결과를 대상으로, 연구대상 코어를 상부로부터 어승생악 분출단계(0–60 m), 현무암질 순상 화산체 형성단계(63– 163 m), 조면현무암질-조면안산암질 마그마 분출단계(164–238 m)로 구분하였다. 그 중, 현무암질 순상 화산체 형성단계 시료들의 MgO 함량은 8–11.5 wt% 범위로 상대적으로 시원적이고 균질한 조성을 나타내며, 이는 지속적인마그마 재충전과 혼합에 의해 전체 구간에서 해당 조성을 유지할 수 있음을 암시한다. 본 연구에서는 이 순상화산체 형성단계를 보다 세분화하기 위하여 하부로부터 두꺼운 용암류에 대하여 총 4매의 세부 단위로 나누었다(Unit 1–4). 각 현무암 시료 내의 감람석 및 단사휘석 분석 결과, 분출 단위에 따라 크기, 산출 빈도, 화학적 누대구조에 차이가 확인되었다. 현무암질 순상 화산체 형성단계 초기에 분출한 Unit 1(154 m)과 Unit 2(141 및 125 m) 시료들의 감람석 반정 관찰 결과, 중심부의 Fo 값이 약 74–75로 상당히 낮은 반면, 외곽부는 그보다 높은 80–82의역누대구조를 보였다. 단사휘석 역시 중심부에서 En∼74, 외곽부에서 En∼85로 증가하는 역누대구조를 보인다. 이러한 특징은, 현무암질 순상 화산체 형성 초기 분출이 진화된 마그마 저장소에서 Mg에 부화된 마그마가 재충전된 후 혼합의 과정이 있었음을 지시한다. 반면, 현무암질 순상 화산체 상부의 Unit 3 시료(109 m)에서는 감람석반정의 중심부 Fo값은 81이고 외곽부로 갈수록 Fo값이 65까지 지속적으로 감소하는 정상 누대구조를 보였으며, 단사휘석은 뚜렷한 누대구조 없이 평형조성(En∼83)을 나타내었다. 이는 현무암질 순상 화산체 형성 시기 후반에상대적으로 시원적인 마그마가 분출하기 전 다른 마그마와의 혼합이 부재했음을 시사한다. 본 연구는 다중 화산분출사를 복원하기 위해 암석 내 광물 반정의 화학적 조직에 대한 정밀한 이해가 필수적임을 보여주며, 향후 확산연대측정 적용을 위한 중요한 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.