울릉도와 독도 알칼리 화산암류의 성인

Abstract

한반도와 일본 열도 사이에 위치한 동해에는 배호 분지가 발달되어 있으며, 분지 내에는 동해 확장과 관련되어 생성된 알칼리 화산암류가 울릉도, 독도와 주변 해저에 다수 분포하고 있다. 울릉도의 화산 층서는 6기의 분출 시기로 나누어지며 stage 1에는 현무암과 현무암질 집괴암, 조면암이 분출하였고 stage 2에는 조면암, stage 3에는 조면암과 포노라이트 등이 분출되었다. Stage 4 에는 조면암과 조면 안산암이 분출하였으며 특히 조면암 내에는 현무암이 포획되어 산출되고 있다. Stage 6에는 백류석을 포함한 조면안산암이 분출하였다. 본 연구에서는 위와 같이 여러 시기에 걸쳐 분출한 다양한 암상의 울릉도 알칼리 화산암의 진화 과정과 성인을 연구하기 위하여 암석기재, 주원소, 미량원소, 희토류 원소(REE), 광물의 화학성분 분석을 실시하였다. 특히 stage 4에 분출한 조면암내 포획된 현무암과 모암인 조면암과의 암석성인적 관계를 검토하였다. 얻어진 분석 결과는 다음과 같다. (1) 울릉도 화산암은 알칼리의 함량이 대단히 높은(최대 14.5wt%) 알칼리 화산암으로 K 계열에 속한다. 주원소와 미량원소의 변화 경향은 알칼리 화산암류가 동원 감람석 현무암질 마그마에서 stage별로 분화한 산물이 아님을 나타낸다. 미량원소의 특징에서 stage 6의 조면안산암은 depleted mantle 기원의 특성을 나타내며 stage 2, 3의 조면암은 지각 물질의 흔입 특성을 나타내고 있다. (2) 울릉도 화산암류의 조암광물의 화학 분석에서 장석은 각 stage 별로 특징적인 조성을 갖는다. Stage 1의 현무암의 장석은 바이토나이트 (An_(70-82))에 속하며 stage 2, 3의 장석은 새니딘(An_(2-4)Or_(34-40))으로 stage 6(U7l)의 반정은 안데신-새니딘(An_(4-53)Or_(2-45))에 속한다. Stage 4의 장석들은 비교적 다양한 성분을 나타내어 래브라도라이트-새니딘(An_(2-56)Or_(10-63))에 속한다. (3) 울릉도 화산암의 REE 패턴은 완만한 경사를 나타내며 stage 6을 제외한 모든 stage의 암석이 유사한 변화 경향을 나타내어 유사한 기원 물질에서 유래하였음을 시사한다. 그리고 독도 화산암류는 울릉도의 stage 1 암석의 REE 패턴과 유사하다. (4) 장석 지질온도계를 이용하여 계산된 stage 4의 울릉도 알칼리 마그마의 결정화 온도는 조면암은 790∼850℃며, 이에 포획된 현무암은 700∼780℃이다. (5) Stage 4의 모암인 조면암과 포획된 현무암질암의 산출상태, 포획 현무암에서 관찰된 reverse zoning을 보이는 휘석, antirapakivi texture의 장석 등은 마그마 혼합 가능성을 지시한다. (6) 미량원소와 희토류의 함량에 의한 지구조 환경 판별 그림에서 울릉도 화산암의 형성 지구조 환경은 판 내부의 화산활동 산물임을 지시하고 있다.;Several tens of submarine and/or subaerial dormant volcanos which are created in relation to the East Sea opening are distributed in the back arc basin inbetween the Japanese island and the Korean peninsula. The Ulreung stratovolcano can be divided into six stages: stage 1(trachybasaltic agglomerate), stage 2(trachyte), stage 3(trachyte and phonolite), stage 4(trachyte with basaltic inclusion), stage 5(pyroclastics and ash), and stage 6(leucite bearing trachyandesite). In this study, petrography, major, trace and rare earth elements geochemistry and mineral chemistry for the Ulreungdo alkali volcanic rocks were investigated to decipher the petrogenetical evolution of the alkali volcanic magma. Analytical results are summarized as follows: (1) Ulreungdo alkali volcanic rocks belong to K-series with extremely high Na_(2)O+K_(2)O contents(up to 14.5wt%). Variation of major and elements indicate that the alkali volcanic rocks are not originated from the fractional crystallization of single olivine basaltic magma but from the diverse origin of magma including olivine basaltic magma, trachytic magma and basaltic magma which are incoporated with continental crustal materials. (2) Chemical compositions of the feldspar in the alkali volcanic rocks vary from bytownite to labradorite including sanidine, implying variable crystallization conditions. (3) The alkali volcanic rocks showing relatively similar and mild slope REE patterns except trachyandesite of stage 6 suggest that the alkali volcanic magma be derived from identical parental source matrials at relatively shallow depth. Basaltic rocks from the Dogdo and Ulreungdo(stage 1) have similar REE distribution patterns. (4) Calculated crystallization temperatures of the stage 4 volcanic rocks range from 790℃ to 850℃ for the host trachyte and from 700℃ to 780℃ for basaltic inclusions. (5) Based on the occurrence, reverse zoning in pyroxene and antirapakivi texture in feldspar, magma mixing process(immisible process) proposed the volcanism of the stage 4. (6) Discrimination diagram of the trace and rare earth elements indicates the alkali vocanism of within plate environment.