Origin and evolution of geologic basement in the Korean continental margin of East Sea, based on the analysis of seismic reflection profiles

윤석훈; 김기범; 조영진; 고창성; 권이균

doi:10.14770/jgsk.2015.51.1.37

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자료유형: 학술저널

저자정보: 윤석훈 (제주대학교) 김기범 (서울대학교) 조영진 (제주대학교) 고창성 (제주대학교) 권이균 (공주대학교)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제51권 제1호

발행연도: 2015.2

수록면: 37 - 52 (16page)

DOI: 10.14770/jgsk.2015.51.1.37

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동해 한국 대륙주변부에서 취득된 다중채널 탄성파탐사자료에 의하면, 동해 한국 대륙주변부의 기반암은 대체로 남-북 내지 북서-남동의 방향성을 보이는 다수의 신장된 능과 곡(ridge and trough) 지형을 이루고 있으며, 기반암 저지대는 대부분 단층운동에 의해 형성된 지구(graben) 혹은 반지구(half-graben) 형태로서 포항-영덕분지, 후포분지, 묵호분지 등이 현재의 대륙붕과 대륙사면에 발달한다. 상부와 중부 대륙사면 심부의 기반암 표면의 경사는 해수면 하 1.4～2.2 sec (왕복주시) 깊이를 경계로 하여 약 5°에서 약 20° 이상으로 급격히 증가한다. 한편, 탄성파단면에서 인지되는 지층의 외형과 내부 반사면의 배열형태를 고려하여 3개의 탄성파상(A, B, C)이 기반암층에서 구분되었는데, 대체로 연안에서 외해로 가면서 A→B→C의 순서로 심도에 따라 해안선에 평행한 대상분포를 보인다. 가장 얕은 심도에 분포하는 탄성파상 A는 연장성이 양호한 고진폭의 단일 반사면이 평탄한 기반암 표면을 따라 뚜렷하게 나타나는 특징을 보인다. 이 탄성파상은 울릉분지 형성 후기단계 혹은 닫힘단계 동안에 대륙주변부가 느린 침강과정을 거치게 되면서 연안해저에 놓인 기반암이 파도에 의해 평탄화(삭박과 퇴적)되어 나타나는 것으로 해석된다. 탄성파상 B는 음향기저의 형태나 내부 반사상 모두 다양하게 변화되는 특성을 보이는데, 대부분 고기의 기반암 잔류암체 및 소규모 열개분지의 기저를 충전한 화산암/화산쇄설층의 복합체로 해석된다. 이들 기반암들은 탄성파상 A를 보이는 기반암들과는 달리 상대적으로 깊은 부분에 위치하기 때문에 빠른 침강이 일어나던 울릉분지 형성초기에 해침을 겪게 되어 평탄화 작용의 영향을 받지 못하였던 것으로 보인다. 울릉분지에 접해있는 중부 및 하부 대륙사면의 심부에 분포하는 탄성파상 C는 중첩되어 나타나는 쌍곡선 반사파(hyperbolic reflector)가 대표적인 특징으로서, 화산기원의 기반암에서 나타나는 불규칙한 지형특성을 반영한다. 이 탄성파상은 본격적인 울릉분지의 열림이 일어나기 전, 대륙지각의 열개(rifting) 과정에서 발생한 틈새분출의 화산활동으로 인하여 울릉분지 주변에 새롭게 형성된 기반암으로 해석된다.

Based on multi-channel seismic reflection profiles from the Korean continental margin of the East Sea, the basement topography is characterized by complex series of elongated ridges and troughs which generally trend N-S to NW-SE. The irregular topography of the basement delineates some intra-shelf and intra-slope sedimentary basins including Pohang-Youngduk, Hupo, and Mukho basins which occur as fault-bounded grabens or half-grabens. In a cross-view, the basement underneath the upper to mid slope areas gently (less than 5°) dips downslope to a depth of 1.4-2.2 sec (two-way travel time) below sea level, then it plunges steeply more than 20° into the deep Ulleung Basin. On the other hand, 3 seismic facies (A, B and C) are classified on the basis of external forms and internal reflection configuration of the acoustic basement, and they show overall zonal distribution parallel to the coastline. The shallowest seismic facies A is recognized by fairly even and coherent single reflector with strong reflectivity (high-amplitude reflection), and internally transparent or chaotic to disorganized reflection configuration with subsurface reverberations. This facies is interpreted to reflect pre-rift basement rocks undergoing onshore wave planation (i.e., wave-induced erosion and sedimentation) during the slowed subsidence of the continental margin in association with later stage of back-arc opening or back-arc closer in the East Sea region. Seismic facies B shows variable surface and subsurface reflections in configuration, amplitude, and continuity. In basement lows, it occasionally involves internally chaotic to crudely stratified reflections. This seismic facies most likely represents pre- to early syn-rift bedrocks of various origin, but they were unaffected by onshore wave planation due to extremely high subsidence rate of the continental margin during the incipient rifting stage of the Ulleung Basin. The seismic facies C generally underlying mid to lower continental slope is characterized by highly-overlapping hyperbolic surface reflectors and internal reflections changing from overlapping hyperbolic to chaotic to disorganized configuration with variable amplitude and poor continuity. It occurs with various external forms including gently-dipping pene-flatforms, seamounts, cones, and mounds. Seismic facies C represents volcanogenic basements with very rugged or irregular surface topography, and it is interpreted to have been emplaced through fissure eruption during the rifting and subsequent back-arc opening stages of the Ulleung Basin.

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1. [학술지(정기간행물)] - Chough, S.K / 1987 / Tectonic history of Ulleung basin margin, East Sea (Sea of Japan) / Geology 15 : 45 ~ 48

2. [학술지(정기간행물)] - Chough, S.K / 1991 / Submarine slides in the eastern continental margin, Korea / Marine Geotechnology 10 : 71 ~ 82

3. [학술지(정기간행물)] - Coffin, M. F / 1990 / Seismic stratigraphy of the Raggatt Basin, southern Kerguelen Plateau: Tectonic and paleoceanographic implications / Geological Society of America Bulletin 102 : 563 ~ 579

4. [단행본] - Emery, D / 1996 / Sequence Stratigraphy / Blackwell Science Ltd : 297 ~

5. [단행본] - Fountain, D.M / 1986 / Reflection Seismology: A Global Perspective / American Geophysical Union : 1 ~ 7

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