Estimation of geomagnetic age for near-ridge seamounts around the KR1 in the Australian-Antarctic Ridge

Abstract

호주-남극 중앙해령은 60~70 mm/yr의 확장속도를 가지는 중간속도 중앙해령으로써, 호주판 및 남극판, 태평양판이 만나는 맥쿼리 삼중점으로부터 동남인도양 중앙해령에 이르는 구간을 일컫는다. 그 중 맥쿼리 삼중점과 맞닿아 있고 가장 남쪽에 위치하고 있는 중앙해령 KR1은 극지연구소 주도의 다양한 탐사들이 세계 최초로 수행된 곳으로써, 중앙해령의 확장 중심축 주변에서 중앙해령의 확장방향과 평행하게 분포하고 있는 3개의 해저화산맥이 정밀 해저지형탐사와 해양 자력탐사를 통해서 조사되었다. 일반적으로 중앙해령 중심축 주변의 해저화산은 충분한 마그마의 공급이 가능한 중간속도 이상의 중앙해령에서 관측된다. 해저화산의 지질학적 연대 측정은 해저화산에서 직접 채취한 암석의 지화학적 원소 분석이 가장 직접적이며 전통적인 방법일 수 있지만, 지화학적 방법에 의해 측정된 연대는 가장 최근의 화산활동에 의해 생성된 암석의 연대를 나타낸다는 한계도 가진다. 중앙해령 주변에 선형적으로 분포하는 소규모의 해저화산에 대한 지자기 분석은 해저화산과 해저화산 아래에 먼저 생성되어 있는 해저면 간의 지자기 이상을 비교하는 방법을 통해 해저화산 전체의 생성시기를 추정할 수 있다. 이러한 지자기적 분석은 해저화산이 수직적으로 균일한 자화를 이루며, 수평적으로는 해저면의 확산과 함께 선형적인 연령 분포를 가진다는 가정에 기초한다. 또한 해저화산에서 나타나는 지자기 이상의 진폭은 크게 고려하지 않고 지자기 극성의 시간에 따른 변화와 그에 따른 지자기 패턴만 고려하기 때문에 어느 정도의 불확실성은 있을 수 있다. 하지만 이러한 우리의 접근법은 중앙해령의 확장 중심축으로부터 크게 멀지 않은 지역이라는 점에서 해저화산이 가질 수 있는 지자기 극성의 가능성이 극히 제한적이기 때문에 해저화산의 연령 추정에 매우 유리하며, 또한 지자기 이상의 극성 및 패턴 변화가 명확하게 드러날 수 있도록 자력탐사 측선을 해저화산의 중심을 지나도록 디자인하였기 때문에 더욱 효과적일 수 있다. 지자기 분석에 따르면, KR1 주변에 분포하는 3개의 해저화산맥은 모두 최근 3백만년 내에 형성되었으며, 보통 60만년의 시간에 걸쳐 형성된 것으로 추정된다. 또한 해저산맥을 구성하는 모든 개별 해저화산체들은 0.16-1.14 Ma와 1.58-2.69 Ma 시기에 형성된 것으로 보인다. 즉 KR1 시스템 내의 해저화산들은 약 1백만년 간 지속된 마그마 공급이 활발했던 시기에 생성된 것으로 보이며, 1.14-1.58 Ma, 약 40만년 동안에는 마그마 과잉공급에 의한 해저화산 생성활동이 소강상태에 있었던 것으로 판단된다. 또한 해저화산과 그 아래 놓인 해저면의 생성시기 간에는 보통 20-65만년의 시간적인 차이가 있는 것으로 보이며, 이에 따라 각각의 개별 화산체들은 중앙해령 중심축으로부터 약 10-20km 떨어진 거리에서 생성된 것으로 추정된다.