남극 피닉스 중앙해령 현무암의 감람석과 사장석 반정 내에 포획되어 있는 멜트포유물 연구

Abstract

남미와 남극반도 사이의 드레이크 해협내에 위치하는 남극-피닉스 중앙해령은 약 3.3 Ma경 에 사실상 확장이 멈춘 해령이다. 흥미롭게도 이곳의 중앙해령 현무암은 시간 차이를 두고 성 분을 달리한다. 확장이 멈추기 이전은 보편적인 N-type 중앙해령 현무암(N-MORB)인 반면, 그 이후에 생성된 현무암은 E-type (E-MORB)이다. N-type과 E-type 현무암의 공존은 중앙해 령 현무암의 근원맨틀을 구성하는 물질의 이질성을 대변한다. 감람석은 현무암의 초기 정출광물로서 천부에서 결정분화작용을 일으키기 이전인 초기 현 무암질 마그마를 멜트 포유물의 형태로 보존하고 있을 수 있다. 특히 감람석 자체에는 현무암 질 액에 친화적인 원소들이 대개 결핍되어 있으므로 멜트 포유물의 미량원소 성분분석을 할 때, 포획하고 있는 광물에 의한 이차적 간섭 효과를 줄일 수 있다. 사장석은 대개 다량의 멜트 포유물을 가지고 있어서 분석에 유리한 조건을 갖추고 있다. 남극-피닉스 중앙해령 연약권맨 틀의 이질성에 대한 성인을 이해하기 위하여, 우리는 초기 마그마 성분의 스냅샷인 멜트 포유 물 성분을 분석하였다. 우선 반정의 크기가 충분히 큰(0.5 - 1 mm) N-type 중앙해령 현무암의 감람석과 사장석 반정을 연구 대상으로 선정하였다. 분석은 멜트 포유물의 주성분과 미량원소 함량에 대하여 이루어졌으며, EPMA와 LA-ICPMS가 이용되었다. 성분분석 이전에 현미경 가열대를 이용하여 개개 감람석/사장석 반정내 포유물을 포획될 당시의 온도까지 상승시켜 멜 트포유물의 냉각과 관련하여 생성된 딸광물들과 기포를 용융시키는 작업을 수행하였다. 연구 결과 감람석 반정내 멜트포유물들의 성분은 사장석 반정내 멜트포유물들 보다 조금 더 초기마 그마 성분에 가까웠다. 그러나 미량원소의 함량분포는 대개 유사하였으며 모두 N-type 중앙해 령현무암의 성분 패턴을 보인다. N-type 모체 내에 E-type 멜트포유물이 존재하지 않는다는 사실로부터, E-MORB의 근원맨틀이 N-MORB의 근원맨틀과 동일한 깊이에서 공존하고 있다 고 해석하기는 어렵다. 이 지역 일대에서 발견되는 큰 규모의 맨틀 플룸은 없으므로, E-MORB 의 근원물질은 N-MORB 근원맨틀보다 하부에 존재하는 작은 규모의 부화물질일 것으로 추정 된다. 보다 나은 해석을 위하여 향후 E-MORB의 감람석 반정 내 멜트포유물에 대한 추가적인 연구가 필요하다.