울릉도 말잔등응회암에서 시간에 따른 조성변화에 근거한 마그마 진화

울릉도는 동해의 해저에서 3,200 m 판내 알칼리 화산의 상단부로 해수면 위에 984.6 m 높이로 출현한 섬이다. 이는 대체로 현무암질에서 조면암질과 포놀라이트질 마그마의 분출에 의해 형성되었으며, 도동현무암질암류, 울릉층군, 성인봉층군과 나리층군으로 구분된다. 최후기에 형성된 나리층군 중 말잔등응회암은 약 18.8~5.6 ka B.P.에 폭발적으로 분출하였으며, 4개 멤버(N-5, U-4, 3, 2)로 구성되는 두꺼운 화성쇄설성 층서로 이루어져 있다. 화학적 자료에 의하면, 최하부의 N-5는 포놀라이트질이고 불호정성 원소가 상당히 풍부하고 희토류(REE) 패턴이 뚜렷한 부의 Eu 이상을 나타낸다. 상부의 멤버 U-4, 3 및 2는 포놀라이트질 내지 테프리포놀라이트질이고 REE 패턴이 큰 Eu 이상을 가지지 않는다. 변화 경향도에서 많은 원소들은 멤버들간에 조성적 단절을 보여주며, 각 멤버(특히 U-4, 3 및 2) 내에서는 하부에서 상부로 감에 따라 포놀라이트질에서 테프리포놀라이트질로 점진적으로 고철질 조성이 증가하는 체계적인 변화 양상을 보여준다. 이는 마그마챔버 내에서 마그마 조성이 상부의 포놀라이트질에서 하부의 테프리포놀라이트질로 변화하는 고철질 누대를 형성했음을 지시한다. 이 화학적 성층화는 마그마챔버에서 열중력확산, 결정분별작용과 점진적 용융 및 순차적 정치 등에 의해 복합적 기구로부터 일어났다고 생각된다. 이 성층화 마그마는 짧은 기간(약 11 ka) 동안 폭발적으로 분출되었고 작은 칼데라를 형성하였다. 특히 두 멤버(U-3, 2)는 각각 8.4 ka B.P.와 5.6 ka B.P. 시기에 성층화된 마그마챔버에서 상부의 포놀라이트질 조성대로부터 하부의 테프리포놀라이트질 조성대로 점진적으로 분출됨으로서 축적되었다.

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