국립연구개발법인 해양연구개발기구 해양굴삭과학연구개발센터 연구팀은 미국과학굴삭선을 이용하여 “도호(島弧, 호상열도) 진화의 종합적인 이해와 대륙 지반 생성원인의 해명”을 위해 수행된 국제심해과학굴삭계획(IODP)의 이즈-오가사와라-마리아나호에서 해저 굴삭 3항해(제350~352차 항해)의 일환인 제 351차 굴삭항해(2014년 3월 24일)에서 큐슈 파라오 해분의 약 100km 서측에 위치한 아마미 삼각 해분의 해저 굴삭을 실시하였다.
채취한 코어의 화학조성 분석을 수행한 결과, 아마미 삼각 해분의 직하에 펼쳐진 해양지반은 세계 해양 바닥을 넓게 덮고 있는 “중앙 해붕 현무암”이 아니라, 태평양 플레이트가 필리핀해 플레이트 밑에 섭입되기 시작한 5,200만 년 전에 분출한 “전호 현무암”과 매우 비슷하다는 것을 밝혀내었다. 전호 현무암은 이즈-오가사와라-마리아나호의 전호역(도호와 해구 사이의 영역)이라는 한정된 영역뿐만 아니라 당시 배호측인 아마미 삼각 해분까지 널리 분포하고 있다는 것이 본 굴삭 항해를 통해 처음으로 확인되었다.
본 항해의 굴삭 사이트 U1438은 수심 4,711m의 해저에서 퇴적물층을 관통하여 해저면 밑 1,461m에서 기반에 도달하고, 기반암을 150m 굴삭하여 최종적으로는 해저면 밑 1,611m까지 도달하였다. 미화석(微化石)을 이용한 연대측정 결과, 퇴적물층의 최하부 연대는 5,100만~6,400만 년 전이라는 것을 알았다. 이것에 의해 퇴적물 밑에 있는 해양지반을 구성하는 현무암류의 연대가 그것과 동시대 또는 더 오래되었다고 추정되었다. 부근의 굴삭공에서 계측된 지반열류량(73.7mW/m2)으로 추정되는 리소스피어(lithosphere) 연대(4,000만~6,000만 년 전)를 고려하면, 해양지반의 연대는 퇴적물층의 최하부와 거의 동일한 약 5,500만 년 전이라고 생각되어 당초 상정된 약 1억 2,000만 년 전(중생대) 보다 훨씬 새로운 연대를 나타내었다.
그리고 채취된 현무암을 화학분석하여 세계 해양 밑을 넓게 덮고 있는 중앙해령 현무암의 화학조성과의 비교를 수행하였다. 그 결과, 채취된 현무암은 중앙해령 현무암보다 “전호 현무암”과 유사한 화학조성을 가진다는 것을 알았다. 전호 현무암은 이즈-오가사와라-마리아나호에서 섭입 개시기(4,800만~5,200만 년 전)에 전호역에 분출한 현무암에서 중앙해령 현무암과 유사하지만, 중앙 해령 현무암과 비교하여 액상성분이 적은 특징이 있다. 아마미 삼각 해분의 해양지반이 전호 현무암이라고 생각되면, 미화석 및 지반 열유량에 의해 제약된 연대(5,100만~6,400만 년 전)와도 정합적이다.
이러한 점에서 아마미 삼각 해분의 해양지반은 플레이트의 섭입이 시작되는 훨씬 전인 중생대부터 존재하고 있던 중앙 해령 현무암이 아니라, 플레이트의 섭입이 시작되면 거의 동시에 만들어진 5,200만 년 전인 전호 현무암의 해양지반이라는 것을 알았다. 즉 지금까지 이즈-오가사와라-마리아나호의 전호에만 있다고 생각된 전호 현무암은 당시 배호 측인 아마미 삼각 해분까지 광범위하게 분포하고 있다는 것이 이번 굴삭항해를 통해 처음으로 확인되었다. 전호 현무암이 아마미 삼각 해분에도 분포하고 있다는 것과 플레이트 섭입이 개시된 5,200만 년 전에는 태평양 플레이트가 맨틀 내로 스스로의 무게에 의해 “자발적으로” 섭입되기 시작한 증거가 된 것이다.
출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
