Dense core flexure modeling at the Louisville Seamount Chain

The flexural response of the oceanic lithosphere to long-term geological loads (e.g., seamounts and ocean islands) has been effectively approximated using elastic plate model. The flexural rigidity to support a given load depends on the effective elastic thickness of the oceanic lithosphere, Te. Therefore, the flexural response can be quantified simply by Te when the shape and mass of volcanic loads are specified. As for flexure modeling at seamounts, the density structure of a seamount needs to be approximated properly in order to estimate the amount of the driving force resulting from the given volcanic construct. Here we utilize the dense core model for the seamount density structure, which divides a seamount body into the inner dense core, outer volcanic edifice, and peripheral sedimentary layers based on the seismically imaged inner structures of seamounts. In this study, we conduct three- dimensional flexure modeling with dense core at the 14 seamounts of Louisville Seamount Chain (LSC) located on the Pacific Plate. The five older seamounts of the LSC are situated on the oceanic crust produced from the Osbourn Trough (OT), which were active during the Cretaceous normal superchron. These northwestern seamounts of the LSC are categorized as the OT group, whereas the five younger seamounts (southeastern ones of the LSC) are named as the PA group as they are located on the Pacific Plate. The four seamounts between these groups are positioned between the East and West Wishbone Scarps, which are suggested as the eastern margin of the seafloor spread from the OT. Because the seafloor age beneath these seamounts has not been resolved by magnetic anomalies, we categorized them as the Q group. From the flexure modeling, the Te estimates of the LSC are in the range of 6 to 8 km for the OT group, 6 to 28 km for the Q group, and 4 to 12 km for the PA group. Comparison of the Te estimates with the age of the plate at the time of formation, we find the Te estimates from both1

수심자료 통계 분석과 2-D 자력 모델링을 통한 인도양 중앙해령의 확장 특성 및 Oceanic Core Complex 생성환경의 이해

확장 속도가 느린 중앙해령 시스템은 마그마의 공급이 부족하기 때문에 마그마에 의한 확장(magmatic accretion)과 판 인장력에 의해 정단층이 생성되는 지구조적 확장(tectonic extension)이 교대로 일어나 해저 확장이 진행된다는 특성이 있다. 느린 확장 속도를 가진 중앙해령에서 보이는 대표적인 특징은 확장구간 끝단에서 분리단층에 의해 Oceanic Core Complex (OCC)가 발견된다는 점이다. OCC는 그 구조 때문에 열수 유체가 이동할 수 있는 통로가 될 수 있으므로 OCC는 확장 속도가 느린 해령 시스템에서 열수광체가 형성되는 주요 지구조환경 중 하나로 고려할 수 있다. 그러므로 확장 구간의 확장 특성과 OCC의 생성환경을 연 구하는 것은 해당 지역의 지구조환경을 이해하는데 중요하다. 일반적으로 해저 확장 특성에 대한 분석은 해저 확장으로 발달한 심해 구릉(abyssal hill)의 규모, 모양 및 생성 주기 등에 대한 정성적인 해석을 통해 이루어진다. 하지만 이와 같은 방법은 해석자의 경험에 크게 좌우되는 단점이 있다. 반면, 단위 면적 당 마그마성 확 장으로 생성된 지형과 지구조적 확장으로 생성된 지형(정단층 면)의 비율인 Map-View M-factor (MVM)를 사용하면 해저 지형의 변화를 0(지구조적 확장)에서 1(마그마성 확장) 사이의 수치로 나타낼 수 있기 때문에 확장 특성에 대한 정량적인 통계 분석이 가능하다는 장점이 있다. OCC는 분리단층에 의해 하부 해양 지각이 나 상부 맨틀이 끌려 나와 형성된다는 특징이 있다. 이로 인해 해양 지각의 자화강도를 변화시켜 표층 자력에 큰 영향을 줄 수 있다. 즉, OCC에 의한 자화강도 변화를 적용시켜 2-D 자력 모델링을 수행한다면 OCC의 생성환경을 지구물리학적으로 유추할 수 있다. 이 연구에서는 확장 속도가 느린 중앙해령 시스템인 인도양 중앙 해령의 6개 확장구간 중 Segment 3-2의 지구조환경을 지구물리학적으로 분석하였다. Segment 3-2는 북쪽으로는 비변환단층인 NTD 3-1에 의해 Segment 3-1과 나뉘고, 확장 축 서쪽으로는 심해 구릉이 잘 발달되어 있다. 또한 동쪽으로는 온누리 열수분출 지역을 배태하고 있는 OCC 3-2가 형성되어 있고, OCC 3-2 후방에는 분화구(caldera)를 포함한 거대한 분지가 형성되어 있다. 따라서 이 연구에서는 MVM 및 2-D 자력 모델링을 통해 Segment 3-2의 확장 특성과 OCC 3-2의 생성 환경을 고찰하고자 한다.2

해양경제영토 개척 및 미래해양광물자원 개발광량 확보 방안 수립(기획연구)

한국해양과학기술

Characterization of deep seabed mine tailings and development of environmentally-friendly reduction/processing technologies

최종 목표 ○ 해저광상 개발규칙 제정에 필요한 판단요소 도출을 위한 해저광물자원 선광잔류물 내 오염물질 특성 규명, 생물/환경 위해성평가 및 처리/저감 후보기술 도출 - 해저광물자원 개발 시 선상처리 중 발생하는 선광잔류물의 오염인자 규명 - 주변 생물과 수층환경에 미치는 선광잔류물 위해성평가 - 환경영향을 최소화하기 위한 선광 및 처리/저감 후보기술 도출 - 선광잔류물 관리규정 제정 대응 연구 내용 ○ 선광잔류물 환경영향평가 기반 연구 - 심해퇴적물, 심층수, 광물시료 확보를 통한 연구 기반 조성 - 잔류물 방류지역(표층 및 예상방류수심) 환경자료 획득 - 생물위해성 연구를 위한 관심해역 생물 특성 연구 ○ 선광잔류물 처리/저감 요소기술 개발 - 오염인자 파악 및 환경영향 분석 - 친환경적 선광 및 정화처리 후보기술 도출 - 선광잔류물 확산 예측 - 환경/생물 위해성 평가 ○ 국내·외 환경변화 대응전략 연구 - 국제기구 동향파악 및 대응 - 국내·외 협력 네트워크 구축 연구개발성과 ○ Target 성과물 : IMO 규정에 따른 오염물질 저감/정화처리 후보기술 도출 - 선광잔류물 오염인자 인벤토리 - 선광잔류물 입자 및 오염인자 확산도 - 오염인자별 환경/생물 독성평가기술 - 친환경 선광공정 및 오염물질 저감/정화처리 후보기술 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 해저광상 개발규칙 및 잔류물 관리규정 제정에 필요한 판단요소 도출 ○ 국가 R&D로 수행계획인 2단계 '선상처리/저감기술 개발사업'에 활용 ○ 개발기술 표준화를 통한 타 육상/해양기원 오염물질 진단, 해양환경/생물위해성 평가, 저감/처리기술 개발에 활용한국해양과학기술