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[분야: 기타]

중국과학원 해양연구소(IOCAS), 태평양 지각 판 섭입이 중생대 이래 중국 동부 지역의 암석권 진화에 미친 영향 규명

게시일: 2021-06-04     출 처: www.qdio.cas.cn

  최근, 중국과학원 해양연구소(IOCAS) 쌰오웬웬(소원원, 肖媛媛) 연구팀의 순푸(손보, 孙普) 연구원은 국제 학술지인 Earth-Science Reviews에 ‘Eastern China continental lithosphere thinning is a consequence of paleo-Pacific plate subduction: A review and new perspectives’라는 논문 발표를 통해 태평양 지각 판 섭입이 중생대 이래 중국 동부 암석권의 감소와 증가, 마그마 활동, 암석권과 연약권 간 경계면 성질 등에 미치는 중요한 영향을 밝혀냈다.
 
  남북 중력선(North-South Gravity Lineament : NSGL)을 경계로 중국 동부의 지형, 지각 두께, 부우게 중력 이상(Bouguer Gravity Anomaly), 암석권 두께는 서부와 상당한 차이가 존재하며, 이는 중생대 시기 중국 동부 암석권의 감소와 연관되는 것으로 인식되고 있다. 모의 실험에 따르면 섭입된 고(古) 태평양 지각 판에서 발생한 물이 강성하고 건조하며 오래된 대륙의 암석권 맨틀(mantle)에 들어가면 맨틀의 점성을 1~2 자릿수로 낮추고, 소성(plasticity)의 연약권 맨틀로 전환시켜 암석권 맨틀의 감소를 초래했다. 또한 암석권의 감소는 높은 dT/dP의 가파른 지열구배(geothermal gradient)를 발생시켰고, 동시에 물의 유입은 감람암의 고체상선(solidus)을 낮추어 감람암의 부분적 용해를 유도하였으며, 이러한 내용은 중생대 시기 광범위한 마그마 활동을 설명하는 근거가 되었다.
 
  ~110Ma 전후 맨틀 유도 용융체(mantle-derived melt) 성분의 상이성, ~90Ma 화강암질 마그마 활동의 정지 및 90-40Ma 간의 드문 화산 활동은 고 태평양 지각 판이 ~90Ma에 섭입될 시 정지한다는 것을 시사했다. 직접적인 결과로는 상부 맨틀 중 수분 함량의 감소가 연약권 최상층의 점성을 증가시켰고, 암석권 맨틀로 그 성질을 전환시켰으며, 암석권에서는 하부 증식과 두께 증가가 발생하였다. 90-40Ma사이의 맨틀 유도 용융체 연령 하락에 따라 증대한 FeO와Dy/Yb 함량, 낮아진 SiO2/MgO와 중희토(예: Lu) 함량은 이 기간에 증가한 용융체 추출 깊이 및 낮아진 부분 용융 정도와 일치했다.
 
  현재 중국 동부의 암석권-연약권 맨틀 경계(LAB)는 각섬석 탈수 고체상선(solidus of amphibole dehydration)으로 지열구배(~60mW/m2)와 ~90km 구간에 걸쳐 교차하며, 중국 동부 대부분 지역 80-100km 구간의 LAB 깊이와 일치한다. 그리고 90km의 심도를 초과하면, 농축 휘발성 물질과 불호정성원소의 초기 용융체가 나타나는데 이는 중국 동부 연약권 상부 지진파 저속도층(LVZ)의 존재 뿐만 아니라, 중국 동부 신생대 현무암의 성분 농축 특성까지 설명할 수 있다.
 
중력 경도 구역을 경계로 한 중국 동·서부의 지형, 지각 두께, 부우게 중력 이상, 암석권 두께의 차이
 
모의 실험 결과, 10-200 ppm의 물을 넣으면 암석권 맨틀 점성을 약화시키고, 연약권 맨틀의 성질을 소성으로 전환시켜 암석권의 두께를  얇아지게 한다.
 
중국 동부의 상부 맨틀 열동역학 모델
 
90-40Ma 현무암의 연령 하락에 따른 성분 변화
 
  논문 정보: Sun, P.*, Guo, P. and Niu, Y.*, 2021. Eastern China continental lithosphere thinning is a consequence of paleo-Pacific plate subduction: A review and new perspectives. Earth-Science Reviews. Online: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825221001811?via%3Dihub
 
[키워드: 중국과학원 해양연구소(IOCAS), 태평양 지각 판 섭입, 중생대 이래 중국 동부 암석권 진화, 남북 중력선(North-South Gravity Lineament : NSGL), 지열구배(geothermal gradient), 맨틀]
 
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