"울릉도는 활화산…백두산과 동일한 맨틀에서 기원"

서울대

울릉도 샘물에서 화산가스 기포가 생성되고 있다. 서울대 제공.

울릉도 지하수에 녹아있는 가스 성분은 상부 맨틀이 섞인 마그마에서 기원한 화산가스라는 사실이 확인됐다. 울릉도가 현재 눈에 띄는 화산활동을 하고 있지는 않지만 활화산이라는 근거라는 분석이다. 또 울릉도와 백두산이 거의 동일한 맨틀 성분에서 기원했다는 사실도 확인됐다.

서울대는 지구환경과학부 화산학·휘발성 성분 연구실이 울릉도 화산체의 균열대에서 배출되는 지하수에 용존된 가스 성분을 최초로 분석해 그 결과를 국제학술지 ‘수문학 저널’에 14일 게재했다고 20일 밝혔다. 

울릉도는 동해에 위치한 화산섬이다. 현무암, 조면암 등 화산암으로 구성돼 있으며 백두산, 제주도와 함께 국내 활화산으로 분류된다.  

신생대 마이오세에 동해가 확장되면서 한국, 중국 등 북동아시아 지역은 일본 섭입대로부터 멀어져 판내부 환경이 됐다. 이때부터 북동아시아의 화산활동은 일본 화산활동과 구분됐다. 

연구팀에 따르면 울릉도 화산가스의 헬륨동위원소 성분은 백두산과 마찬가지로 대륙하부 암석권 맨틀(SCLM)의 영향을 받는다. 일본 섭입대에서 배출되는 헬륨은 연약권 맨틀(MORB)의 영향을 받는다는 점에서 차이가 있다. 

북동아시아 판내부 화산에서 배출되는 이산화탄소의 기원도 일본 섭입대에서 배출되는 이산화탄소와 차이가 있다. 일본 섭입대는 탄산염이나 유기 퇴적물의 유입으로 이산화탄소의 기원이 다양한 반면, 북동아시아 판내부 화산은 상대적으로 균질한 기원의 이산화탄소가 배출된다. 
 
울릉도의 헬륨 및 탄소동위원소 성분은 백두산과 유사했다. 두 화산이 거의 동일한 맨틀 성분에서 기원했음을 시사한다. 연구팀은 “판의 두께가 얇아진 북동아시아 지역에서 하부의 연약권 맨틀이 상승해 상부에 있는 암석권 맨틀과 상호작용해 마그마를 생성하는 것으로 보인다”고 설명했다. 

이어 “울릉도 화산가스를 분석한 이번 연구는 울릉도 아래에 마그마가 존재함을 의미한다”며 “동해의 유일한 맨틀 기원 물질이 배출되는 통로로써 향후 지구의 심부탄소순환을 이해하기 위한 연구적 가치가 크다”고 덧붙였다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]