Multi-stage volcanic eruption of Seongsan Ilchulbong tuff cone, Jeju Island

국문 초록 (Abstract)

성산일출봉은 천해역에서 상승하는 마그마가 바닷물과 만나 폭발적으로 분출하면서 만들어진 섯치형(Surtseyan) 응회구로서, 오랜 기간 파도에 의해 침식되어 현재의 형태를 갖게 되었다. 기존에는 일회성 분출로 형성된 단성화산체로 알려졌으나, 최근 연구결과 응회구 내부의 층리방향, 불연속면, 침식구조, 화학 성분변화 등을 근거로 성산일출봉 분출 이전에 또 다른 화산활동이 있었을 것으로 제기되고 있다. 이러한 화산활동의 추가 증거를 찾고 형성과정을 재구성하기 위하여 이 연구에서는 성산일출봉 주변 해역의 다중빔 음향측심을 통한 해저지형 분석, 스파커(Sparker) 탄성파 지층탐사 자료에 대한 층서분석, 그리고 해상시추 코어 시료에 대한 화학조성 및 연대분석을 실시하였다. 해저지형 분석 결과 성산일출봉에서 동남쪽으로 약 600 m 떨어진 해저에서 원탁형의 돌출지형이 확인되는데, 해상시추를 통해 이곳에서는 응회암, 스코리아, 용암 등 다양한 화산 기원의 암석이 회수되었다. 이러한 지형의 층서와 지형적 특징은 이것이 성산일출봉보다 먼저 형성된 화산분화구의 잔재이며, 일련의 화산활동 과정에서 마그마 공급 화도가 서쪽으로 이동되면서 현재의 일출봉은 두 개의 중첩된 분화구로 이루어지게 되었음을 지시한다. 이와 같은 해석 결과에 기초하여 성산일출봉의 형성 과정을 재구성해 보면 다음과 같다. 지금으로부터 약 6,700년 전 이후에 동일 화도를 통해 일어난 두 번의 연안역 수성 분출로 초기 화산체가 형성되었다(Stage I, II). 점차 초기 분화구 주위에 화산분출물이 두껍게 집적되면서 분화 양상은 수성 분출에서 마그마성 분출로 전이되었으며, 그 결과 분화구 내부에 분석구와 용암연이 발달하였다(Stage III). 이후 마그마는 북서쪽의 새로 형성된 화도를 따라 상승하여 기존 화산체의 측면에 새로운 응회구가 형성되면서 3개의 화산체가 중첩된 복합 화산체가 지금으로부터 5,000년 전 이전에 완성되었다(Stage IV). 마지막 분출 이후, 외해 쪽에 놓인 화산체의 상당 부분은 파도에 의해 침식되어 버리고 화산체는 축소되어 현재의 성산일출봉으로 남게 되었다(Stage V).

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Seongsan Ilchulbong is a Surtseyan-type tuff cone that was created by explosive interactions of ascending magma and shallow seawater. Its current form is the result of erosion by waves for a long period of time. Previously, it was presumed to be a monogenetic volcano created by a single eruption, but recent research shows that there might have been earlier volcanic activity whose eruptive products have been removed by wave erosion, based on the bed attitude, unconformity or erosion surface, and chemical composition changes in the tuff cone. In order to find additional evidence of these volcanic activities and reconstruct the formation process, this study conducted an analysis of seafloor topography using multibeam echosounder, seismic stratigraphy using Sparker subbottom profiler, and chemical analysis and age dating of the core samples obtained through offshore drilling. A circular and flat terrace-like terrain was found by precise seafloor topographical exploration approximately 600 meters southeast of Seongsan Ilchulbong Peak. Diverse volcanic rocks such as tuff, scoria, and lava were retrieved by offshore drilling. The submarine topography and volcanic stratigraphy of the terrain suggest that the terrain is the remnant of a volcanic crater that formed earlier than the current Seongsan Ilchulbong, and that Ilchulbong comprises two superposed craters, of which the vents migrated westward during the eruption. Base on the above interpretations, the formation of Seongsan Ilchulbong can be reconstructed as follows. First, an earlier volcanic edifice was produced by hydrovolcanic activity through the same vent after about 6,700 years ago (Stage I, II). As thick volcanic products accumulated around the initial vent, the eruption style transitioned from hydrovolcanic to magmatic activity, forming a scoria cone and lava pond inside the crater (Stage III). Afterwards, magma rose through a new conduit to the northwest of the earlier crater and formed a new tuff cone on the flank of the earlier volcanic edifice, forming a composite tuff cone with three overlapping volcanic bodies prior to about 5,000 years ago (Stage IV). After the last eruption, a significant part of the volcanic edifice was removed by wave erosion, resulting in the current Seongsan Ilchulbong (Stage V).

목차 (Table of Contents)

• 요약
• ABSTRACT
• 1. 서언
• 2. 지질 개요
• 3. 연구 재료 및 방법
• 4. 연구 결과
• 5. 토의
• 6. 결론
• REFERENCES