<사진. 굴삭지점
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

지구심부탐사선에 의한 오키나와 트로프 열수성 퇴적물 굴삭

독립행정법인 해양연구개발기구는 전략적이노베이션창조프로그램의 과제 “차세대 해양자원 조사 기술”에서 해양자원의 성인(成因)에 관한 과학적 연구의 일환으로서 오키나와 해역에서의 과학 굴삭 조사를 실시하였다.

비활동적인 광상 및 과거에 열수활동을 종료하고, 퇴적물에 덮여 있는 해저면에 노출되지 않은 광상의 과학적 성인론을 확립하기 위한 제1단계로서 이베야(伊平屋) 북해구의 해저 및 광체와 그 기원이 되는 해저 밑 열수역 분포의 파악을 목적으로 한 지구 심부탐사선에 의한 과학 굴삭 조사를 실시하였다.

2010년 IODP에 의한 과학굴삭조사에 의해 발견된 해저 밑 열수와 2012년부터 2013년에 걸쳐 동일 해역에서 새롭게 발견된 열수 분출 지역을 포함하도록 해구전역을 대상으로 한 6개 지점에서 굴삭 동시 검층을 수행하여 이베야 북해구의 해저 밑 열수의 분포와 지층물성 데이터를 입수하였다.

본 연구항해는 “차세대 해양자원조사기술”에 참가하는 독립행정법인 산업기술종합연구소, 독립행정법인 국립환경연구소 및 해저자원연구개발센터를 중심으로 한 멤버가 승선하였다.

(1) 이베야 북해구의 해저 밑 열수역 분포의 파악
이베야 북해구는 작은 화산체가 모인 직경 8km 정도의 높이이며, 여기서의 열수역은 해구의 정상부를 종단하는 것처럼 배열되어 있으나, 본 조사에 의해 이베야 북오리지널 사이트, 이베야 북나츠사이트, 이베야 북아키사이트 등 3개의 열수 분출지역이 이베야 북해구 전역에 걸쳐 큰 열수 덩어리를 형성하고 있을 가능성을 나타냈다. 그 규모는 반사법 지진탐사 데이터와 이번에 수행한 굴삭 동시 검층데이터와의 대비 및 코어시료에 의한 지층 구성물질의 조사에서 이베야 북오리지널 사이트에서의 열수 덩어리가 동서로 2km 이상, 남북으로 3km 정도로 추정되며, 오키나와해역에서 발견된 최대 열수역이라고 생각된다.

(2) 상세한 굴삭 동시 검층데이터의 취득과 해저 밑에서 형성 중인 광석시료의 채취
해저열수 활동 중심에서 주변부에 걸쳐 6개 지점에서 굴삭동시검층을 수행하고, 굴삭동시검층이 해저하 열수정체를 규정하는 캡락구조(열수를 포함하는 지층을 투수성이 낮은 지층을 덮어 열수의 상방이동을 방지하는 구조)와 열수 변질대의 분포, 그리고 해저 밑의 열수류로를 고정밀도로 추정할 수 있는 방법이라는 것을 밝혀내었다.

또한 굴삭 동시 검층공의 물성데이터와 근접한 굴삭공에서 취득한 코어시료를 대비함으로써 굴삭 동시 검층 데이터로부터 예상된 해저 밑 열수 덩어리와 열수변질대의 분포를 실제로 확인한 것뿐만 아니라 굴삭 동시 검층데이터에서 추정된 해저 밑 열수광상의 모체가 되는 황화 광물 밀집층을 실제로 시료로서 얻는 데 성공하였다. 그 결과는 유전개발로 이용되어 온 굴삭 동시 검층이 해저 밑 열수광상의 개발에 응용 가능한 새로운 도구가 될 가능성을 나타낸 것이다.

(3) 굴삭지점에서의 사전 환경 베이스라인 데이터의 수집
굴삭 예정지점의 주변에 탐사선에 탑재한 무인탐사기에 의한 비디오 영상 기록과 관찰, 퇴적물 시료의 채취, 센서에 의한 온도계측을 수행하였다. 또한 표층환경의 상황을 해석하기 위해 해수를 채취하여 보존함과 함께 식물 플랑크톤의 생식상황을 선상실험실에서 관찰하였다.

SIP과제 “차세대 해양자원조사기술”로 지금까지 얻은 코어시료와 지층물성 데이터 등의 상세한 해석을 추진함으로써 이베야 북해구의 해저 밑 열수역의 전개를 과학적으로 밝혀냈으며, 해저 밑 광체 형성과정을 장기적으로 조사하기 위한 관측장치를 굴삭공에 설치하는 등 그 발달 메커니즘과 열수광상 형성과의 관계에 대하여 연구를 추진하였다. 또한 선박과 탐사기에 의한 해저 열수역의 탐사와 이번 연구에서 가능성이 나타난 새로운 해저 밑 열수활동과 광상의 탐사기술을 조합함으로써 유망해역의 범위 축소에 유효한 방법론을 개발, 확립하는데에 노력하였다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr