Investigation of Subsurface Structure of Cheju Island by Gravity and Magnetic Methods

중력 및 자력 탐사에 의한 제주도 지질구조 연구

The geologic structure of the Cheju volcanic island has been investigated by analyzing the gravity and magnetic data. Bouguer gravity map shows apparent circular low anomalies at the central volacanic edifice, and the maximum difference of the anomaly values on the island appears to be 30 mgal. The subsurface structure of the island is modeled by three-dimensional depth inversion of gravity data by assuming the model consists of a stacked grid of rectangular prisms of volcanic rocks bounded below by basement rocks. The gravity modeling reveals that the interface between upper volvanic rocks and underlying basement warps downward under Mt. Halla with the maximum depth of 5 km. Magnetic data involve aeromagnetic and surface magnetic survey data. Both magnetic anomaly maps show characteristic features which resemble the typical pattern of total magnetic anomalies caused by a magnetic body magnetized in the direction of the geomagnetic field in the middle latitude region, though details of two maps are somewhat different. The reduced-to-pole magnetic anomaly maps reveal that main magnetic sources in the island are rift zones and the Halla volcanic edifice. The apparent magnetic boundaries inferred by the method of Cordell and Grauch (1985) are relatively well matched with known geologic boundaries such as that of Pyosunri basalt and Sihungri basalt which form the latest erupted masses. Inversion of aeromagnetic data was conducted with two variables: depth and susceptibility. The inversion results show high susceptibility bodies in rift zones along the long axis of the island, and at the central volcano. Depths to the basement are 1.5~3 km under the major axis, 1~1.5 km under the lava plateau and culminates at about 5 km under Mt. Halla. The prominent anomalies showing N-S trending appear in the eastern part of both gravity and magnetic maps. It is speculated that this trend may be associated with an undefined fault developed across the rift zones.

중력 및 자력 탐사자료를 분석하여 제주도의 지지구조를 연구하였다. 부우게 중력이상도에서 섬 중앙의 한라산체에서 뚜렷한 원형의 저이상이 나타나며, 이상값의 차이는 최대 30 mgal 로 나타났다. 지하지질구조 모델링을 위하여 기반암 상부에 위치하는 화산암체를 각주로 나누어 중력자료의 삼차원 심도역산을 실시한 결과, 화산암의 기저면은 한라산 아래로 휘어지며 최대 깊이는 5 km 정도에 이른다. 자력자료로는 항공탐사자료와 육상탐사자료를 함께 이용하였다. 이들로부터 구한 자력이상도는 다소의 차이는 보이나 전체적으로는 중위도 지방에서 지구자기장의 방향으로 자화된 자력이상체로 부터 야기되는 전형적인 이상의 형태를 보인다. 자극변환을 한 이상도를 보면 섬의 주된 자력원은 장축을 따라 발달하는 열곡대와 한라산체로 나타난다. Cordell과 Grauch (1985)의 방법으로 구한 자력원의 경계는 표선리 현무암과 시흥리 현무암과 같은 비교적 최근에 분출된 화산암의 경계와 잘 일치한다. 자력모델링은 심도와 대자율을 두 변수로 취하여 항공탐사자료의 삼차원 역산을 수행하였다. 역산 결과, 높은 대자율을 가지는 화산암은 열곡대와 중앙화산체에서 나타나며 기반의 심도는 장축을 따라서는 1.5~3 km, 용암대지에서는 1~1.5 km 정도로 나타나며, 한라산 하부에서 최대 5 km로 나타난다. 중력과 자력이상도 모두에서 나타나는 동부 지역의 남북 방향의 이상은 지질도 상에서는 확인되지 않는 단층 또는 파쇄대에 의한 것일 가능성이 있다.