울릉도 화산가스 성분, 백두산과 동일 기원…"언제든 마그마 분출 가능"

서울대 이현우 교수 연구팀 규명…헬륨·탄소 동위원소 유사

활화산으로 분류되는 울릉도 화산체 화산가스 성분이 백두산과 같은 맨틀대라는 주장이 제기됐다.

서울대학교는 지구환경과학부 화산학·휘발성 성분 연구실(이현우 지구환경과학부 교수)이 울릉대 화산체의 균열대에서 배출되는 지하수 내 용존된 가스 성분을 분석한 결과 상부 맨틀이 용융된 마그마에서 기원한 화산가스라는 것을 규명했다고 20일 밝혔다.

연구결과는 국제학술지 '저널 오브 하이드롤로지'(11월14일자)에 온라인으로 게재됐다.

서울대 이현우 교수(오른쪽) 연구팀이 울릉도 도동 약수에서 화산가스 샘플을 채취했다. (사진=서울대)

이현우 교수는 "울릉도 화산체가 3천년 전 분화했다"며 "당장은 분화할 조짐이 없지만, 언제든 마그마가 분출해도 전혀 이상하지 않은 상황"이라고 말했다.

화산가스는 이산화탄소가 주 성분이다. 화산이 분화할 때 비활성 기체인 헬륨이 이산화탄소와 함께 배출된다. 이때문에 화산 전문가들은 이를 화산가스 기원 규명에 활용한다.

연구팀은 "울릉도 화산가스의 헬륨동위원소 성분이 백두산과 마찬가지로 대륙하부 암석권 맨틀(SCLM) 영향을 받고 있는 것으로 확인됐다"고 말했다.

이 교수는 "이는 울릉도, 백두산이 판내부 환경에서 아직 두껍게 남아있는 암석권 맨틀의 영향을 받는 다는 의미"라고 설명했다.

연구팀은 일본과 달리 울릉도 및 북동아시아 판내부 화산에서는 상대적으로 균질한 기원의 이산화탄소가 배출된다는 것. 울릉도 화산가스 분석 결과 백두산과 헬륨 및 탄소동위원소 성분이 매우 유사하다는 것도 확인했다.

두 화산이 거의 동일한 맨틀성분으로부터 기원했다는 의미다.

우달리안치(WDC), 백두산(MTB), 울릉도(UL)를 포함한 신생대(홀로세) 판내부 화산 지역들의 온천, 지하수 및 분기공에서 측정된 화산가스의 헬륨동위원소(Rc/Ra) 비율과 이산화탄소의 탄소동위원소 값의 분포를 나타내는 도표. 진한 회색 영역이 헬륨동위원소 상부 연약권 맨틀 값이다.

이 교수는 "한반도를 포함한 북동아시아 지역에서 현재 판의 두께가 상대적으로 얇아진 지역들이 나타난다"며 "이 영역 내에서 하부의 연약권 맨틀 상승이 일어날 수 있고 상부에 남아있는 암석권 맨틀과의 상호작용으로 현재 울릉도를 포함한 백두산 등의 활화산에 대한 마그마를 생성한다고 볼 수 있다"고 말했다.

이 교수는 "현재 울릉도 아래 심부에 마그마 존재를 예상한다"며 "울릉도 화산체는 동해의 유일한 맨틀 기원의 물질이 배출되는 통로로써 향후 지구의 심부탄소순환을 이해하기 위한 연구적 가치가 크다"고 덧붙였다.