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- 5천만 년 전, 해저에서 뜨거운 큰 화산 폭발 중에 형성
- 마그네슘과 스칸듐의 비율은 상당히 높고 철, 티타늄, 아연의 비율은 상당히 낮아

새로운 유형의 암석 발견
태평양의 깊은 시추로 다른 곳에서는 볼 수 없었던 현무암 형태를 발굴했다.

독특한 발견 :
일본 서부의 깊은 시추공에서 새로운 유형의 암석이 발견됐다.
이 암석은 이전에는 볼 수 없었던 특성을 갖고 있다. 이것은 5천만 년 전에 이 지역에서 섭입이 시작될 때 일어났던 것과 함께 특히 뜨겁고 큰 화산 폭발 중에 형성됐다.
과학자들은 이 현무암에 특이한 광물학적 및 화학적 구성을 부여했다.
저널 "Nature Communications"에 보고된 내용이다. 

▲ 새로운 유형의 현무암의 얇은 부분-태평양 해저 약 1.5km 아래에서 발견됐다. © EXP 351 Science Team

현무암은 지구상에서 가장 흔한 암석이다.
그들은 지구 맨틀에서 녹은 암석이 화산 활동을 통해 표면으로 침투할 때마다 생성된다.
섭입 지역을 따라 화산에서, 하와이나 호주에서와 같은 핫스팟 화산 분출 동안, 특히 많은 양의 바다 능선에서 발생한다. 우리 지구의 전체 해양 지각은 지구의 역사 과정에서 형성된 현무암으로 구성돼 있다. 원산지와 위치에 따라 다양한 현무암은 화학적 및 광물학적 구성이 약간 다르다.

해저 1.5km

최근 퀸다오(Qindao)에 있는 중국 과학원의 헤 리(He Li)와 연구자들은 이전에 알려진 어떤 클래스에도 맞지 않는 유형의 현무암을 발견했다.
"이 암석은 우리가 알고 있는 다른 현무암 암석과는 다르다"고 리즈 대학의 공동저자 이반 사보브(Ivan Savov)는 말한다. "그들은 달의 현무암과 지상의 현무암만큼 잘 알려진 지구의 해양 지각과 많이 다르다."

▲ a. clinopyroxene (Cpx) 및 plagioclase (Pl) 결정 (교차 극성)을 포함하는 subunit 1c (78R3 21–25)의 중간 입자 현무암. b. 소단위 1e의 미세한 현무암 (84R1 84–87), 작은 결정의 클리노피록센과 사장석 (교차 극성). c 스피넬의 후방 산란 전자 이미지; 빨간색 점선 내의 어두운 색은 백반 스피넬 (Sp)이다. 빨간색 점선 바깥 쪽의 밝은 색은 대칭 자철광 (Mt). d c에 표시된 동일한 스피넬의 투과광 이미지, 빨간색은 Al이 풍부한 코어이며 불투명 한 경계는 자철광이다. e 적색 파선 바깥 쪽의 자철광이 풍부한 테두리로 둘러싸인 스피넬, Al이 풍부한 코어의 후방 산란 이미지. (출처: 관련 논문 Basalt derived from highly refractory mantle sources during early Izu-Bonin-Mariana arc development)

연구진은 일본 서부 태평양 지역의 국제 해양 시추 프로그램(IODP)의 일환으로 추출된 드릴 코어에서 새로운 암석을 추적했다. 드릴 코어는 선사 시대 화산호에서 그리 멀지 않은 심해 지역인 아마미산 카쿠 분지의 바닥 아래 1.5km 이상까지 도달했다.
새로 발견된 현무암은 1,460 미터의 퇴적암 아래에서 발견됐다.

화학적, 미네랄적 구성 달라

과학자들이 이 깊은 현무암을 화학적으로 조사했을 때 놀라운 사실을 발견했다.
부분적으로는 유리와 같고 부분적으로 결정질인 어두운 암석에는 이전에 알려진 현무암에 대해 비정형적인 화학적 조성을 가진 미네랄이 포함되어 있다.
마그네슘과 스칸듐의 비율은 상당히 높고 철, 티타늄, 아연의 비율은 상당히 낮다.
“이 현무암은 전 세계적으로 비교했을 때 경질 희토류 금속 함량이 극히 낮다”고 Li와 그의 팀은 보고했다.

▲ 이지도는 드릴 코어의 추출 지점과 주변 지각 구조를 보여준다. © Li et al., / Nature Communications, CC-by-sa 4.0

심해 현무암의 광물학적 특성도 이례적

이것은 전형적인 현무암 광물인 plagioclase, clinopyroxene, olivine 및 spinel을 포함한다. "그러나 이 샘플의 스피넬은 중앙 바다 능선, 화산 아치 및 섬의 현무암과 큰 화성 지역의 선구자와는 상당히 다른 독특한 구성 범위를 가지고 있다."라고 연구원들은 말했다.

원시 해저의 분화

따라서 일본 해저에서 발견된 암석은 이전에는 알려지지 않은 새로운 종류의 현무암을 나타낸다. "우주 탐사를 통해 발견한 것에 놀라운 것처럼 우리 지구에서도 여전히 우리 스스로 발견할 것이 많다는 것을 보여준다"고 Savov는 강조했다.

새로 발견된 현무암의 특성으로부터 과학자들은 이 암석이 5천만 년 전에 일본 서부의 섭입 지역에서 매우 뜨거운 분출로 형성되었을 것이라고 결론지었다.
그 당시 해저에서 격렬한 분출이 발생해 맨틀 상부에서 표면으로 많은 양의 용암이 떠올랐다.
“이제 우리는 이러한 유형의 암석이 언제 어디서 형성되었는지 알았으므로 이러한 해저 분출에서 형성된 다른 암석도 다시 살펴볼 것이다. 이것은 현무암 형성에 대한 우리의 지식을 확장할 것이다.”
(Nature Communications, 2021; doi : 10.1038 / s41467-021-21980-0)
출처 : University of Leeds

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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