제주도 월정리 해안 시추공의 층서분석

1. 서 론

제주도의 화산활동사는 크게 수성분출과 관련된 서귀포층 형성시기와 그 이후 육상분출시기로 구분된다(Koh et al., 2013). 서귀포층은 이 층에서 산출되는 고생물 연구와 더불어 상위에 발달된 용암류에 대한 절대연대 및 고지자기 분석을 종합하여 약 1.88~0.4 Ma에 형성된 것으로 연구된 바 있다(Yi et al., 1995; Kim and Lee, 2000). 아울러 육상분출은 최근 연구에서 화산분출물 하부의 고토양을 대상으로 방사선탄소연대 및 광여기루미네선스연대 분석을 수행하여 3.8 ka까지 일어났던 것으로 밝혀졌다(Ahn, 2016). 이러한 화산활동 과정에서 수많은 분화구로부터 화산분출물이 방출되었으며, 화산활동 휴지기 동안에는 침식과 퇴적에 의한 퇴적층과 고토양층 등이 화산분출물 사이에 협재되었다(Jeong et al., 2015; Koh et al., 2017). 특히, 제주도를 구성하는 용암류의 대부분은 현무암질 용암류로서, 대체로 평균 2~3 m의 두께로 누층구조를 이룬다(Koh et al., 2017). 따라서 제주도의 형성과정에서 분출된 용암류를 비롯한 화산분출물의 상당 부분은 지하에 존재하고 있기 때문에, 제주도의 화산활동에 관한 연구는 지하의 구성암석과 지층에 대한 연구가 포함되어야 한다(Koh et al., 2005). 그러나 초창기에 수행된 제주도의 화산층서, 암상분포 등에 관한 연구(Haraguchi, 1931; Lee, 1982; Park, 1994; Park et al., 1998, 2000a, 2000b, 2000c)의 대부분은 지표에 노출된 노두를 중심으로 이루어졌거나, 시추코어의 분석 기준이 다소 객관적이지 못한 상태로 수행됨으로서, 지하의 지질현상을 제대로 반영하지 못한 한계를 내재하고 있다.

한편, 제주도 시추코어에 대한 지질주상도 작성은 1970년 농업진흥공사의 제주도 지하수 조사사업에서부터 이루어지기 시작하였으나, 시추심도의 부족으로 인하여 지하지질을 파악하는데 어려움이 있었다(Oh et al., 2000). 1980년대 말부터 제주도의 일부 지역에서 온천탐사 심부시추가 진행되면서 화산암체 하부의 심부지질 구조가 새롭게 밝혀지는 계기가 되었으며(Koh, 1997), 2001년도부터 제주특별자치도에서 제주도 일원 50여개 지점을 대상으로 해수침투 감시관측망 구축사업의 일환으로 해수면 하 150 m까지 시추가 진행됨으로써, 천부의 화산암뿐만 아니라 화산암 하부에 발달된 서귀포층과 U층에 대한 보다 많은 지질학적 정보가 축적되었다(Sohn et al., 2008; Jeon et al., 2013; Koh et al., 2013; Jeong et al., 2016). 그러나 그동안 진행된 시추코어에 대한 연구의 대부분은 구성 암석을 화산암과 퇴적암으로 단순 구분함과 아울러, 용암류 사이에 분포하는 퇴적층 또는 퇴적물에 대한 퇴적학적 연구가 미흡하여 전반적인 환경변화와 이에 접목된 화산활동 및 퇴적활동 특징의 규명이 다소 미진한 실정이다.

이 연구에서는 제주도 동부지역의 광역지하지질구조 해석을 위한 시작 단계로 최근에 월정리 해안지역에서 회수된 시추코어를 대상으로 육안관찰, 광물분석, 암석화학분석, 물리검층자료 대비 등 다양한 분석을 수행하였고, 도출된 분석결과들을 통해 시추코어 기반의 지하층서체계가 어떻게 설정될 수 있는지를 확인하기 위한 선행연구를 수행하였다.

2. 제주도 지질 개요

제주도의 지형은 해발 1,950 m 높이의 한라산이 섬의 중앙에 위치하고 있으며, 정상부를 기준으로 남-북 사면은 경사가 급한 반면 동-서 사면은 상대적으로 완만한 경사를 이루고 있다. 이 같은 지형의 발달은 구성 암석의 물리적 특성의 차이로부터 비롯된 것으로서, 남-북 사면은 주로 점성이 높은 아아 용암류가 주를 이루는 반면, 동-서 사면은 점성이 낮은 파호이호이 유형의 용암류가 지배적으로 분포하는데서 비롯되었다(Park et al., 1998).

제주도의 지질층서는 Haraguchi (1931)를 시작으로 Won (1976), Lee (1982), Lee and Kim (1991), Koh (1997), Park et al. (1998, 2000a, 2000b, 2000c), Oh et al. (2000), Sohn and Park (2004), Yoon and Chough (2006), Sohn et al. (2008), Sohn and Yoon (2010), Koh et al. (2013) 등 여러 연구자들에 의해서 연구가 수행되었다. 이전의 연구들을 종합하면, 제주도의 기반암은 해수면 하 155~312 m 깊이에서 발견되고 있으며, 화강암류와 화산쇄설암류로 구성되어 있다. 그 위를 미고결 퇴적층인 U층이 평균 150 m 두께로 피복하고 있는데, U층은 제주도 화산활동이 일어나기 이전에 퇴적된 것으로 해석되고 있으며, 대부분이 점토와 세립질 모래로 이루어져 있고 굳어있지 않은 상태이다. U층 시료에 대한 점토광물 분석연구에 따르면, U층은 대부분 석영과 장석으로 이루어져 있고 교결물질인 스멕타이트(smectite)가 다소 결여된 것으로 보고되었다(Koh, 1997). 그러나 최근 연구에 따르면(Jeong et al., 2016), 화산유리와 스멕타이트는 서귀포층 노두의 일부 구간에서도 결핍된 특징을 보이기 때문에 단순히 해당 물질의 유무만으로 U층을 정의하는 것은 신중을 기할 필요가 있다고 보고 있다. U층의 상부는 천해환경에서 일어난 화산활동으로부터 기원된 화산쇄설물과 화산활동 휴지기에 쌓인 해양퇴적물로 이루어진 서귀포층이 놓여 있으며, 이 층의 지질시대는 1.88~0.4 Ma로 알려져 있다(Yi et al., 1995; Kim and Lee, 2000; Sohn and Park, 2004). 서귀포층은 제주도 화산활동의 초기단계를 반영하는 지층으로 간주되고 있으며, 퇴적기간 동안 알칼리 현무암 및 조면암질 용암류를 분출시킨 화산활동이 국지적으로 진행된 것으로 보고되었다(Brenna et al., 2012; Koh et al., 2013). 서귀포층 상부를 덮고 있는 용암류는 대체로 40만 년 이내의 절대연대를 나타내나, 서귀포층 직상부의 용암류 연대는 대체로 북부와 서부지역은 30~40만 년, 동부지역은 10~20만 년의 연대를 갖는다(Koh et al., 2013). 이들 용암류는 45~66 wt.%의 SiO₂ 함량 범위를 갖는 알칼리현무암, 조면현무암, 현무암질 조면안산암, 조면안산암, 조면암의 알칼리 계열의 암류와 전이질 현무암과 비알칼리암류인 톨레이아이트질 현무암과 톨레이아이트질 안산암으로 구성된다(Park and Kwon, 1993; 1996; Tatumi et al., 2004; Chang et al., 2006; Koh et al., 2017). 아울러 화산활동이 일시적으로 중단된 시기에 침식과 퇴적작용이 국지적으로 진행되면서, 용암류 사이에는 퇴적층 또는 고토양층이 다양한 깊이에서 발견된다(Son and Lee, 1998; Brenna et al., 2015; Ahn and Hong, 2017; Koh et al., 2017).

한편, 제주도에는 약 370여개의 소화산체들이 산재되어 있는데, 이들의 대부분은 분석구(scoria cone)이고 성산 일출봉, 수월봉, 당산봉 등은 응회구(tuff cone)로서 해안을 따라 분포한다. 송악산을 비롯한 몇 개의 소화산체는 응회환(tuff ring)과 분석구가 공존하는 복합화산체(complex volcano)의 형태로 나타나기도 한다(Sohn et al., 2003).

3. 연구자료 및 분석 방법

연구대상 시추코어는 제주도 동부지역 월정리 해안에서 남서쪽으로 약 150 m 떨어진 지점(표고 5 m)에서 97 mm 구경으로 심도 130.5 m까지 회수되었다(그림 1, 2). 실제 얻어진 코어의 길이는 약 97 m로 총 굴착구간에 대해 75% 정도의 코어 회수율(test core recovery)를 보인다. 시추가 종료된 이후에는 한국지질자원연구원(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, KIGAM)에서 물리검층을 실시하여 2~101 m 구간에 대한 감마선(gamma-ray), 전기전도도(conductivity)자료가 취득되었다.

Fig. 1.

Location of study area and drilling sites. White star is analyzed in this study and white circles are drilling sites where OPTV logging data are collected.

Fig. 2.

Simplified lithostratigraphy of drilling core.

획득된 시추코어는 1차적으로 육안관찰을 실시하여 암상(화산암-퇴적암)의 변화가 나타나는 구간을 구분하였다. 그리고 화산암이 나타나는 구간에서는 기공의 발달양상(크기, 형태, 함량의 변화), 색상, 불연속면과 같은 세부적인 암상특성을 관찰하여 이들의 공통된 변화 양상을 파악하고 이를 근거로 용암류 유동단위를 세분하였다. 또한 시추공 물리검층 자료(감마선, 전기전도도)는 구분된 암상 또는 세부 유동단위와의 상관관계를 파악하기 위해 비교 분석하였다.

이와 더불어 구분된 세부 유동단위들의 암석화학적, 광물학적 특징을 살펴보기 위해 18개의 용암류 유동단위 시료에 대해 경상대학교 공동실험실습관에서 보유하고 있는 Bruker사의 S8 Tiger모델을 사용하여 X-선 형광(X-ray fluorescence, XRF)분석을 수행하였다. 이를 통해 얻어진 10개의 주원소(major element) 함량값은 IUGS (International Union of Geological Sciences)에서 제안된 실리카(SiO₂)대 알칼리(Na₂O + K₂O) 함량 분류도인 TAS 다이어그램(Le Bas et al., 1986)에 도시하여 용암류 유동단위들의 지화학적 특성을 파악하였다. 아울러 특징적인 조직이 나타나는 구간에서는 추가적으로 박편(thin section)을 제작하고 편광현미경을 통해 관찰하였다.

용암류 사이에 협재된 퇴적암 구간에서는 퇴적물의 입자조성 및 상대적 함량을 확인하기 위해 경상대학교 공동실험실습관에서 보유중인 Bruker사 D8 Advance A25 모델을 이용하여 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD)분석을 수행하였다. 얻어진 X-선 회절 자료는 EVA V3.1 프로그램을 사용하여 광물조성 및 상대적 함량을 추정하였다. 또한 X-선 회절분석에 사용된 동일한 시료를 연마편으로 제작하고 이를 경상대학교 공동실험실습관에서 보유하고 있는 Jeol사의 JSM-7610F 모델의 전계방출형 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)과 X-선 에너지 분광기(EDS)를 이용하여 조직관찰과 광물동정을 실시하였다. 다만 하부에 발달된 퇴적암 구간에 대해서는 현재 분석이 완료되지 못한 관계로 육안관찰된 내용만 서술하였다.

4. 연구결과

4.1 화산암 암상

월정리 시추코어에서 화산암층은 지표에서부터 지하 98.7 m 깊이까지 나타나는데, 깊이 65.7~67.6 m 사이에 협재하는 사질퇴적층에 의해 상부(화산암층 I)와 하부(화산암층 II)로 2개의 층단위가 구분된다(그림 2). 그러나 세부구간에 따라 기공의 함량 및 발달양상, 암석의 형태, 색상, 광물조성 등이 변화를 보이며, 이들 특성을 고려한다면 다음과 같이 5개의 세부 암상으로 구분할 수 있다(표 1).

Table 1.

Summary of the lithofacies of volcanic rocks.

4.1.1 기공이 매우 풍부한 현무암(HPB: highly porous basalt)

기공이 매우 풍부한 현무암(HPB)은 기공의 함량이 50% 이상으로 다공질 특성을 보인다(표 1). 상부에서는 5 mm 이하의 원형 또는 아원형의 기공들이 우세하지만하부로로 갈수록 크기가 점차 증가(최대 40 mm)하며 불규칙한 형태의 기공들이 다수로 나타난다(그림 3, 4). 또한 화산암 색상은 옅은 적색(pale red, 5R 6/2) 내지 회색 빛 적색(grayish red, 5R 4/2) 또는 짙은 회색(medium gray, N5) 내지 다소 밝은 회색(med. light gray, N6)이 우세한데(그림 3, 4), 특히 적색계열의 색을 띠는 경우에는 대부분 표면 기복이 심하거나 블록 형태로 회수되어 있는 등 코어의 형태가 온전하지 못한 특징을 보인다. 또한 화산암의 광물조성은 감람석(olivine)과 침상의 장석(acicular feldspar)이 1 mm 이상의 반정크기로 나타나며, 1~10% 미만으로 소량 함유되어 있어서 침상장석감람석현무암(acicular feldspar olivine basalt, AFOB)으로 분류될 수 있다(Koh et al., 2017)(그림 5a). 화산암층 I에서는 이러한 암상을 보이는 구간이 27곳으로 0.3~1.5 m 사이의 두께범위를 갖는다(그림 3). 화산암층 II에서는 7곳으로 확인되며 두께는 1.0~4.0 m로 화산암층 I에서보다 더 두껍게 발달되어 있는 경향을 보인다(그림 3). 전반적으로 암상 HPB는 상부로는 암상 GLB로, 하부로는 암상 PPB로 전이되는 양상을 보이며(그림 3, 4), 일부 구간에서는 상하부 모두 암상 GLB와 접하여 나타나기도 한다(그림 3). 이들 암상 사이의 경계부에서는 대체로 점이적인 상변화 특성을 보인다.

Fig. 3.

Detailed columnar section (1:20 scale) of drilling core showing lava flow units based on the lithofacies of volcanic rocks. HPB: higly porous basalt, MPB: moderatly prous basalt, PPB: poorly porous basalt, GLB: glassy basalt, FRB: fragmented basalt.

Fig. 4.

Columnar section and photos of lava flow units 7 and 8 showing the characteristics of lithofacies depend on vesicles distribution and rock color changes.

Fig. 5.

Photos showing the petrographic features of lithofacies HPB (a), lithofacies MPB (b), lithofacies PPB (c), lithofacies FRB (d), and sedimentary rock I (e). (a)~(d) are scanned thin-section photos which show volcanic rock textures. (c) is a sample photo of sediments which composed of sand grains, shell fragments, and lithic fragments. Fsp: feldspar, Ol: olivine, Ag: augite.

4.1.2 기공이 풍부한 현무암(MPB: moderately porous basalt)

기공이 30~50%로 발달된 구간은 기공이 풍부한 현무암(MPB)으로 구분되었다(표 1). 이 구간에 해당되는 암상은 대체로 5 mm 이하의 원형 또는 아원형 기공이 우세하나 특징적으로 수평 또는 수직적으로 신장(보통 10 mm 이상)된 파이프 형태의 기공이 관찰된다(그림 3, 4). 아울러 화산암 표면은 대체로 신선한 상태를 유지하고 있어 온전한 코어의 형태를 보이며 그 색은 암상 HPB에서 보이는 회색 계열을 보인다(그림 3, 4). 광물조성 또한 암상 HPB와 동일한 특징을 보이며 침상장석감람석 현무암으로 구분된다(그림 5b). 암상 MPB는 화산암층 I에서는 19곳에서 0.2~1.0 m 두께로 발달되어 있으며, 화산암층 II에서는 0.2~0.7 m 두께로 7곳에서 관찰된다(그림 3). 또한 해당 암상은 모든 층에서 상부에는 암상 PPB, 하부는 암상 GLB로의 점진적인 상변화를 보인다(그림 3).

4.1.3 기공이 결핍된 현무암(PPB: poorly porous basalt)

기공의 함량이 상당히 미미한 구간은 기공이 결핍된 현무암(PPB)으로 암상이 구분되었고(표 1), 대체로 30% 이하의 함량을 보인다. 일부 나타나는 기공들은 대부분 원형 또는 아원형으로 산발적인 분포양상을 보인다. 다만 일부 구간에서는 이러한 기공들 모여 띠 형태를 이루고 있는 모습도 관찰된다(그림 3, 4). 화산암의 표면상태는 풍화의 흔적이 거의 나타나지 않으며 코어 또한 대부분이 온전한 형태를 갖추고 있다. 아울러 색상은 밝은 회색(light gray, N7)내지 매우 밝은 회색(very light gray, N8)으로 암상 HPB과 MPB 보다 색이 밝은 특징을 보인다. 광물조성은 다른 암상들과는 달리 장석과 휘석이 주로 관찰되나, 장석만이 반정크기에 해당되고 1~10% 함량을 보여 장석현무암(feldspar basalt, FB)으로 구분된다(그림 5c). 화산암층 I에서는 해당 암상이 30곳에서 0.1~3.0 m 정도의 두께로 나타나며, 화산암층 II에서는 7곳에서 1.0~5.0 m로 더 두껍게 발달되어 있다(그림 3). 또한 상부로는 암상 HPB, 하부로는 암상 MPB로 변화되는 양상을 보이지만, 특징적으로 화산암층 I의 하부구간에서는 상·하부가 암상 FRB로 이어진다(그림 3).

4.1.4 유리질 현무암(GLB: glassy basalt)

유리질 현무암(GLB)은 기공함량이 10%이하, 크기는 3 mm 이하로 주변부보다 급격하게 감소함과 더불어 주변보다 어두운 검정 계열의 색상이 나타나 유리질 조직과 같이 관찰되는 구간에 해당된다(표 1). 이러한 암상은 주로 화산암 사이에 발달된 불연속면의 상부와 하부에서 관찰되며, 대체로 주변보다 어둡게 나타난다(그림 6). 일부는 그 표면에 풍화산물로 추정되는 어두운 노란빛의 오렌지색(dark yellowish orange, 10YR 6/6) 내지 중간 정도의 담황갈색(moderate yellowish brown, 10YR 5/4)의 물질이 얇게 발달되어 있다(그림 6). 아울러 광물은 암상 HPB, MPB와 마찬가지로 침상의 장석과 감람석 반정이 주로 확인되어 침상장석감람석현무암으로 구분되지만, 그 함량이 1~5%로 상대적으로 적다(그림 6). 암상 GLB는 화산암층 I에서는 26곳, 화산암층 II에서는 6곳에서 관찰되며 대부분 0.2 m 이하로 얇은 두께를 갖는다(그림 3).

Fig. 6.

Photos of lava flow units 7 and 8 and their thin-section photomicrographs of unit 7 (a), unit 8 (c), and their boundary under closed nicols (b). The proportion of microcrystalline and/or glassy matrix gradually increases toward the boundary of lava flow unit. Fsp: feldspar, Ol: olivine.

4.1.5 파쇄 현무암(FRB: fractured basalt)

파편화된 현무암(FRB)은 파편화된 현무암 블록들로 구성된 구간으로(표 1), 블록들은 최대 20 cm까지 다양한 크기로 이루어져 있다(그림 7). 또한 대체로 기공의 함량이 20% 이하로 매우 치밀하고 특히, 몇몇 블록의 단면에서는 내부가 다소 짙은 회색(Med. dark gray, N4) 내지 짙은 회색(dark gray, N3)을 취하는 반면, 가장자리에서는 회색 빛 검정색(grayish black, N2)에서 검정색(black, N1)으로 더 어두운 색상이 어느 정도 경계를 이루며 발달되어 있다. 또한 암상 GLB에서와 마찬가지로 표면에서는 풍화산물로 추정되는 물질이 관찰된다(그림 7). 광물조성은 주로 침상의 장석으로 확인되나, 모두 1 mm 이하의 크기로 발달되어 있어 비반상현무암(aphyric basalt, ApB)으로 분류된다(그림 5). 특징적으로 암상 FRB는 화산암층 I의 하부구간(49.9~65.7 m)에서만 관찰되며, 11곳에 걸쳐 0.1~2.5 m의 두께로 발달되어 있다. 아울러 상부와 하부에는 암상 PPB와 접하고 있는 특징을 보인다(그림 3).

Fig. 7.

Columnar section and drilling cores of units 27 and sedimentary rock I.

4.2 화산암 암상해석

화산암층 I하부에 발달된 블록구간을 제외한 나머지 화산암들에서 관찰된 암상들은 파호이호이 용암류에서 나타나는 특징으로 확인된다. 일반적으로 파호이호이 용암류는 기공의 발달양상, 광물조성 및 분포, 색상 등 내부 암상특성에 따라 경계면, 상부, 중부, 하부로 구분된다(Wilmoth and Walker, 1993; Self et al., 1998).

대기와 지면에 접했던 경계부는 빠른 냉각으로 인해 표면에 유리질 껍질(glassy rind)이 형성되는데, 여기서는 기공 함량이 매우 낮음과 더불어 그 크기 또한 작은 특징을 보인다(McPhie et al., 1993; Wilmoth and Walker, 1993; Oze and Winter, 2005). 이러한 유리질 껍질은 보편적으로 검정색을 취하나 이후 유리질 물질의 팔라고나이트화로 인해 그 표면이 갈색 계열의 색상으로 나타나기도 한다(McPhie et al., 1993)(그림 6). 이러한 내용은 암상 GLB에서 관찰된 것과 동일하며, 이는 파호이호이 용암류의 경계부로 해석가능하다. 유리질 껍질 형성 이후, 상승하던 버블들이 이에 가로막혀 정체함에 따라 상부에는 다공질 조직특성이 발달하게 된다(Self et al., 1998). 또한 상대적으로 느린 냉각속도를 가져, 장석이나 감람석과 같은 광물들이 발달됨에 따라 색상이 경계부보다 밝아지는 특징을 보인다(Oze and Winter, 2005). 그러나 색상은 열 산화(thermal oxidation)로 인해 적색 내지 분홍색 계열로 나타날 수 있다(McPhie et al., 1993). 이와 같은 내용은 암상 HPB에서 관찰될 뿐만 아니라 암상 HPB이 암상 GLB 직하부(그림 4, 5)에서 나타나기 때문에 이러한 점진적인 변화 양상과 잘 부합하는 것으로 판단된다. 중부는 대부분의 버블들이 상승됨에 따라 기공의 발달이 미약한 치밀질 화산암이 만들어진다(Self et al., 1998; Oze and Winter, 2005). 그러나 때때로 하부로부터 상승된 기공들이 먼저 굳어진 용암류 상부의 경계를 따라 선형의 띠 형태로 배열된 구조를 보이기도 한다(Goff, 1996; Self et al., 1998). 아울러 다른 구간들보다 상대적으로 느린 냉각속도로 인해 장석과 같은 무색광물이 다량으로 정출됨에 따라 용암류 구간 중 가장 밝은색을 띤다(Oze and Winter, 2005). 이러한 특징은 암상 PPB에서 기술된 내용과 동일하며 대부분 암상 HPB의 하부에서 관찰되는 것으로 볼 때 암상 PPB파호이호이 용암류의 중부구간으로 해석이 가능하다(그림 3, 4). 하부는 상부와 유사하게 다소 기공의 함량이 높고 색상이 어둡게 나타나는 양상을 보인다. 그러나 특징적으로 수직 상승된 형태의 파이프 기공(pipe vesicle)들이 나타나는데 이는 파호이호이 용암류의 하부에서 전형적으로 관찰되는 구조로 알려져 있다(McPhie et al., 1993). 이와 같은 내용은 암상 MPB에서 나타나는 특징과 동일하며 이를 기준으로 암상 MPB는 파호이호이 용암류의 하부 구간으로 해석된다(그림 3, 4). 다만 두께가 다소 얇은 (<1 m) 파호이호이 용암류에서는 중부(암상 PPB)와 하부(암상 MPB)의 특징이 나타나지 않고 상부 암상(암상 HPB)만으로 구성될 수 있다(Wilmoth and Walker, 1993).

블록들로 구성된 암상 FRB는 형태적으로 보았을 때, 아아 용암류(aa flow)의 클링커(clinker)로 해석될 여지가 다분하다(그림 7). 그러나 일반적으로 클링커 블록들은 파호이호이 용암류보다 기공의 크기가 상대적으로 크고 그 형태 또한 불규칙한 특징을 갖는데(McPhie et al., 1993) 반해, 해당 블록들은 대체로 기공이 함량이 20% 이하로 치밀하며 일부 발달된 기공들 또한 원형으로 관찰된다(그림 7). 또한 주변 2 km 이내에 위치한 시추공들(그림 1)의 시추코어에서도 암상 FRB와 동일한 특징을 보이는 구간이 나타나며, 해당 구간의 시추공벽을 OPTV(optical televiewer) 검층을 통해 얻어진 사진을 살펴보면(그림 8), 다양한 크기의 화산암 블록들 사이가 팔라고나이트로 추정되는 갈색내지 밝은 갈색의 기질로 채워져 있는 조직이 확인된다(그림 8). 이러한 내부 조직특성은 유리쇄설성각력암(hyaloclastite)에서 대표적으로 나타나는 특징으로 확인된다(Cas and Waright, 1987; McPhie et al., 1993).

Fig. 8.

Photos of drilling cores and OPTV (optical televiewer) logging data which similar to lithofacies GLB in this study. For location of the drilling core sites, see Fig. 1.

4.3 화산암 암상특성에 따른 용암류 유동단위 구분

화산암들에서 구분된 암상특성에 따라 총 34개의 용암류 유동단위(lava flow unit)가 구분되었다(그림 3, 9). 용암류 유동단위의 경계는 파호이호이 용암류의 경계를 지시하는 암상 GLB를 기준으로 하였고, 일부 구간에서는 화산암 색상의 급격한 변화를 동반하기도 한다. 화산암 구간에 따라 화산암층 I은 유동단위 1~27, 화산암층 II는 유동단위 28~34로 구성된다(그림 3, 9).

Fig. 9.

Subdivision of volcanic rocks into lava flow units (1 to 34) based on the lithofacies of the volcanic rocks, and correlation with well-logs (gamma-ray, conductivity) of the drilling core, and TAS diagram based on the chemical composition of the volcanic rocks.

대부분의 유동단위는 상부로부터 파호이호이 용암류 경계부(암상 GLB)-파호이호이 용암류 상부(암상 HPB)-파호이호이 용암류 중부(암상 PPB)-파호이호이 용암류 하부(암상 MPB)-파호이호이 용암류 경계부(암상 GLB)로 이어지는 암상변화를 보인다(그림 3, 4). 다만 일부 두께가 약 1 m 이하로 얇게 발달된 파호이호이 용암류(유동단위 1, 5, 15, 24)에서는 상부로부터 암상 GLB-암상 HPB-암상 GLB로 다소 상이한 암상변화를 갖는 것으로 확인된다(그림 3). 추가적으로 유동단위 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 20, 21, 30, 31, 32, 33, 34에서는 용암류의 상부의 색상이 적색 계열을 띤다(그림 3).

대부분의 화산암 구간은 위와 같은 방법을 통해 세부 용암류 유동단위로 나눌 수 있었으나 유동단위 27 (48.7~65.7 m)은 다른 구간들과는 다른 암상의 조합으로 구분된다. 유동단위 27은 유리쇄설성각력암(암상 FRB) 구간과 파호이호이 용암류 중부(암상 PPB)의 암상을 갖는 구간이 교대로 나타나는데, 암상 PPB로 확인되는 구간은 전체 구간의 30% 이하로 그 또한 두께가 최대 1 m를 넘지 못한다(그림 3, 7). 암상의 변화만을 놓고 보면 암상 FRB의 특징을 보이는 구간과 암상 PPB 구간을 각각의 유동단위로 구분해야 하지만, 이들 사이에 뚜렷한 경계특성과 구간별 실제 발달심도나 두께의 확인이 불가해 구분하는데 어려움이 있다. 이러한 유동단위 27의 하부는 퇴적암이 발달되어 있어 그 경계가 구분된다(그림 3, 7).

4.5 시추코어 화산암의 지화학적 분석 및 광물학적 분석

4.5.1 화산암의 지화학적 분류

용암류 유동단위들에 포함된 실리카의 함량은 48.77~52.79 wt.%의 범위를 가지며, 알칼리 함량은 3.32~3.99 wt.%의 범위로 확인된다(표 2; 그림 9). 이러한 값으로만 볼 때, 이는 TAS 다이어그램 상에서 현무암질안산암(basaltic andesite)과 현무암(basalt)으로 양분되는 것처럼 보인다. 이를 적용해보면 유동단위 1~9 (0~14.6 m)는 현무암질안산암, 유동단위 10, 11 (14.6~18.7 m)은 현무암, 유동단위 12 (18.7~21.5 m)는 현무암질안산암, 유동단위 13~27 (21.5~65.7 m), 28~34 (67.6~98.7 m)은 다시 현무암으로 분류된다. 그러나 분석된 모든 유동단위들의 실리카의 함량은 현무암질안산암과 현무암의 경계(52 wt.%)에서 크게 벗어나지 않는 범위를 가지고 있을 뿐만 아니라, 하나의 유동단위(표 2; 샘플 7과 7B) 내에서도 위치에 따라 서로 다른 암석으로 구분되는 양상을 보이기 때문에(그림 9), 지화학적으로 유동단위들을 구분하기 위해서는 추가적인 분석방법이 필요할 것으로 판단된다.

Table 2.

Contents of major elements (wt.%) of the lava flow units from the drilling core. 7B: lower boundary of lava flow unit 7, 27H: a hyaloclastite in lava flow unit 27, 27P: Pahoehoe lava flow in lava flow unit 27.

4.5.2 화산암의 광물 특성

화산암의 광물조성은 대부분의 유동단위에서 육안상 확인된 것처럼 장석과 감람석 반정이 주로 관찰된다(그림 5). 그러나 용암류 유동단위의 경계에 해당되는 불연속면인 경우(시료 7-8B), 1 mm 이상의 반상 광물의 함량이 점차 감소하고 미정질 또는 유리질의 기질부가 차지하는 비율이 증가하는 경향을 보인다(그림 6).

그러나 다수의 화산암 블록들로 구성된 유동단위 27인 경우에는 박편관찰 결과, 다른 유동단위에서 나타나는 조직들과는 다소 차이를 보인다. 먼저, 암석내의 기질은 블록의 바깥쪽과 안쪽의 색상이 서로 다르게 나타난다(그림 10). 블록 바깥쪽은 밝은 갈색을 띠며 명확하지는 않지만 일정 부근을 기점으로 서서히 불투명한 검정색으로 바뀌는 양상을 보인다(그림 10). 이 중 밝은 갈색 부분은 팔라고나이트(palagonite) 추정되며, 이는 주로 화산유리가 물과 반응하여 칼슘과 나트륨의 손실이 일어날 때 만들어지는 변질된 화산유리로 알려져 있다(Bunsen, 1847; Fisher and Schmincke, 1984).

Fig. 10.

(a) Photos of a volcanic block in lava flow unit 27 and (b) thin-section photomicrograph under open nicols show two types of matrix. Fsp: feldspar.

4.6 화산암 사이에 발달된 퇴적암의 광물학적 특징

X-선 회절분석 결과, 모든 구간에서 공통적으로 일라이트(illite), 녹니석(chlorite), 석영(quartz), 사장석(plagioclase), 방해석(calcite)을 지시하는 피크들이 확인되었으며, 이 중에서도 특히 결정질 규산염 광물인 석영과 사장석이 가장 큰 수치를 갖는다(그림 11). 또한 방해석은 구간에 따라 그 수치가 상부에서는 가장 낮고 중부, 하부에서는 상대적으로 높은 수치를 보인다.

Fig. 11.

X-ray diffraction pattern of samples from sedimentary rock I.

위와 같은 퇴적물의 광물조성 및 상대적인 함량을 좀 더 정밀하게 분석하기 위해 동일한 시료를 연마편으로 제작하여 주사전자현미경으로 관찰하였다. 그러나 관찰된 내용은 X-선 회절분석 결과와는 다소 차이를 보이는데, X-선 회절분석 결과에서 낮은 방해석 수치를 갖는 상부 구간에서는 패각편과 같은 다수의 탄산염 물질들이 관찰되고 오히려 높은 수치를 보인 중부에서는 이와 같은 탄산염 물질들이 거의 확인되지 않는다(그림 11). 하부는 X-선 회절분석 결과와 동일하게 매우 많은 탄산염 물질들을 포함하는 것으로 관찰되었다. 이들 분석결과 간의 불일치함은 퇴적암층 I이 시추코어 회수과정에서 교란이 일어남으로서 동일한 깊이에서도 퇴적물 특성이 다르게 나타날 수 있는 것으로 판단된다.

5. 토 의

5.1 시추코어 암상 분석을 통한 고환경 해석

화산암과 퇴적암의 변화가 나타나는 구간을 경계로 구분된 암상기준 층서(그림 2)는 가장 단순하게 시추코어를 구분한 것으로 특히, 제주도와 같은 화산섬인 경우에 지역의 화산활동과 및 고환경 변화가 직접적으로 암상의 변화로 이어지기 때문에 지질학적으로 중요한 의미를 갖는다고 볼 수 있다(Jeju Provincial Government, 2005; Koh et al., 2008).

연구대상 시추코어는 암상의 수직적 변화가 상부에서부터 화산암층 I-퇴적암층 I-화산암층 II-퇴적암층 II 순으로 나타나며(그림 2), 이는 1차적으로 이 지역에서는 적어도 두 번의 화산물질의 공급과 두 번의 물질 공급의 중단이 있었음을 추정할 수 있다. 아울러 각 구간들이 형성된 시기에 발달되었던 고환경은 화산암 구간을 상세 유동단위로 구분한 화산암 암상기반의 층서체계를 살펴보면(그림 3, 9) 파악할 수 있는 증거를 찾을 수 있다. 암상조합을 통해 확인된 화산암들은 유동단위 27을 제외하고는 모두 육상에서 분출된 파호이호이 용암류의 특징을 갖는 것으로 확인되었다(그림 3, 4). 그러나 유동단위 27(그림 3, 7, 8)은 다른 유동단위들과는 달리 거의 대부분의 구간이 유리쇄설성각력암으로 구성되어 있으며, 또한 일부 구간에서는 각력암층 사이에 파호이호이 형태의 용암류가 발달되어 있기도 한다(그림 3, 7). 일반적으로 유리쇄설성각력암은 용암의 급격한 냉각으로 발생된 증기폭발로 인해 파편화된 화산 쇄설물을 말하며(Rittmann, 1962; Pichler, 1965; Honnorez and Kirst, 1975), 용암이 물속이나 상당히 많은 양의 수분을 포함하는 퇴적물로 흐르는 과정에서 형성될 수 있으며, 그 외에 수성분출로도 발생될 수 있는 것으로 알려져 있다(Fuller, 1931; Waters, 1960; Pichler, 1965). 이런 다양한 형성기구 중 용암이 수분을 포함하는 퇴적물 위로 흘러감에 따라 만들어졌다고 보기에는 유동단위 27에서 퇴적물의 흔적이 나타나지 않아 어렵다. 다만 시추코어 회수과정에서 퇴적물 부분의 회수가 제대로 이루어지지 않았을 가능성도 있기 때문에 해당 과정에 대한 논의를 위해서는 추가적인 증거들이 더 필요할 것으로 판단된다. 수성분출의 가능성 또한 해당 구간에서는 응회암(tuff)이 나타나지 않아 극히 낮은 것으로 판단된다. 일반적으로 육상에서 분출된 용암이 용암수로(lava channel) 또는 용암동굴(lava cave)을 통해 해안으로 지속적인 공급이 이루어지는 경우에는 형성된 유리쇄설성각력암들이 전진퇴적(progradation)하며 삼각주의 형태로 퍼져나가게 된다. 또한 이 과정에서 단순히 파편형태의 화산쇄설물만이 형성되어 퇴적되는 것이 아니라 물이 차단된 각력암층 사이로 용암류가 유입되기도 한다. 이러한 사실은 기존 연구들(Jurado-Chichay et al., 1996; Umino et al., 2006; Garcia et al., 2007)에서 화산지형의 육지부가 성장해 나가는 주요 과정으로 연구된 바 있다. 뿐만 아니라, 현재까지 화산활동이 관찰되는 하와이에서는 이와 같은 유리쇄설성각력암이 대륙 주변부로부터 외해까지 발달되어 있는 것으로 알려져 있다(Mattox and Mangan, 1997; Garcia and Davis, 2001). 즉, 유동단위 27이 형성된 시기에 해당 지역은 온전히 육상환경이 아닌 해수의 영향이 미치는 해안환경(coastal environment)이 발달되었던 것으로 보는 것이 가장 타당하다.

또한 유동단위 27 직하부에 발달된 퇴적암층 I은 패각편들이 포함되어 있을 뿐만 아니라 퇴적물 XRD, SEM 분석에서도 결정질의 규산염 광물(석영, 장석) 및 탄산염 물질이 주로 나타나는 것으로 확인된다(그림 5, 11, 12). 아울러 화산기원의 물질들이 일부 포함되어 있기는 하지만 그 양이 극히 소수로 나타나는 것으로(그림 11, 12) 볼 때, 퇴적물 기원은 주로 외해로부터 공급되어 형성된 해성 퇴적층으로 보인다. 따라서 퇴적암층 I과 유동단위 27 사이에는 시기적으로 큰 공백기가 없었을 것으로 생각되며, 퇴적암층 I은 용암류가 해당지역을 덮으면서 육지부가 성장해 나감에 따라 퇴적이 중단된 것으로 해석된다. 그러나 화산암층 II에서는 이와 같은 유리쇄설성각력암이 관찰되지 않으며 일반적인 파호이호이 형태의 육상 용암류 형태만이 관찰된다. 따라서 이 구간은 형성시기에 있어서 하부에 위치하고 있는 퇴적암층 II와는 어느 정도 공백이 존재하였던 것으로 해석된다. 즉, 화산암층 II는 해수면이 높았던 상태에서 퇴적암층 II가 형성되고 난 뒤 해수면이 하강하여 완전히 육상환경으로 바뀐 이후에 발생된 화산분출을 통해 형성된 것으로 보인다. 퇴적암층 II는 제주도의 층서단위 중 서귀포층(Seoguipo Formation)에 해당되는 것으로 판단되는데, 이는 제주도 동부지역의 분포되어 있는 시추공들을 분석한 연구(Koh et al., 2008)에서 서귀포층이 해수면 하 약 100 m내외의 심도에서부터 관찰된다는 것을 통해 추정될 수 있다. 그러나 이를 입증하기 위해서는 보다 정밀한 퇴적학적인 분석과 해석이 동반되어야 할 것으로 생각된다.

Fig. 12.

SEM photography of samples from sedimentary rock I. Qz: quartz, Sid: sideromelane, Pl: plagioclase, Ol: olivine, Ca: carbonate.

6. 결 론

제주도 동부의 해안지역에서 회수된 시추코어의 지질검층 결과, 암상은 크게 화산암과 퇴적암으로 구분되며 상부로부터 화산암층 I-퇴적암층 I-화산암층 II-퇴적암층 II의 순으로 발달되어 있다. 화산암은 모든 구간이 침상장석감람석현무암이고, 중간에 협재된 퇴적암층 I은 패각편을 다량 포함하는 사질 퇴적암층이고, 퇴적암층 II는 대체로 조립질 모래 내지 조립질 실트까지의 입자들로 구성되어 있으며 패각편은 주로 하부구간에서만 나타나는 것으로 확인된다.

화산암 구간은 세부 암상에 따라 34개의 유동으로 구분되는데, 유동단위 1~26, 28~34는 파호이호이 용암류의 형태로 발달되어 있으나, 유동단위 27은 용암류가 해양으로 유입될 때 만들어지는 유리쇄설성각력암으로 구성되어 있는 것으로 관찰되었다. 또한, 직하부에 발달된 퇴적암층 I은 XRD, SEM 분석을 통해 주로 규산염 광물(석영, 장석) 및 탄산염 물질로 이루어진 해성 퇴적층으로 해석되었다. 즉, 두 구간은 육상환경이 아닌 해수면 상승으로 인해 해수의 영향이 미치던 환경 하에 시기적으로 큰 공백기 없이 순차적으로 발달된 것으로 해석된다. 반면, 퇴적암층 II의 직상부에 발달된 유동단위 34는 전형적인 육상 용암류의 형태를 취하고 있어 서로 발달환경의 차이를 보이고 있다.

또한 용암류 유동단위에서의 X-선 형광분석 결과, 해당 시추코어를 구성하고 있는 화산암들은 지화학적으로 큰 조성의 차이를 보이지 않는 것으로 확인되었다. 다만 제주도 동부지역의 화산활동 이벤트를 구분한 기존연구와 비교해 보면 화산암층 II는 화산활동기 I (200~100 Ka), 화산암층 I은 화산활동기 II (100 Ka 이후)와 대비된다.

추가적으로 지질검층결과와 물리검층자료를 대비한 결과, 감마선 자료는 화산암 구간에서 20~30 API를 보이고, 최하부 퇴적암 구간에서는 100 API 이상으로 나타난다. 그러나 중간에 협재된 퇴적암 구간에서는 그 값이 화산암 구간과 큰 차이가 없는데 이는, 해당 구간의 실트나 점토함량이 낮기 때문에 나타난 결과로 해석된다. 따라서 감마선 자료는 화산암과 퇴적암을 구분하는데 쓰일 수 있으나, 이 보다는 퇴적암의 조직적 차이를 확인하는데 더 유용할 것으로 생각된다. 또한 전기전도도 자료는 30~40 m에서 급격하게 증가하여 해수에서 나타나는 값을 보이는데, 해당 구간은 시추코어 상에서 다수의 절리가 발달된 화산암 구간으로 확인되었으며 이를 통해 해수가 침투되는 구간을 추정해 볼 수 있을 것으로 판단된다.

Acknowledgments

본 연구는 국토교통부 국토교통기술지역특성화사업 ｢제주권 국토교통기술지역거점센터｣ 연구과제(19RDRP-B076272-06)의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.

References

• Ahn, U.S., (2016), Study of the last volcanic activity on historical records on Jeju Island, Korea, The Journal of the Petrological Society of Korea, 25, p69-83, (in Korean with English abstract). [https://doi.org/10.7854/jpsk.2016.25.1.69]
• Ahn, U.S., and Hong, S.S., (2017), Volcanological History of the Baengnokdam Summit Crater Area, Mt. Halla in Jeju Island, Korea, The Journal of the Petrological Society of Korea, 26, p1-14, (in Korean with English abstract).
• Alverson, K.D., Bradley, R.S., and Pedersen, T.F., (2002), Paleoclimate, Global Change and the Future, Springer, p37.
• Brenna, M., Cronin, S.J., Kereszturi, G., Sohn, Y.K., Smith, I.E., and Wijbrans, J., (2015), Intraplate volcanism influenced by distal subduction tectonics at Jeju Island, Republic of Korea, Bulletin of volcanology, 77, p7. [https://doi.org/10.1007/s00445-014-0896-5]
• Brenna, M., Cronin, S.J., Smith, I.E., Sohn, Y.K., and Maas, R., (2012), Spatio-temporal evolution of a dispersed magmatic system and its implications for volcano growth, Jeju Island Volcanic Field, Korea, Lithos, 148, p337-352. [https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.06.021]
• Bunsen, R., (1847), Beitrag zur Kenntnis des isliindischen Tuffgebirges, Annal. Chern. Pharm, 61, p265-279.
• Cas, R.A.F., and Wright, J.V., (1987), Volcanic Successions Modern and Ancient: A Geological Approach to Processes, Products and Successions, p528.
• Chang, K.H., Park, J.B., and Kwon, S.T., (2006), Geochemical characteristics of trachytes in Jeju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 42, p235-252, (in Korean with English abstract).
• Fisher, R.V., and Schmincke, H.U., (1984), Pyroclastic rocks, Springer, Berlin, p472. [https://doi.org/10.1007/978-3-642-74864-6]
• Fuller, R.E., (1931), The aqueous chilling of basaltic lava on the Columbia River Plateau, American Journal of Science, 124, p281-300. [https://doi.org/10.2475/ajs.s5-21.124.281]
• Goff, F., (1996), Vesicle cylinders in vapor-differentiated basalt flows, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 71, p167-185. [https://doi.org/10.1016/0377-0273(95)00073-9]
• Garcia, M.O., and Davis, M.G., (2001), Submarine growth and internal structure of ocean island volcanoes based on submarine observations of Mauna Loa volcano, Hawaii, Geology, 29, p163-166. [https://doi.org/10.1130/0091-7613(2001)029<0163:sgaiso>2.0.co;2]
• Garcia, M.O., Haskins, E.H., Stolper, E.M., and Baker, M., (2007), Stratigraphy of the Hawai ‘i Scientific Drilling Project core (HSDP2): Anatomy of a Hawaiian shield volcano, Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 8, p2. [https://doi.org/10.1029/2006gc001379]
• Haraguchi, K., (1931), Geology of Saishu (Jeju) Island, Bulletin of Geological Survey of Korea, 10, p1-34, (in Japanese).
• Honnorez, J., and Kirst, P., (1975), Submarine basaltic volcanism: Morphometric parameters for discriminating hyaloclastites from hyalotuffs, Bulletin of Volcanology, 39, p441-465. [https://doi.org/10.1007/bf02597266]
• Hwang, S.H., Shin, J.H., Park, K.H., Park, I.H., and Koh, G.W., (2006), Geophysical well logs in basaltic volcanic area, Jeju Island, Geophysics and Geophysical Exploration, 9, p231-240.
• Jeju Provincial Government, (2005), Collection of abstracts from references of geology and water resources in Jeju Island, Jeju Provincial Water Resource Management Office, p436, (title translated).
• Jeon, Y., Ryu, C.K., Yoon, W., Kang, S., and Song, S., (2013), Characteristics and interpretation of subsurface diatreme deposits from western Jeju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 49, p537-551, (in Korean with English abstract). [https://doi.org/10.14770/jgsk.2013.49.5.537]
• Jeong, G.Y., Han, A., Cho, M., Park, M., Kwak, T., and Ahn, U.S., (2015), Mineralogical and geochemical study on the origin of paleosols in Jeju Island. 2015 Fall Joint Conference of Geological Science of Korea (Abstracts), Jeju, p68, (in Korean).
• Jeong, J.O., Yoon, S.H., Koh, G.W., Joe, Y.J., Hong, J.G., and Kim, J.J., (2016), Mineralogical and sedimentological characteristics of the U Formation underlying the volcanic strata in Jeju Island, Korea, Journal of the Geological Society of Korea, 52, p389-403, (in Korean with English abstract). [https://doi.org/10.14770/jgsk.2016.52.4.389]
• Jurado-Chichay, Z., Rowland, S.K., and Walker, G.P., (1996), The formation of circular littoral cones from tube-fed pāhoehoe: Mauna Loa, Hawai'i, Bulletin of Volcanology, 57, p471-482. [https://doi.org/10.1007/bf00304433]
• Kim, I.S., and Lee, D., (2000), Magnetostratigraphy and AMS of the Seoguipo Formation and Seoguipo Trachyte of Jeju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 36, p163-180, (in Korean with English abstract).
• Koh, G.W., (1997), Characteristics of the groundwater and hydrogeologic implications of the Seoguipo Formation in Cheju Island, Ph.D. thesis, Pusan National University, Pusan, p326, (in Korean with English abstract).
• Koh, G.W., Park, J.B., Kang, B.R., Kim, G.P., and Moon, D.C., (2013), Volcanism in Jeju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 49, p209-230, (in Korean with English abstract). [https://doi.org/10.14770/jgsk.2013.49.2.209]
• Koh, G.W., Park, J.B., and Park, Y.S., (2008), The Study on Geology and Volcanism in Jeju Island (I): Petrochemistry and ⁴⁰Ar/³⁹Ar Absolute ages of the Subsurface Volcanic Rock Cores from Boreholes in the Eastern Lowland of Jeiu Island, Economic and Environmental Geology, 41, p93-113, (in Korean with English abstract).
• Koh, G.W., Park, J.B., Shon, Y.G., and Yoon, S.H., (2017), Geologic logging guidebook of drilling core of Jeju Island, Jeju province development cooperation, p293.
• Koh, G.W., Park, Y.S., Kang, B.R., and Kim, B.S., (2005), Subsurface geology and volcanic activities in the eastern area of Jeju Island, Symposium of the 13th World Water Day, Jeju Provincial Government, p3-44, (title translated).
• Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A., and Zanettin, B., (1986), A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram, Journal of Petrology, 27, p745-750. [https://doi.org/10.1093/petrology/27.3.745]
• Lee, D.Y., and Kim, J.Y., (1991), Review on volcanic history and stratigrahy of Jeju Island, Conference of the Geological Society of Korea (Abstracts), Seoul, November 8-9, p538, (in Korean).
• Lee, M.W., (1982), Petrology and Petrochemistry of Jeju volcanic island, Korea, Sci Rep., Tohoku Univ., Ser, 315, p521-541.
• Mattox, T.N., and Mangan, M.T., (1997), Littoral hydrovolcanic explosions: a case study of lava-seawater interaction at Kilauea Volcano, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 75, p1-17. [https://doi.org/10.1016/s0377-0273(96)00048-0]
• McPhie, J., Doyle, M., and Allen, R., (1993), Volcanic Textures: a guide to the interpretation of textures in volcanic rocks, CODES Key Centre, University of Tasmania, Hobart, p198.
• Oh, J., Yi, S., Yoon, S., Koh, G.W., Yun, H., and Lee, J.-D., (2000), Subsurface stratigraphy of Jeju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 36, p181-194, (in Korean with English abstract).
• Oze, C., and Winter, J.D., (2005), The occurrence, vesiculation, and solidification of dense blue glassy pahoehoe, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 142, p285-301. [https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.11.008]
• Park, J.B., (1994), Geochemical Evolution of the Cheju Volcanic Island, Korea, Ph.D. Thesis, Yonsei University, Seoul, p303.
• Park, J.B., and Kwon, S.T., (1993), Geochemical evolution of the Cheju volcanic island: petrography and major element chemistry for stratigraphically-controlled lavas from the northern part of Cheju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 29, p39-60, (in Korean with English abstract).
• Park, J.B., and Kwon, S.T., (1996), Tholeiitic volcanism in Cheju Island, Korea, The Journal of the Petrological Society of Korea, 5, p66-83, (in Korean with English abstract).
• Park, K.H., Cho, D.L., and Kim, J.C., (2000a), Geologic report of the Mosulpo-Hanrim Sheet (1:50,000), Korea Institute Geology, Mining and Materials, Taejon, p56, (in Korean with English abstract).
• Park, K.H., Cho, D.L., Kim, Y.B., Kim, J.-C., Cho, B.-W., Jang, Y.N., Lee, B.-J., Lee, S.-R., Son, B.K., Cheon, H.Y., Lee, H.Y., and Kim, Y.U., (2000b), Geologic report of the Segwipo-Hahyori Sheet (1:50,000), Jeju Provincial Government, p163, (in Korean with English abstract).
• Park, K.H., Lee, B.J., Cho, D.L., Kim, J.C., Lee, S.R., Choi, H.I., Hwang, J.H., Song, G.Y., Choi, B.Y., Cho, B.U., and Kim, Y.B., (1998), Geologic report of the Jeju-Aewol Sheet (1:50,000), Korea Institute Geology, Mining and Materials, Taejon, p290, (in Korean with English abstract).
• Park, K.H., Lee, B.J., Kim, J.C., Cho, D.L., Lee, S.R., Park, D.W., Lee, S.R., Choi, Y.S., Yeum, D.Y., Kim, J.Y., Seo, J.Y., and Shin, H.M., (2000c), Geologic report of the Jeju (including Baekado-Jinnampo) Sheet (1:250,000), Korea Institute Geology, Mining and Materials, Taejon, p59, (in Korean with English abstract).
• Pichler, H., (1965), Acid hyaloclastites, Bulletin of Volcanology, 28, p293-310. [https://doi.org/10.1007/bf02596934]
• Rittmann, A., (1962), Volcanoes and their activity, John Wiley and Sons, New York, p1-305.
• Rotzoll, K., (2010), Effects of groundwater withdrawal on borehole flow and salinity measured in deep monitor wells in Hawaii: implications for groundwater management, USGS Scientific Investigations Report, 2010-5058. [https://doi.org/10.3133/sir20105058]
• Self, S., Keszthelyi, L., and Thordarson, T., (1998), The importance of pāhoehoe, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 26, p81-110.
• Sohn, Y.K., Park, J.B., Khim, B.K., Park, K.H., and Koh, G.W., (2003), Stratigraphy, petrochemistry and Quaternary depositional record of the Songaksan tuff ring, Jeju Island, Korea, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 119, p1-20. [https://doi.org/10.1016/s0377-0273(02)00302-5]
• Sohn, Y.K., and Park, K.H., (2004), Early-stage volcanism and sedimentation of Jeju Island revealed by the Sagye borehole, SW Jeju Island, Korea, Geosciences Journal, 8, p73-84. [https://doi.org/10.1007/bf02910280]
• Sohn, Y.K., Park, K. H., and Yoon, S.H., (2008), Primary versus secondary and subaerial versus submarine hydrovolcanic deposits in the subsurface of Jeju Island, Korea, Sedimentology, 55, p899-924. [https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.2007.00927.x]
• Sohn, Y.K., and Yoon, S.H., (2010), Shallow-marine records of pyroclastic surges and fallouts over water in Jeju Island, Korea, and their stratigraphic implications, Geology, 38, p763-766. [https://doi.org/10.1130/g30952.1]
• Son, I.S., and Lee, M.W., (1998), The Subsurface Stratigraphy of Cheju Volcanic Island, Korea, Journal of the Korean earth science society, 19, p581-581, (in Korean with English abstract).
• Tatsumi, Y., Shukuno, H., Yoshikawa, M., Chang, Q., Sato, K., and Lee, M.W., (2004), The petrology and geochemistry of volcanic rocks on Jeju Island: plume magmatism along the Asian continental margin, Journal of Petrology, 46, p523-553. [https://doi.org/10.1093/petrology/egh087]
• Umino, S., Nonaka, M., and Kauahikaua, J., (2006), Emplacement of subaerial pahoehoe lava sheet flows into water: 1990 Kūpaianaha flow of Kilauea volcano at Kaimū Bay, Hawaii, Bulletin of Volcanology, 69, p125-139. [https://doi.org/10.1007/s00445-006-0059-4]
• Waters, A.C., (1960), Determining direction of flow in basalts, American Journal of Science, 258, p350-366.
• Wilmoth, R.A., and Walker, G.P., (1993), P-type and S-type pahoehoe: a study of vesicle distribution patterns in Hawaiian lava flows, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 55, p129-142. [https://doi.org/10.1016/0377-0273(93)90094-8]
• Won, C.K., (1976), Study of Petro-chemistry of Volcanic Rocks in Jeju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 12, p207-226, (in Korean with English abstract).
• Yi, S., Yun, H., and Yoon, S., (1995), Late Quaternary calcareous nannofossils from the Sinyangri Formation of Cheju (Jeju) Island. Korea, Journal of the Paleontological Society of Korea, 11, p146-158.
• Yoon, S.H., and Chough, S.K., (2006), Sedimentary facies and depositional environment of the Seoguipo Formation, Jeju Island, Journal of the Geological Society of Korea, 42, p1-17, (in Korean with English abstract).