AVO Analysis on Gas Hydrates in the Continental Margin off the South shetland Islands, Antarctica

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BSR(Bottom Simulating Reflector)은 탄성파 단면도 에서 잘 나타나며, 해저면 하부 몇 백 미터 깊이에 해저 면과 평행하게 나타나고, 반사계수는 큰 음수값을 나타 나는 것이 특징이며(Hyndman and Spence, 1992), BSR 의 하부에는 가스가 포함된 퇴적층이 존재하기도 한다 (Andreassen et al., 1995). BSR 경계면은 가스수화물 생성 할 수 있는 최소조건의 경계면에 해당한다(Kvenvolden and Barnard, 1983). 가스 수화물은 대부분 해저 심부에 존재하여 막대한 시추비용이 필요하고, 대기 중에서 쉽 게 해리되어 매장량 및 물성을 파악하기 어려우므로 탄 성파 자료를 이용한 다양한 연구결과가 제시되고 있다 (Shipley et al., 1979; Miller et al., 1991; Hyndman and Spence, 1992; Singh et al., 1993).

AVO(Amplitude Variation with Offset) 분석은 직접 적인 탄화수소 탐지자로 석유 탐사에 광범위하게 사용 되어 왔다. AVO는 저류층의 경계면에서 반사된 P파를 이용하여 분석하는데, 거리가 증가함에 따라 반사계수 의 변화를 이용하여 반사면 상하부의 물성을 연구하는 데 이용되고 있다. AVO 분석기법은 Ostrander(1984), Rutherford, Williams (1989)에 의해 많은 발전이 되어 왔고, 최근에는 가스수화물 연구에도 이용되고 있다 (Carcione and Tinivella, 2000).

이 연구에서는 남극해역에서 활발한 지구조활동을 보이고 있는 남쉐틀랜드 군도 북부해역에서 얻은 탄성 파 탐사 자료에 나타난 BSR에 대하여 AVO 반응을 분 석하고, 가스수화물의 물성변화에 대하여 고찰하였다.

2. 지질 및 탐사자료

남쉐틀랜드 대륙주변부는 대륙지각인 남극반도 (Antarctic Peninsula)의 연장선인 남쉐틀랜드 군도에서 태평양 사이에 존재하는 남빙양 지역으로, 주변에는 대 륙지각인 남극판(Antarctica plate) 아래로 섭입하는 해 양지각의 피닉스판(Phoenix plate)이 위치하고 있고, 곤 드와나 거대륙(Gondwana supercontinent)이 분리되기 시작한 이후 계속해서 섭입작용이 일어나는 지구조활동

이 비교적으로 활발한 지역이다(Pankhurst, 1982). 남쉐 틀랜드 해구에서는 계속된 섭입작용으로 남쉐틀랜드 군 도(South Shetland Islands)를 형성하게 되었고(Livermore

et al., 2000), 연구지역인 남쉐틀랜드 군도 북부지역은

매우 복잡한 판구조운동이 진행되고 있으며, 쉐클턴 파 쇄대(Shackleton Fracture Zone)와 남스코시아 해령 (South Scotia Ridge), 그리고 남쉐틀랜드 해구가 만나 는 삼중점(triple junction)이 존재한다(Fig. 1).

남쉐틀랜드 대륙주변부에서는 활발한 지구조 활동으 로 다양한 암상과 변형작용이 일어나고 있으며 이와 더 불어 가스 수화물과 관련된 BSR이 많이 관측되고 있다 (Lodolo et al., 1993; Tinivella and Accaino, 2000; Jin et

al., 2003). Lodolo et al. (1993)은 남쉐틀랜드 부가체

(accretionary prism)의 부분을 가로지르며 큰 진폭을 가 진 반사면인 BSR을 발견하였다. Jin et al. (2003)은 1차 원 속도 역산을 이용하여 남쉐틀랜드 대륙주변부에 분 포하고 있는 가스 수화물의 양을 예측하였고, Tinivella and Accaino (2000)은 주시역산(travel-time inversion) 방법으로 P파의 속도분포를 구하여 BSR의 상하층에 나 타나는 속도 이상의 원인이 가스 수화물과 하부 가스층 에 의한 것임을 밝혔다. 진영근외(2003)은 남쉐틀랜드 대 륙주변부에 나타나는 BSR의 심도와 가스 수화물의 온 도와 압력 조건을 이용하여 지열류량을 계산한 바 있다.

1992/1993년 남극하계기간 동안 남쉐틀랜드 대륙주 변부에서 한국해양연구원의 종합연구선 온누리호를 이 용하여 지구물리 탐사를 실시하였다. 약 800 km의 탄성 파자료를 획득하였으며, 음원으로는 16개의 슬리브건 으로 구성된 총 용적 22.61 ℓ의 건시스템을 사용하였고 수신장치로는 총 길이 2400 m의 96 채널 다중채널 스트 리머가 사용되었다. 50 m 간격으로 음원이 발파되어 24 중첩(fold coverage)탄성파 자료를 획득하였으며 자료 의 샘플링 간격(Sampling interval)은 4 ms이다. 총 8개 의 측선에 대하여 탐사자료를 획득하였으며 이번 AVO 자료처리에 사용된 측선은 KSL93-4번 측선이다(Fig. 2).

3. AVO 자료 처리

AVO 자료처리는 거리에 따른 반사계수의 변화를 구

하기 위하여 탄성파의 발생, 전파, 수신과정에서 발생하

는 모든 이상 진폭변화 요인을 보정하는 일체의 과정을

말한다 .

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Kvenvolden, 1988). 그러나 가스 수화물은 작은 온도나 압력의 변화에 쉽게 해리되어 대기 중으로 방출하므로 지구적 기후 변화에 큰 영향을 미치며, 거대한 온실효과 를 가져다 줄 수 있다(Kvenvolden, 1993).

이 연구에서는 남극해역에서 활발한 지구조활동을 보이고 있는 남쉐틀랜드 군도 북부해역에서 얻은 탄성 파 탐사 자료에 나타난 BSR에 대하여 AVO 반응을 분 석하고, 가스수화물의 물성변화에 대하여 고찰하였다.

2. 지질 및 탐사자료

이 비교적으로 활발한 지역이다(Pankhurst, 1982). 남쉐 틀랜드 해구에서는 계속된 섭입작용으로 남쉐틀랜드 군 도(South Shetland Islands)를 형성하게 되었고(Livermore

매우 복잡한 판구조운동이 진행되고 있으며, 쉐클턴 파 쇄대(Shackleton Fracture Zone)와 남스코시아 해령 (South Scotia Ridge), 그리고 남쉐틀랜드 해구가 만나 는 삼중점(triple junction)이 존재한다(Fig. 1).

남쉐틀랜드 대륙주변부에서는 활발한 지구조 활동으 로 다양한 암상과 변형작용이 일어나고 있으며 이와 더 불어 가스 수화물과 관련된 BSR이 많이 관측되고 있다 (Lodolo et al., 1993; Tinivella and Accaino, 2000; Jin et

3. AVO 자료 처리

AVO 자료처리는 거리에 따른 반사계수의 변화를 구

하기 위하여 탄성파의 발생, 전파, 수신과정에서 발생하

는 모든 이상 진폭변화 요인을 보정하는 일체의 과정을

말한다 .

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