환태평양 조산대
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1. 개요[편집]
환태평양 조산대(環太平洋造山帶, circum-Pacific orogenic belt)는 태평양판(Pacific Plate)의 동, 서 및 북부에 분포하는 섭입대, 충돌대 및 섭입대를 잇는 판의 경계를 두루 묶어 이르는 표현이다.
활발한 조산 운동(造山運動, orogeny)의 결과 지진과 화산 분화가 잦다는 점에서 '환태평양 지진대', '환태평양 화산대'로도 불린다. 태평양판 남쪽 부분을 제외한 거의 모든 면이 조산대에 속하며 약 40,000km 길이의 연장성이 좋은 지진대를 형성하고 있다. 대부분이 잘 발달된 섭입대로 구성된 조산대인 만큼, 화산이나 지진 등의 활동이 잦은 편이라 불의 고리(Ring of Fire)라는 별명이 붙어 있다.
학계에 알려진 것은 1825년 영국의 법률가이자 지질학자인 조지 줄리어스 폴렛 스크로프(George Julius Poulett Scrope, 1797–1876)가 내놓은 저서 《화산에 대한 고려(Considerations on Volcanos)》에서 언급한 것이 최초이다.
2. 지리적 분포[편집]
환태평양 조산대는 태평양을 기준으로, 서쪽은 남쪽부터 북부에 이르기까지 뉴질랜드 조산대, 통가-케르마데크 화산호(Tonga-Kermadec arc)와 복잡한 북부 오세아니아의 섭입대를 거쳐[1], 이즈-보닌-마리아나 화산호(Izu-Bonin-Mariana arc)와 일본 해구로 이어진다.
이들의 지질학적 공통점은 태평양 판이 섭입한다는 것인데, 비록 태평양 판과의 접점이 없음에도 불구하고 지리적으로 인접해있다는 이유로 자바 해구(Java Trench) 역시 환태평양 조산대로 포함시키는 경우가 많다. 다만 이곳은 알프스-히말라야 조산대로 분류되는 경우도 있는데, 사실상 두 조산대의 직결 지점으로 보면 된다.
경우에 따라 판 경계에 있는 대만도 포함시킨다.[2]
일본 해구는 북쪽에서 베링 해에 인접한 쿠릴 해구(Kurile Trench)로 이어지며 이는 캄차카 반도에서 알류샨 열도의 화산호로 이어진다. 이 알류샨 열도의 동부는 아메리카 대륙 서부 대부분을 차지하는 일련의 섭입대와 이어져 있다.
거의 대부분이 섭입대이지만, 샌 앤드리어스 변환단층이 발달한 미국 서해안 상당 부분은 섭입대가 아닌 것이 특징적이다.
중부 아메리카 섭입대는 안데스 산맥의 길고 긴 섭입대까지 연장된다. 안데스 대륙화산호는 티에라델푸에고 즈음에 이르러 변환단층에 의해 종단되며, 이곳이 곧 환태평양 조산대의 동부 남쪽 끝을 이룬다.
이러한 분포에 따라, 일본과 인도네시아, 파푸아뉴기니, 필리핀, 페루, 에콰도르, 콜롬비아, 칠레, 멕시코, 미국 서부, 캐나다 서부, 중앙아메리카 전 지역, 뉴질랜드 등이 모두 환태평양 조산대에 들어가며, 대한민국, 중국 남부, 홍콩 및 마카오, 베트남, 말레이시아, 태국, 싱가포르, 호주가 간접 영향권에 있다고 생각하면 된다.
'간접적'이라고는 하나, 호주는 시드니 근교 뉴캐슬에 진원인 뉴질랜드 앞바다에 대형 지진이 발생해 지진의 직격탄을 맞은 예가 있고 타이완 섬에서 강진이 발생하면 홍콩, 마카오, 중국 대륙 남부지역들과 베트남 북부도 건물이 세게 흔들린다. 대한민국의 대표적인 사례로 2005년 후쿠오카 현 서부 해역 지진 당시 부산까지도 꽤나 흔들린 바 있다.
3. 지질학적 특성[편집]
환태평양 조산대의 상당부분은 판게아 대륙 혹은 그 이전부터 판탈라사를 섭입시키던 가장 오랜 역사의 섭입대들이 지금까지 살아남아 오늘날 태평양판을 맨틀로 밀어넣고 있는 곳이다.[3] 과거에는 '고(古)태평양'의 중앙 부근에 있었을 "중앙 태평양 해령"은 대서양이 열려 판게아가 조각남에 따라 동쪽판 일대가 아메리카 대륙 아래로 섭입해버림에 따라 이제는 동태평양 해령으로 남아있다. 본래 남쪽 역시 오랜 세월동안 섭입대였으나, 판게아가 쪼개지는 과정에서 이곳의 섭입은 완전히 멈춰버렸으며 현재는 해령과 열곡대가 분포하고 있다. 따라서, 비록 환태평양 조산대의 남쪽은 섭입대나 충돌대는 아니지만, 여전히 열곡에 의한 화산 분출이 활발하게 지속되고 있다.[4]
환태평양 조산대의 서부는 과거 테티스해 동부의 널따란 바다였기에, 이렇다할 대륙괴가 없었다. 이 때문에 얇고 상대적으로 연약한 해양 지각이 오세아니아의 북상과 맞물려 복잡하게 변형되었으며 이 때문에 넓은 영역에 걸쳐 다양한 호상 열도(island arc)가 발달하였다. 특히, 태평양판에 얹어져 있던 두껍고 커다란 규모의 온통-자바 해저 고원[5]이 서부 화산호와 충돌하면서 섭입대의 구조는 더욱 복잡해지고 말았다. 오래된 태평양 판이 '자발적'으로 섭입하는 경우가 많아 열도를 잡아당기고 이 때문에 널따란 배호 분지가 여기 저기 널려 있다. 특히 필리핀 판은 거의 대부분이 태평양판이 잡아당기면서 찢어놓은 배호분지들의 집합체와 같다. 태평양판이 어찌나 잘 들어가는지, 마리아나 해구에서는 워낙 섭입이 잘 이뤄져서 해저퇴적물이 섭입대에서 밀리지 않고 거의 온전히 들어가는[6] 특이한 현상을 갖는데, 이 때문에 가장 깊은 해구를 만들었다. 태평양 서부는 오랜 세월 누적된 두꺼운 퇴적물이 그대로 섭입되면서 다량의 바닷물을 맨틀로 되뿜어내고 있기 때문에, 휘발성 기체가 무척 풍부한 강력한 섭입대 성층화산이 줄줄이 분포하는 것이 특징이다. 역사적으로 막강한 분출을 일으킨 화산 상당수가 환태평양 서부에 몰려 있다.
한편, 환태평양 조산대의 동부는 성질이 완전히 다르다. 대서양이 강제로 벌어지면서 아메리카 대륙을 서쪽으로 밀어내면서 아메리카 대륙 밑으로 아직 완전히 식지 않은 태평양판이 강제로 섭입하게 된다. 더 나아가 해령이 직접 섭입하게 되면서 독특한 화산 활동[7]이 수반되고 있다. 특히 북미대륙에서는 해령이 직접 섭입한 결과 해령과 해령 사이에 대륙이 얹어지게 되는데, 이 때문에 미국 서부는 무척 긴 산안드레아스 변환단층이 대륙 연변부를 따라 발달하게 되었다. 동시에, 산안드레아스 변환단층의 강한 응력장 때문에 북미 남서부쪽이 잡아당겨지면서 넓은 열곡 분지를 만드는데, 오늘날 Basin and Range Province가 그것이다. 이곳의 화산들은 비록 환태평양 서부보다 물의 유입량은 조금 덜할지라도 두꺼운 대륙지각을 거치면서 휘발성 기체가 농집되어 결과적으로 못지않은 파괴력의 분출을 이어가고 있다.
4. 환태평양 조산대의 영향[편집]
출처
2015년 5월 기준 한 달 내 지진도. 환태평양 지진대가 압도적으로 많다.
다양한 국가가 이 조산대에 직,간접적으로 영향을 받고 있기 때문에, 많은 국가에서 관심을 가지고 있다. 이 조산대의 규모가 제법 크고 파급력이 큰데, 예컨대 한쪽에서 지진이 나면 태평양 정반대쪽에서 해일을 걱정해야 한다. 이러한 이유로 이 일대의 나라들은 적극적으로 내진설계를 적용하고 소방당국 등이 관련 훈련을 꼭 하고 있다.
워낙 넓고 다양한 조산대를 모조리 포함시켜놓았기 때문에, 전 세계 지진의 90%가[8] 이 조산대에서 발생하고 있고 많은 성층화산도 마찬가지이다. 전세계 활화산과 휴화산의 75%가 이 지대에 몰려있다.
최근에(2016년~2022년) 환태평양 지진이 잇따라 일어난다는 보도가 있었는데, 사실 수 년은 물론, 수 천 년 규모에서의 빈도 차이는 환태평양 조산대의 규모와 구조를 고려할 때 지질학적으로 의미를 갖기 어렵다. 확실한 건 환태평양 조산대에서 화산과 지진 활동은 수 백 만 년 내에 줄어들 일은 없다.
4.1. 한반도와 환태평양 지진대[편집]
한반도는 환태평양 지진대의 영향권에 해당하지 않는다. 그나마 한반도에서 일어나는 몇몇 지진조차 그 응력장이 환태평양 조산대보다는 히말라야 조산대의 영향으로 생성된 경우가 많다. 그러나 과거 벌어지던 동해가 다시 태평양판의 압력을 받고 있기 때문에 이로 인한 응력장이 한반도 동쪽-동남쪽 단층대를 압박하고 있다. 이로 인한 지진이 바로 2016년 경주 지진과 2017년 포항 지진.[9] 반면, 환태평양 지진대에 속하는 일본과 물리적 거리가 가깝고, 동해의 경우 수심도 깊기 때문에 일본 서부에서의 지진으로 인한 쓰나미의 가능성은 있다. 즉, 직접적 지진이 아니더라도 환태평양 조산대의 활동으로 인한 피해가 발생할 가능성은 있다.
섭입대의 영향에서 한반도가 벗어난 지는 제법 되었지만, 최근까지 한반도에는 화산 활동이 있어 왔는데, 그 중 일부는 아직 현재진행형이다. 백두산의 경우, 비록 여러 주장이 있지만 태평양판 섭입의 직간접적 영향을 받고 있다는 주장이 있다. 백두산은 엄연히 활화산이며 강력한 분출을 일으킬 잠재력이 있다고 평가된다. 대표적 화산 섬인 울릉도와 제주도는 비록 현재 분화 징후는 없지만, 수 천 년 전에 분출한 기록이 분명히 남아 있다. 수 천 년은 지질학적인 관점에서 안심 할 수 있는 시간 규모가 아니다. 다만, 울릉도는 과거에 있었던 동해의 열림과 연관이 있다고 생각되며, 현재 동해는 발산보다는 응력이 가해져서 더이상 확장되지 않기 때문에 어떤 방식으로든 화산 활동은 줄어들 것으로 보인다. 제주도의 경우, 섭입대의 응력장과 연계된 화산지대라는 주장이 있으며, 이에 따르면 산발적인 분출이 추가적으로 발생할 가능성을 배제할 수 없는 상태이다. 이외에도 한반도 내륙 곳곳에서 신생대의 화산암류가 발견되고 있으며, 특히 부산광역시 해운대구에 자리한 장산은 현재는 634m의 동네 뒷산이지만 중생대-신생대 당시에는 현재의 일본 아소 산을 능가하는 거대한 화산체였을 것으로 추정된다. 이외에도 전남 고흥반도, 경북 군위-의성의 산들이 모두 신생대의 칼데라 흔적이다.
5. 관련 문서[편집]
[1] 오세아니아 대륙부의 북상과 온통-자바 해저 고원의 섭입대와의 충돌, 마리아나 해구의 섭입 시작 등이 복합적으로 작용해 오세아니아 북부의 판 경계 구조는 신생대에 이르러 매우 복잡해졌다. 이 때문에 지배적인 특정한 화산호가 분포하지 않으며, '상대적으로' 작은 크기의 배호 분지와 섭입대가 겹겹이 얽혀 있다.[2] 대만 역시 태평양판과는 직접적인 관련이 없다. 대신 필리핀해 판과 유라시아 판 경계에 위치한다. 사실 태평양 판 기준으로 볼거면 서남일본(오사카, 나고야 등 포함)도 환태평양 조산대에서 빠지며, 태평양판이 아닌 나즈카판과 접하는 칠레 부근도 빠진다.[3] 특히 일본, 안데스 화산호의 섭입 역사는 무척 오래됐다.[4] 남극 반도의 디셉션 섬, 마리비어드랜드와 빅토리아랜드 일대가 모두 화산이 활발하게 분출하는 곳이다.[5] 과거 강력한 화산 분출로 퇴적된 용암류 집합이다.[6] 보통 섭입이 일어나면, 물렁한 해저퇴적층이 섭입대에서 '긁혀'올라가면서 연속적인 역단층으로 겹겹이 쌓인 부가프리즘(accretionary prism)을 만든다. 그러나 너무 자발적으로 고꾸라지는 태평양판의 특성상 퇴적물이 섭입대에서 '긁히지' 않는 것이다.[7] 섭입대의 아래쪽에 섭입하는 판이 없는 곳이 만들어진다. 이런 구조를 "Slab window"라 하는데, 이곳을 따라 맨틀 상승류가 발달하면서 슬랩이 직접 녹기도 한다. 이곳에서의 화산 활동은 일반적인 화산호의 화산과는 특성이 달라진다.[8] 규모가 큰 지진의 80%.[9] 포항 지진은 포항지열발전소 개발로 인한 단층 생성이 트리거가 되긴 했지만, 기본적으로 이 일대의 응력 축적은 동일본 대지진 이후로 급격하게 증가하고 있는 상황이었다.
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