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해양분지
해양분지(Oceanic basin)는 수문학에서는 바닷물로 덮여 있는 지구의 어느 곳이든 의미하며, 지질학적으로 대부분의 해양분지는 해수면 아래에 있는 큰 지질 분지를 뜻한다. 대양분지라고도 부른다.
해양분지와 해저분지는 서로 다른 개념이다. 해양분지는 대체로 대양이나 해양에서 발견되는 넓은 지형적 함몰 지역을 가리킨다. 해양분지는 바다의 큰 부분을 차지하며, 그 바닥이 산맥이나 평원, 깊은 해구 등으로 이루어져 있을 수 있다. 이는 주로 해양판과 관련된 판구조론적 과정으로 형성된다. 반면, 해저분지는 더 구체적으로 바다 아래의 지형 중 분지 형태의 함몰 지역을 뜻한니다. 해저분지는 해저지형의 한 부분으로, 보통 해양의 중앙 또는 주변에서 볼 수 있는 함몰된 지형을 가리킨다. 이는 해저산맥이나 해구 사이에 있는 낮은 지형을 포함할 수 있다. 따라서 해양분지는 더 넓은 개념으로 해양에서 발견되는 분지 형태를 포함하지만, 해저분지는 해저에서 발생하는 더 구체적인 분지를 가리킨다고 할 수 있다.
목차
지질학적 해분
가장 일반적으로 대양은 대륙 분포에 따라 분지로 나뉜다. 북대서양과 남대서양 (모두 약 7,500만 km²/29만 mi²), 북태평양, 남태평양 (모두 약 155만 km²/59만 mi²), 인도양 (68만 km²/26만mi²), 북극해 (14만 km²/540만 mi²). 또한 남해 (2천만 km²/7백만 mi²)도 인정된다. 모든 해양분지는 합쳐서 지구 표면의 71%를 차지하며, 함께 지구상의 거의 97%의 물을 포함하고 있다. 그들의 평균 수심은 약 4km(약 2.5마일)이다.
해양분지는 대양저에 분포해 있는 분지 모양의 해저지형이다. 대양해분의 형성 원인에 대해서는 여러 설이 있으나, 아직 확정적인 것은 없다. 면적이 광대한 오목한 땅이며, 평면형은 원형 또는 타원형이다. 태평양에는 북서태평양 해분 ·멜라네시아 해분 ·남서태평양 해분 ·산호해 해분이 있고, 인도양에는 인도양 중앙해분 ·마다가스카르 해분 ·서오스트레일리아 해분이 있으며, 대서양에는 대서양 중앙해령의 양편에 수많은 해분이 있다. 동해의 동쪽 반은 커다란 해분이다. 심도는 3,000∼6,000 m이며, 해분저의 퇴적물의 두께는 얇다. 지각구조는 대륙과 본질적으로 상이하다. 대양해분의 형성 원인에 대해서는 여러 설이 있으나, 아직 확정적인 것은 없다.
해양분지는 한쪽 끝은 대양서산맥에 접하고 다른쪽 끝은 대륙주변부나 해구에 접한 심해저 부분을 지칭한다. 수심은 대략 4~5km이며, 전체 면적은 지구 표면의 약 30%이다. 해저분지의 해저면은 대양저산맥에서 멀어지면서 점점 더 평평해진다. 이는 지각의 연령이 증가함에 따라 그 위에 쌓이는 퇴적물의 두께도 증가하여 바닥의 기복을 덮어버린 결과이다. 대륙주변부 가까이에 위치한 광활한 지역은 대륙에서 기원한 물질들의 두꺼운 퇴적 때문에 극도로 평활한 지형을 보여서 심해저평원이라 불린다. 해저분지에 솟아 오른 산은 그 규모에 따라 해저로부터의 높이가 600m이하의 것은 심해저구릉이나 놀로, 600m이상의 것은 해산으로 불린다. 해산중에는 그 정상부가 평평하게 깍인 특이한 모양도 있는데, 이는 해산의 상부가 한때 수면 위로 노출되어 파랑 등의 침식으로 깍인 것을 지시하며, 이러한 해산은 평정해산 혹은 기요라 불린다.
해저분지에 분포하는 대부분의 해산은 대양저산맥에서의 화산활동으로 생성된 것으로서, 해저 확장에 따른 판의 이동으로 현재의 위치에 놓이게 된 것이다. 그러나 일부 해산이나 화산섬은 대양저산맥의 화산활동과 무관한 것들이 있으며, 이는 밑에 놓인 맨틀이 다른 곳에 비해 특별히 뜨거워 여기에서 솟구쳐 오른 마그마가 지각 표면에 화산작용을 일으킨 데 기인한다. 지각에 화산활동을 일으키는 맨틀의 뜨거운 부분은 열점이라 한다. 이 열점에 의한 화산활동의 대표적인 것으로는 하와이 군도를 형성한 화산작용을 들 수 있다. 이들 열점은 맨틀의 특정한 위치에 고정되어 있는 것으로 생각된다. 따라서 리소스피어 판이 이 열점 위로 이동해 가면 열점에서 기인한 화산작용은 지표면에 일련의 연속된 화산의 줄을 형성한다. 하와이 군도에서 서북방향으로 이어진 일련의 해산들은 이렇게 열점에 의해 만들어진 화산의 열을 보여준다.
해저 여러 곳에는 주위보다 1~2km 높게 솟아 있으면서 해수면 위로 노출되지도 않고 대양저산맥의 일부분도 아닌 그런 곳이 있다. 해양대지라 불리는 이들은 대양지각보다는 더 가볍고 두꺼운 물질로 구성되었으며, 대륙의 한조각이거나 화산작용의 결과로 만들어진 것들이다.
경계 정의
대륙에 따른 경계
1953년 국제수로사무소에 의해 출판된 "해양과 바다의 한계"는 오늘날 널리 알려진 해양 분지를 정의한 문서이다. 주요 해양분지는 전 섹션에 기재되어 있는 것으로 이 주요 분지들은 더 작은 부분으로 나뉘어져 있다. 예를 들어 발트해, 북해, 그린란드해, 노르웨이해, 랍테프해, 멕시코만, 남중국해 등이 있다. 항해 방향을 편찬하기 위해 설정한 제한은 지리적·물리적 근거가 없어 현재까지 정치적 의미가 없다. 예를 들어, 북대서양과 남대서양 사이의 선은 적도에 맞춰져 있다. 남쪽 60°에서 남극 대륙에 이르는 남극 또는 남해는 2000년까지 누락되었지만 지금은 국제수로사무소에서도 인정하고 있다.그럼에도 불구하고, 그리고 해양 분지는 서로 연결되어 있기 때문에, 많은 해양학자들은 여러 개의 분지 대신 하나의 해역을 언급하는 것을 선호한다.
표면 연결에 기반한 정의
바다의 흐름은 균일하지 않고 깊이에 따라 다르다. 해양의 수직 순환은 수평 흐름에 비해 매우 느리고 깊은 바다를 관찰하는 것은 어렵다. 따라서 전체 바다의 연결성(깊이와 너비)을 기준으로 해저를 정의하는 것은 불가능하다. Froylandet al. (2014)은 표면 연결성을 기반으로 해양분지를 정의했다. 이는 전 지구 해양 모델의 단기 궤적 데이터를 사용하여 지표 해양 역학의 마르코프 체인(Markov Chain) 모델을 생성함으로써 달성되는데 이러한 궤적은 바다 표면에서만 움직이는 입자이다. 모델 결과는 특정 그리드 지점의 입자가 바다 표면의 다른 어딘가에 도달할 확률을 제공한다. 모형 결과를 사용하여 고유 벡터와 고유 값을 가져오는 행렬을 생성할 수 있다 . 이 고유 벡터는 끌어당기는 영역, 즉 해양 표면에 있는 물체(플라스틱, 바이오매스, 물 등)가 갇히는 지역인 영역을 보여준다. 이러한 지역 중 하나는 예를 들어 대서양 가비지 패치이다 . 이 접근법을 사용하면 5개의 주요 해양분지는 여전히 북대서양과 남대서양, 북태평양과 남태평양, 북극해이지만 분지 사이의 경계는 다르다. 이러한 경계선은 서로 다른 지역 사이의 매우 작은 표면 연결선을 보여준다. 즉, 특정 지역의 해양 표면에 있는 입자가 다른 지역으로 넘어가는 것보다 같은 지역에 머무를 가능성이 더 크다.
해양지각 및 분지의 형성
지구의 구조
화학적 구성과 물리적 상태에 따라, 지구는 세 가지 주요 구성 요소로 나눌 수 있다. 맨틀, 핵, 그리고 지각. 지각은 지구의 바깥층이라고 불린다. 그것은 대부분 현무암과 화강암으로 된 단단한 암석으로 만들어졌다. 해수면 아래에 있는 지각은 해양 지각으로 알려진 반면, 육지에서는 대륙 지각으로 알려져 있다. 전자는 더 얇고 비교적 밀도가 높은 현무암으로 구성된 반면 후자는 밀도가 낮은 주로 화강암으로 구성되어 있다. 암석권은 지각(해양과 대륙)과 맨틀의 가장 윗부분으로 구성되어 있다. 암석권은 판이라고 불리는 부분으로 나뉜다.
판구조의 과정
지각판은 서로에 대해 매우 느리게 움직이고(연간 5~10cm(2~4인치)) 경계를 따라 상호 작용한다. 이 운동은 지구의 지진과 화산 활동의 대부분을 차지한다. 플레이트가 서로 상호 작용하는 방식에 따라 세 가지 유형의 경계가 있다.
- 수렴 경계: 판들이 충돌하고, 결국 더 밀도가 높은 것이 더 가벼운 것 아래로 미끄러진다. 이것은 섭입이라고 한다. 이런 종류의 상호 작용은 해양 지각과 해양 지각 사이에서 일어날 수 있으며, 소위 해양 해구를 형성한다. 그것은 또한 안데스 산맥과 같은 대륙에 산맥을 형성하면서 해양 지각과 대륙 지각 사이에서 일어날 수 있고, 대륙 지각과 히말라야 산맥과 같은 큰 산맥을 형성할 수 있다.
- 발산 경계: 플레이트가 서로 떨어져 이동한다. 만약 이것이 육지에서 발생한다면, 균열이 형성되고 그것은 결국 균열 계곡이 된다. 가장 활동적인 발산 경계는 바다 밑에 있다. 바다에서는 마그마나 녹은 암석이 맨틀에서 올라와 두 개의 갈라진 판에 의해 생긴 틈을 메우면 중앙해령이 형성된다.
- 변환 경계 : 변환 단층이라고도 하며, 플레이트 사이의 움직임이 수평일 때 발생하므로 지각이 생성되거나 파괴되지 않는다. 육지와 바다 모두에서 일어날 수 있지만, 대부분의 단층은 해양 지각에 있다.
참호의 크기
지구의 가장 깊은 해구는 해저에 걸쳐 약 2500km에 이르는 마리아나 해구이다. 서태평양의 화산 군도인 마리아나 제도 근처에 있다. 마리아나 해구의가장 깊은 지점은 바다 표면에서 10,994 미터 아래에 있다.
지구상에서 가장 긴 참호는 페루와 칠레 해안을 따라 8065미터(26460피트) 깊이에 이르며 약 5900킬로미터(3700마일)에 이른다. 대양 나스카판이 남미 대륙판 아래로 미끄러지는 곳에서 발생하며 안데스 산맥의 융기 및 화산 활동과 관련이 있다.
해양지각의 역사와 나이
가장 오래된 해양 지각은 마리아나 제도의 동쪽 서쪽 적도 태평양에 있다. 해양 지각이 끊임없이 생성되거나 파괴되는 해양 확산 중심에서 멀리 떨어져 있다. 가장 오래된 지각은 약 2억 년 된 것으로 추정되는데 비해 지구의 나이는 46억 년이다.
2억년 전에는 거의 모든 육지가 판게아라고 불리는 하나의 큰 대륙이었는데, 판게아가 갈라지기 시작했다. 판게아의 분열 과정 동안, 태평양 분지처럼 일부 해양 분지는 줄어들었고, 대서양과 북극 분지와 같은 다른 분지가 생성되었다. 대서양 분지는 약 1억 8천만 년 전에 형성되기 시작했는데, 이때 로라시아 대륙은 아프리카와 남아메리카에서 멀어지기 시작했다. 태평양 판은 성장했고, 침강은 경계 판의 축소로 이어졌다. 태평양 판은 계속해서 북상하고 있다.약 1억 3천만 년 전에 남미와 아프리카가 분리되기 시작하면서 남대서양이 형성되기 시작했다. 이 무렵 인도와 마다가스카르는 호주와 남극 대륙에서 북쪽으로 이동해 서호주와 남극 대륙 주변에 해저를 형성했다. 9000만~8000만 년 전 마다가스카르와 인도가 분리되면서 인도양의 산등성이가 재편됐다. 대서양 최북단 역시 유럽과 그린란드가 분리되면서 형성되었다. 약 6천만 년 전 그린란드와 유럽 사이에 새로운 균열과 해양 능선이 형성되어 노르웨이 해와 동쪽 북극해의 유라시아 분지에서 해양 지각의 형성이 시작되었다.
해양분지의 변화
현재 해양분지의 상태
개별 해양 분지가 차지하는 면적은 과거에 지각판 운동 등으로 인해 변동해왔다. 따라서 해양분지는 크기 또는 깊이를 능동적으로 변경하거나 상대적으로 비활성화할 수 있다. 활동적이고 성장하는 해양분지의 요소에는 심해평원과 해양 해구로 이어지는 심해 구릉을 끼고 있는 높은 중앙해령이 포함된다.
생물 다양성, 홍수 및 기타 기후 변화는 해수면과 관련이 있으며, 다양한 모델과 관찰(예: 해양 지각의 나이)로 재구성된다. 해수면은 해양분지의 부피 뿐만 아니라 그 안에 있는 물의 부피도 영향을 받는다. 해양분지의 부피에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다.
- 판구조론과 중앙해령의 부피: 해저의 깊이는 해양 암석권이 냉각되고 두꺼워짐에 따라 능선까지의 거리에 따라 증가한다. 해양분지의 부피는 판구조론의 재구성과 연령-깊이 관계를 사용하여 모델링할 수 있다(해수면 깊이 대 연령 참조).
- 해양 퇴적물:해양 퇴적물은 전세계 바다의 평균 깊이와 부피에 영향을 미치지만, 그것을 판단하고 재구성하는 것은 어렵다.
- 수동적 한계와 지각 확장: 대륙의 융기로 인한 대륙의 확장을 보상하기 위해, 해양 지각은 감소하고 따라서 해양 분지의 부피도 감소한다. 하지만, 대륙 면적의 증가는 대륙 지각의 확장과 얇아짐으로 이어지며, 대륙지각의 대부분은 해수면 아래로 내려가 다시 해양 분지의 부피 증가로 이어진다.
대서양과 북극해는 활동적이고 성장하는 해양분지의 좋은 예이며, 반면 지중해는 줄어들고 있다. 태평양은 산등성이와 해구를 모두 가지고 있음에도 불구하고 활동적이고 축소되는 해양 분지이기도 하다. 아마도 활동하지 않는 해양분지의 가장 좋은 예는 쥬라기 시대에 형성되었고 그 이후로 퇴적물을 수집하는 것 외에는 아무것도 하지 않고 있는 멕시코 만일 것이다. 알류샨 분지는 상대적으로 활동적이지 않은 해양분지의 또 다른 예이다. 마이오세에 형성된 일본해의 일본 분지는 최근의 변화가 비교적 완만하지만 여전히 구조적으로 활발하다.
참고자료
- 〈해분〉, 《위키백과》
- 〈해분〉, 《두산백과》
- 〈해양 분지Oceanic basin〉, 《요다위키》
- "Oceanic basin", Wikipedia
- 이영석, 〈해저지형〉, 《네이버 블로그》, 2017-01-04
같이 보기
