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해저지형
해저지형(海底地形, submarine topography)은 해저의 지형으로 육상지형에 비하여 국부적인 기복이 적고, 경사는 완만한 편이다. 깊이에 따라 대륙붕, 대륙사면, 심해저, 해구 ·해연으로 나눈다.
목차
개요
지형의 기복을 힙소그래프(hypsograph)로 보면, 지구상에는 뚜렷한 두 면이 있다. 하나는 해면 밑 수백 m 이내에 있는 대륙에 연속된 면, 또 하나는 해면 밑 4000∼5000 m에 있는 대양저(大洋底)로, 후자는 지구의 50% 이상을 차지한다. 이 두 가지의 지각구조(地殼構造)를 달리 표현하면 전자는 대륙성 지각, 후자는 대양성 지각이 된다. 해저 지형은 일반적으로 대륙 연변, 대양저 및 중앙해령의 세 가지 주요한 지형구로 나뉜다. 대륙 연변은 대륙의 일부가 해면 밑에 연장된 평탄한 면인 대륙붕(大陸棚), 그의 외측에서 대양저로 급경사를 이루는 대륙사면(大陸斜面) 및 그의 기반부(基盤部)가 완만하게 올라와 있는 대륙대(continental rise)로 이루어진다.
대륙대가 없는 곳에서는 좁은 대상(帶狀)의 깊은 해구(海溝)가 이에 대신 된다. 대양저는 1/4 이하의 극히 완만한 경사의 심해평원(深海平原)과 수백 m 비고(比高)의 언덕이 겹친 심해구역(深海丘域)으로 이루어진다. 또 대양저는 좁고 길며 대상으로 달리는 해령(海嶺)이나 해팽(海膨), 대양저에서 우뚝 솟은 해산(海山) 등이 다수 발달되며, 이들은 대양저를 여러 개의 해분(海盆)으로 나눈다. 중앙해령은 대양저에서 1000∼3000 m 융기된 표면에 뚜렷한 기복이 있는 폭넓은 해팽으로, 북극해에서부터 대서양, 인도양, 남태평양에 걸쳐서 4000해리의 사이에 연속된다.
해양은 지구 총 면적의 약 70%를 차지하고, 그의 반 정도에 가까운 것을 태평양이 차지한다. 평균 심도는 대서양(3926 m)과 인도양(3960 m)은 거의 같고, 태평양(4280 m)이 가장 깊다. 해양 중의 최심부는 태평양에 있는데, 마리아나 해구 중의 챌린저 해연의 10923 m가 세계에서 가장 깊다. 각 해양을 연속하여 달리는 중앙해령은 대서양이나 인도양에서 대개 중앙을 달리고 있는데, 태평양에서는 남동에 치우쳐 있어, 그의 지형이나 구조는 오래되지 않은 것으로 이야기된다. 그러므로 해령의 북서쪽에 대양저가 넓고, 이곳에 세계최고(世界最古)의 해저퇴적물이 알려져 있다.
중앙해령을 자르는 단열대는 대서양에서는 동서방향이나 인도양에서는 남북방향이다. 태평양의 주변은 환태평양 조산대로 그의 앞면에 세계 대부분의 해구(海溝)가 집중되어 화산과 지진활동이 따르고 있다. 대서양, 인도양의 대륙사면 하부에는 거꾸로 대륙대(continental rise)가 발달되고 해구를 메운 두꺼운 퇴적물이 있다. 태평양에서는 육지로부터의 혼탁류(混濁流)가 도호(島弧)나 해구에 의하여 방해되므로 심해 평원이 적고, 대부분 심해구역을 나타내는데, 대서양이나 인도양에서의 혼탁류는 대륙대에 연속된 넓은 심해평원을 이룬다. 이로 인하여 미응고 퇴적물의 평균 두께는 대서양이 600 m인데 대하여 태평양에서는 300 m이다.
특징
해저지형의 가장 큰 특징은 수심 100~200m까지의 대륙붕(continental shelf)과 대양저(ocean floor)를 평균수심 4300m의 심해분지(deep－sea basin)로 나누는 해저산맥(submarine ridge)이다. 대륙붕은 대륙사면(continental slope)을 따라서 심해로 기울어져 들어가며, 경사의 끝부분에서는 대륙대(continental rise)와 심해선상지(deep－sea fan)가 발견된다. 다른 큰 규모의 특징은 해구(oceanic trench ; 가장 깊은 것은 11030m의 Mariana Trench)이다. 이것은 수천km까지 뻗쳐 있을 때가 있다. 작은 특징들은 심해저평원(abyssal plain)의 대부분을 차지하는 심해구릉(abyssal hill)과 둘레의 해저보다 1000m까지 분리되어 올라가 있는 사화산(extinct volcanoes)인 해저산(seamounts)이다. 대륙붕단(shelf edge)과 대륙사면을 따라서는 해저협곡(submarine canyon)이 자주 눈에 띈다.
큰 규모의 해저지형은 지구 지각(earth's crust)의 구조를 나타낸다. 대륙사면은 일반적으로 더 가벼운 대륙지각(continental crust)과 더 무거운 해양지각(oceanic crust) 사이의 경계를 표시한다. 해구는 판 가장자리(plate edge)가 인접한 판 밑으로 움직여 내려가는 서브덕션대(subduction zones)를 나타낸다. 해구가 없다는 것(예를 들면 대서양)은 활동성이 없는 해양 가장자리(passive ocean margins)가 있음을 나타낸다. 대양중앙해령(mid－oceanic ridge)은 새 지각이 1~6cm/year의 속도로 형성되어 펼쳐지는 구역이다. 대륙암석은 35억 년 전부터 존재한데 비하여 해저의 연령은 1억 5천만년 정도이다.
해저지형의 구조
바다 밑의 지형은 대양저산맥과 해저분지, 대륙주변부의 세 부분으로 대별된다. 그 밖에 태평양 주위를 따라 주로 분포한 해구와 호상열도 등 의 특징적 지형 요소들이 있다.
대양저산맥
대양저산맥은 대서양의 중심부와 태평양 동남부 그리고 인도양 서부 해저를 이으며 길게 발달한 거대한 해저산맥으로, 총 연장길이는 6만5천km에 달하고 평균 폭은 1,000km를 넘어 전체 지구 표면의 23%가량을 덮고 있다. 그 정상부는 대체로 주변 해저보다 약 2km 정도 높게 솟아 있으며, 일부 지역에서는 이보다 훨씬 높아 아이슬란드 같은 곳에서는 수면 위로 드러나기도 한다. 대양저산맥 정상부를 따라서는 흔히 깊게 패이고 수많은 단층으로 교차된 열곡이 존재한다. 열곡의 지형은 지역에 따라 차이가 있으나 경사가 급하고 대체로 0.5~1.5km의 깊이와 12~48km의 폭을 가지며, 열곡 양쪽의 경계부에는 단층이 많고 지형이 울퉁불퉁한 산들이 분포한다.
대양저산맥 정상부 전체 지역은 지표면에서 가장 뜨거운 지역으로 지진이 자주 발생하고 온천과 화산활동이 활발합니다. 암석의 깨진 틈을 통해서 흘러나온 마그마는 해수 속에서 급격히 식으면서 굳어져 특징적인 '벼개용암'을 형성합니다. 지각이 확장하며 생긴 틈으로는 주위의 차가운 해수가 스며들며, 깊게 스며든 해수가 주위의 뜨거운 암석과 마그마와 접촉하여 데워지면 '열수분출공'을 통해 다시 표면으로 분출되어 나온다.
분출되는 열수의 온도는 분출공마다 차이가 있으며, 최대 350도까지 관측되었다. 해수는 뜨거운 지각 암석과 접촉하며 상호작용하는 과정에서 그 화학적 특성이 크게 변화한다. 이 뜨거운 물이 식게 되면 녹아 있는 성분들의 일부가 침전하면서 철이나 구리, 아연과 같은 금속 황화물이 풍부한 퇴적물을 만들게 된다. 열수분출공 주위에는 특징적인 생물 군집이 발달해 있으며, 이들은 열수의 열과 용존물질을 이용해 화학 합성을 하는 특정한 유형의 박테리아가 생산하는 유기물을 먹이로 하여 번성한다. 미국의 심해연구 잠수정 앨빈호에 의해 1977년에야 처음으로인류 앞에 모습을 드러낸 이 심해생물들은 삶을 태양에너지에 의존하지 않는 생물들의 군집이라는 점에서 특히 흥미롭다.
대륙주변부
대륙주변부는 물에 잠긴 대륙지각의 가장자리 부분으로 대륙붕과 대륙사면, 대륙대를 포함한다.
대륙붕
대륙붕은 해안선에서 바다 쪽으로 가면서 물 밑으로 이어지는 평탄하고 완만하게 경사진 지형으로 대륙붕단까지 이르는 해저지형이다. 바닥의 경사는 매우 완만하여 평균 약 0.1도의 기울기이며, 그 폭은 지역에 따라 변화가 크나 전 세계적 평균은 약 75km이다. 대륙붕의 끝인 대륙붕단에서부터 바닥의 경사가 급격히 커지면서 대륙사면이 시작된다. 붕단이 나타나는 수심은 평균 135m정도이나 지역적으로 차이가 크다. 예를 들어 보퍼트해나 축치해에서는 70m 정도이나 노르웨이 외해 일부에서는 400m 이상에 이르기도 한다. 전 세계적으로 대륙붕의 면적은 지표면 전체의 약 60%에 달한다.
대륙사면
대륙붕의 끝인 붕단을 지나면 바닥의 경사가 급격히 증가하면서 심해로 이어지는 대륙사면이 나타난다. 대륙사면은 대륙지각의 가장자리를 대표하기 때문에 아직 대륙의 일부로 간주되며, 대륙사면을 지나면서 진정한 해양환경이 나타난다고 할 수 있다. 대륙사면의 경사도는 지역적 변화가 크지만 세계적 평균은 약 4도 가량으로서 고속도로의 가파른 길 정도에 해당하며, 사면을 따라 내려오는 크고 작은 다양한 규모의 계곡이 발달하여 퇴적물이 운반되는 주요 통로가 된다. 이들 중 특히 해저협곡이라 불리는 큰 규모의 계곡은 대부분 큰 하천의 하구와 연관되어 발달해 있으며, 계곡의 경사와 규모가 매우 커서 심지어 미국 콜로라도 강을 깎으며 흐르는 그랜드캐넌에 필적할 수 있는 규모의 해저협곡도 존재한다. 사면에서 간헐적으로 발생하는 저탁류가 이들 해저협곡을 깊게 침식시킨것으로 보인다. 이 저탁류는 대륙붕과 대륙사면 상부에서 대륙사면 아래쪽의 심해저로 퇴적물을 운반하는 중요한 수단이 된다. 저탁류에 의해 운반된 퇴적물은 '터비다이트'라 불리며, 특징적으로 퇴적층 내에서 상부로 가면서 입자의 크기가 점점 작아지는 점이층리를 보인다.
대륙대
대륙사면의 하부에는 해저협곡을 포함한 다양한 계곡들을 통해 위쪽에서 아래로 운반된 퇴적물이 두꺼운 층을 이루며 쌓여 있다. 이렇게 대륙사면 하부에 쌓인 퇴적층으로 형성된 지형을 대륙대라 부르며, 바닥의 경사도는 대체로 0.5도 이하로 비교적 평탄하다. 엄밀한 의미에서 이 대륙대는 대륙사면과 연결된 하나의 시스템으로 인식할 수 있으나 모든 대륙사면의 하부에 대륙대가 발달한 것은 아니다. 대륙사면의 하부에 해구가 존재하는 경우에는 사면을 통해 운반된 퇴적물이 해구 속으로 들어가기 때문에 대륙대가 발달하지 않는다. 대륙대를 이루는 퇴적층은 주로 티비다이트로 구성되어 있다.
해저분지
해저분지는 한쪽 끝은 대양서산맥에 접하고 다른쪽 끝은 대륙주변부나 해구에 접한 심해저 부분을 지칭한다. 수심은 대략 4~5km이며, 전체 면적은 지구 표면의 약 30%입니다. 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.
해구와 호상열도, 후열도분지
해구는 좁고 길게 발달한 깊게 주름진 해저의 함몰 지형으로 주로 태평양을 둘러싸며 분포해 있다. 바다의 가장 깊은 수심들이 이곳에서 나타난다. 해구는 주변의 해저보다 보통 3~4km 더 깊게 들어가 있다. 단면의 모습은 비대칭으로 바깥쪽의 경사가 비교적 완만한 반면 안쪽 경사는 가파롭다. 태평양 주변을 따라 발달한 주요 해구로는 알류샨해구, 쿠릴-캄차카해구, 일본해구, 마리아나해구, 통가해구, 페루-칠레해구 등을 들 수 있다. 가장 깊은 수심은 약 10,924m로서 마리아나해구의 챌린저 해연에서 나타난다.
해구는 하나의 지판이 다른 지판과 충돌하는 수렴형 경계에서 나타나는 대표적 지형이다. 이곳에서 아래쪽으로 휘어져 내려가는 지판이 다른지판의 밑으로 가라앉기 시작한다. 이렇게 하나의 지판이 다른 지판의 아래로 내려가 약권의 맨틀 속으로 들어가는 과정을 섭입이라고 한다. 섭입하는 지판은 대략 34~45도의 기울기로 하강하며, 하강하는 지판과 위에 놓인 지판 사이의 경계면에서 발생하는 마찰로 지진이 발생한다.
지진의 진원은 해구에서 비스듬히 기울면서 호상열도 아래로 계속되는 소위 '베니오프대'를 따라 나타나며, 진원이 300km보다 깊이 위치한 심발 지진은 이곳에서만 관측된다. 가장 깊은 진원은 700km까지 나타나며, 섭입하는 지판의 딱딱한 성질이 그 깊이까지 유지됨을 시사한다.
지판의 섭입에 따른 판 경계면에서의 마찰은 지진을 일으키는 외에도 열을 발생해 위에 있는 지판 물질의 부분적인 용융을 초래한다. 이 과정에서 가벼운 성질의 마그마가 만들어져 위로 솟어오르면 지표로 분출하여 화산섬을 이루게 된다. 이렇게 만들어진 화산섬들은 해구에서 육지쪽으로 약 200km떨어진 곳에, 판 경계에 평행하면서 바다 쪽으로 볼록한 활 모양을 이루며 분포하는 까닭에 호상열도라 한다. 호상열도에서 분출하는 화산은 마그마에 가벼운 휘발성 성분이 많아 폭팔적으로 분출하는 경우가 많으며, 화산으로 인한 재해는 대부분 이러한 수렴형 경계에서 발생한다.
한편, 많은 수렴형 경계에서 호상열도의 육지 쪽에 후열도분지가 발달하는데, 태평양을 둘러싸며 북부와 서부에 주변해를 형성하는 베링해, 오호츠크해, 동해 등은 이러한 후열도분지의 예가 된다. 섭입대에서 위에 놓인 저판의 부분용융과 화산활동으로 호상열도가 형성될 때, 이에 수반하여 열도 뒤쪽의 지판 두께가 엷어지고 맨틀의 대류가 일어나게 되면 일시적인 확장이 일어나 후열도분지를 형성하는 것으로 생각되나 그 구체적 과정은 아직 밝혀지지 않았다.
한국의 해저지형
동해는 대륙붕이 좁고(전체의 1/5에 해당) 해저면의 경사가 급하며, 평균수심이 1500m 이상인 깊은 바다이다. 동해에는 대륙붕, 대륙사면, 대륙대, 해저분지, 화산섬 등이 분포한다. 남해는 대부분 대륙붕으로 이루어져 있으며, 평균 수심은 약 100m이다. 남해에서는 남쪽이나 남동쪽으로 갈수록 수심이 깊어진다. 해안선의 굴곡이 심하며 많은 섬들이 존재한다. 황해는 전체가 대륙붕으로 이루어 져 있으며, 평균수심은 약 44m이다. 황해에서 수심이 깊은 곳은 우리나라 쪽으로 치우쳐 남북방향으로 분포한다. 많은 반도와 만, 그리고 100여개의 섬으로 이루어진 침강 해안이 며 썰물 때 드러나는 조간대가(갯벌)가 넓게 발달되어 있고 황해의 남쪽 경계선은 제주도와 중국의 상해를 잇는 선이다
참고자료
- 〈해저지형〉, 《두산백과》
- 〈해저지형〉, 《해양용어사전》
- 〈해저지형〉, 《지구과학사전》
- 이영석, 〈해저지형〉, 《네이버블로그》, 2017-01-04
- KIOST, 〈바다 밑은 어떤 모습일까? - 해저지형에 대해〉, 《네이버 블로그》, 2012-05-07
같이 보기
