대륙붕

일반적 특성

개요

대륙붕은 평균 저조선(低潮線)에서 시작되지만 때로는 하구나 조석대지, 얕은 석호를 포함하기도 하고 산호초에 의해 형성된 석호나 해저둑 또는 육지 깊숙이 있는 허드슨 만 같은 내만(內灣)도 포함한다.

예전에는 대륙붕의 끝을 수심 180m선으로 정했으나 지금은 경사가 급한 대륙사면과 평탄한 해저면 사이에 있는 대륙붕단에 의해 결정된다. 대륙붕단의 평균수심은 130m 정도인데, 40m 정도로 얕거나 500m에 이르는 깊은 곳도 있다. 대륙붕과 대륙사면 사이에 대륙붕단이 존재하지 않는 경우에는 수심 180m선을 대륙붕의 끝으로 본다.

대륙붕 지형, (해저협곡과 하구의 삼각주)

대륙붕의 평균 경사도는 0.1˚이나 해안선 가까운 곳에서는 이보다 급경사이다.

미국 플로리다 주의 마이애미 또는 프랑스의 리비에라 앞바다에는 실질적으로 대륙붕이 없으며, 파타고니아의 대서양쪽 대륙붕은 그 폭이 500㎞에 이른다. 대륙붕의 해저는 매우 평탄하며 암반 또는 모래구릉, 수로(水路), 계단 모양의 단구형태를 나타낸다. 대륙붕에 있는 해저협곡은 여러 유형을 보인다. 먼저 폭이 넓고 바닥이 평탄하며 고위도에서만 존재하는 협곡으로, 이들은 플라이스토세 빙하에 의해 깎여서 형성된 것이다. 다음으로는 피오르드의 연장으로 나타나는 협곡으로 캐나다의 노바스코샤와 뉴펀들랜드 사이에 있는 거대한 캐버트 스트레이트 협곡이 있으며, 이 협곡은 수심 500m, 폭 100㎞에 이른다.

이외에도 빙하에 의해 해안선과 평행하게 형성된 해저협곡이 많이 있는데 노르웨이 남단에는 수심 800m, 폭 80㎞, 길이 800㎞에 이르는 해저협곡이 있다.

해저협곡은 조석활동에 의해서도 형성된다. 예를 들면 북해 남동쪽의 프리지아 제도 사이에는 지형적인 제약에 의해 조류가 해저바닥을 쓸고 지나감으로써 해저협곡이 형성된다. 또다른 해저협곡의 유형으로는 하천계곡이 연장된 것을 들 수 있는데, 뉴욕 항으로부터 대륙붕단 쪽으로 흐르는 허드슨 수로, 수마트라와 보르네오 사이에 있는 수지상(樹枝狀) 하천인 순다 강 등이 여기에 속한다.

하구의 삼각주에는 대륙붕 위에 형성되는 론 삼각주, 대륙사면 밖에 형성되어 대륙대(大陸臺)를 이루는 나일 강이나 니제르 강의 삼각주, 미시시피 강의 삼각주와 같이 새발 모양으로 대륙붕에서 형성되어 대륙사면까지 퇴적된 삼각주 등이 있다.

미시시피 삼각주는 대륙의 침강과 해침(海浸)에 의해 루이지애나 앞바다에 대륙단구를 이룬다. 그러나 남아메리카의 큰 강들, 즉 파라나 강과 아마존 강은 큰 하구를 이루고 있지만 퇴적물에 의해 대륙붕이 확장되지는 못한다. 오리노코 삼각주가 그 예인데, 이는 강력한 조석류에 의해 세립질 퇴적물이 쓸려나가 해안선에 평행하게 이동되어 쌓이거나 심해로 유실되기 때문이다.

이라와디 강과 인더스 강도 해저단구를 이루지 못하고 침강하는 해구에 퇴적물을 공급할 뿐이다. 유프라테스 강과 포 강 등은 육지부 침강에 의해 바닷물이 잠기는 것보다 더 빠른 퇴적이 일어나 삼각주를 이룬다.

해류나 파랑은 해안선과 평행하고 석호에 의해 본토와 분리되는 모래톱을 만든다. 대표적인 예로 하테라스 곶(串)에 있는 팜리코 만에는 사구가 대서양쪽으로 대륙붕의 반 정도까지 뻗어나가 있다. 이렇게 모래톱으로 막힌 석호에 퇴적이 일어나고 식물이 자라면 육지가 된다.

해류와 파랑에 의한 해저지형의 파괴와 형성은 조석대지에서 가장 활발히 일어난다.

빙하기의 영향

플라이스토세 동안 해수면은 상당히 낮았으며, 가장 최근의 빙하기 동안 해수면은 지금보다 100m 정도 더 낮았다.

빙하기는 지난 250만 년 동안 6번 있었고, 간빙기(間氷期)에는 해수면이 현재의 해수면보다 높거나 같았다. 대륙붕은 빙하에 의해 큰 영향을 받았다. 파쇄대가 대륙붕 위에서 오르락내리락하면서 퇴적물을 교란시켜 세립질 입자들을 퇴적물로부터 분리해냈다. 큰 강들은 급경사인 새로운 해안으로 흘러들어갔고, 이에 따라 노출된 대륙붕은 침식되었으며, 대량의 퇴적물이 대륙붕단을 넘어 운반되었다. 이렇게 운반된 퇴적물은 부분적으로는 대륙붕을 넓히는 데 기여하지만, 대부분은 해저협곡으로 운반되어 많은 저탁류의 흐름을 유발한다.

대부분의 하구들은 해수면이 낮았을 때 침식당한 강계곡이 후빙기 때 해침에 의해 형성된 것이며, 현재는 퇴적물의 집적소로서 역할을 하여 대륙붕에 퇴적되는 양을 감소시킨다.

최후의 간빙기 후 해수면은 약 1만 2,000년에 100~120m, 즉 연간 1㎝ 정도 상승했다. 지난 5,000년 동안은 해수면이 현재와 비슷한 높이를 유지했다. 빙하기의 중심기 동안 해수면은 전지구적으로 거의 같은 높이만큼 낮아졌고, 빙하와 빙판이 두꺼워지고 얇아지는 것이 불규칙적이거나 정체 또는 반대현상이 일어나는 기간이 있어 해수면이 장기간 같은 높이를 유지하게 되었다.

그결과 지금까지 보존되어 있는 해수면 위·아래의 여러 깊이에서 해저단구들이 형성되게 되었다. 그러나 국부적인 대륙지각의 운동으로 전세계적인 해수면의 상호관계를 알기는 어렵다.

빙하시대 동안 이러한 영향들이 실제로 있었음을 보였지만 빙하시대 이전의 대륙단구의 형태는 아직도 불분명하다. 현재는 해안선과 수심 150m 사이에 재퇴적 작용을 받은 해안퇴적물과 얇은 천해해수층이 있다. 이들 밑에는 과거의 침식작용으로 일부 변질된 플라이스토세 해양퇴적물·삼각주·염습지·사구 및 역질점토 등이 있다.

이들 밑에는 교란되지 않은 빙하기 이전의 대륙붕 퇴적물이 있다. 현재 이들 2개 층위에는 3번째 해저퇴적층이 쌓이고 있는데 천해에는 모래가, 심해에서는 이토(泥土)가 퇴적되고 있다. 특히 플라이스토세의 암반이나 조립질 퇴적물이 많은 곳에서는 해류와 파랑에 의해 이토의 퇴적이 일어나지 않는다. 해류와 파랑은 대륙사면 붕단에서 시작되어 해안쪽으로 올수록 그 작용력이 약해지고, 파쇄대에서는 다시 파랑 에너지가 증가한다. 퇴적에 있어 또다른 복잡한 요인은 해양의 바닥에 사는 저서동물(底棲動物)의 존재이다.

즉 갯지렁이류·이매패류·성게류 등의 저서동물이 해수로부터 세립자를 여과하여 고형의 펠릿 형태로 해저바닥으로 내보낸다. 또한 퇴적물 속을 파고들거나 파헤침으로써 모래와 이토를 서로 뒤섞는 역할도 한다.

구조와 성인

개요

대륙붕의 형태를 결정짓는 요인은 퇴적작용과 침식작용이다.

급경사의 해안에서 파도와 해류가 육지를 침식하고 있어 아직 고화(固化)되지 않은 퇴적물로 이루어진 해안선은 매년 수m씩 침식된다. 과거에는 파도가 수심 100m 깊이에 있는 퇴적물도 침식시킨다고 생각했었지만, 현재는 수십m 이하에서도 단단한 암반은 침식시키지 못한다고 알려져 있다. 수심이 얕은 곳의 암반은 파도의 힘을 약화시키고 파랑에너지를 흡수하기 때문에 해수면이 안정되어 있을 때보다는 해수면이 변동할 경우 침식이 더 잘 일어난다.

퇴적에 의한 대륙붕 형성은 심해와 대륙붕 경계부에 위치한 니제르 삼각주에서 잘 볼 수 있다. 또다른 대륙붕의 성인은 연안 평원이 해수면 아래로 침강하여 대륙붕이 되는 경우이다. 그러나 보다 깊은 곳에 있는 해저가 융기하여 대륙붕이 되는 경우는 거의 없다. 대륙주변부는 대륙사면의 붕단과 같이 경첩선을 중심으로 바깥부분이 아래로 굽어진 것이라 생각해왔다.

리비에라 남쪽 해안의 가파른 경사와 나뭇가지 모양의 깎아지른 암반 골짜기는 침강에 의해 형성된 것이다. 대부분의 지질학자들은 대륙사면 붕단의 위치와 형태는 빙하기 해수면의 하강에 의한 것으로 생각하고 있다.

지구물리학적 증거

지구물리학적 조사결과 대륙붕의 다양한 내부구조를 밝혀냈는데, 암반해안의 대륙붕은 보초산호 뒤의 석호 또는 퇴적물로 채워진 암반분지(岩盤盆地)이거나 퇴적물로 얇게 덮인 침식된 대지로 밝혀졌다.

단구의 구조에 대한 최초의 탄성파 탐사에서는 미국의 거대한 대서양 단구사면 아래의 층리면이 위쪽으로 굽은 것을 확인하였다. 이러한 사실은 단구의 성인을 침강과 함께 분지구조의 관점에서 해석할 수 있게 하였다. 그러나 후에 대륙주변부 하부에 위치한 전체 지각은 멕시코 만의 연안을 따라 아래로 굽어지고 있는 과정에 있음을 밝혔다.

심해유정(油井) 탐사에 의하면 제3기 및 중생대 후기 퇴적물이 적어도 1만m 두께로 쌓였으며, 최하부의 퇴적물은 적어도 3번 정도 압축받았었음을 시사했다.

해양퇴적의 면에서 보면 연안에서 침식되는 양은 하천에서 유입되는 퇴적물의 1％에 불과하지만, 흔히 발견되는 해저단구의 구조는 퇴적물이 쌓여 형성된 것이 많음을 잘 설명해준다. 해저단구의 여러 단면을 보다 세밀히 조사해보면 다음과 같은 발달과정을 알 수 있다.

먼저 지각의 급속한 침강이 대륙붕과 일부 사면에서 일어난다. 그 다음에는 지각이 안정된 동안 육지쪽으로부터 상당한 경사를 가지고 퇴적이 일어난다. 어떤 경우에는 대륙사면의 붕단을 넘어 심해까지 퇴적이 일어난다. 위의 두 과정은 계속 반복된다. 일반적으로 지각의 침강은 부분적으로는 새로 쌓인 퇴적물의 무게로 인해 일어나고, 다른 일부분은 심층퇴적물의 고화작용 및 지각이 장력에 의해 얇아지고 맨틀 대류에 의해 하부지각이 소실되면서 일어난다.

지질학적 관계들

대륙붕은 뚜렷이 대륙이동설 및 해양저확장설과 관련된다.

대륙이동설에 대한 가장 유력한 증거는 대서양이 아메리카와 유럽-아프리카 사이에서 중생대 동안 형성된 열곡으로 구성되어 있다는 것이다. 이것은 지각이 분열된 이후 형성되었어야 하는 양쪽 대륙의 대륙붕이 모두 백악기 초기의 것으로 서로 일치하기 때문이다. 대륙이동설은 대서양의 두 반대편 주변부가 잘 일치한 것에서 유래했으나 지금은 고지자기학, 심해굴착, 지질학적인 일치, 페름 빙하기의 잔류물 및 고생물지리학에 의해 뒷받침되고 있다.

1970년대 이후 점차적으로 많은 학자들이 판구조론(板構造論)의 관점에서 대륙붕 및 이와 연관된 다른 구조들의 성인을 규명하려는 시도를 해왔다.

이 이론에 의하면, 태평양의 대륙붕들은 2개의 판들이 서로 상대적으로 미끄러지는 파쇄대(破碎帶)나, 2개의 판들이 충돌하여 한 판은 하부의 부분적으로 용융된 연약권(軟弱圈) 밑으로 들어가 소멸되고 다른 한 판은 융기되어 하부의 판 위로 올라오는 현상이 일어나는 침강대(沈降帶)로 진행하는 암석권(岩石圈) 판에서 대륙주변부의 앞부분인 것으로 해석하고 있다.

이러한 기원의 대륙붕들은 대체로 경사가 급하고 변형을 많이 받았으며, 침식기원의 쇄설물로 구성된 얇은 퇴적층으로 덮여 있다. 반면 대서양의 대륙붕들은 판구조론적인 변형을 거의 보여주지 않으며 두꺼운 퇴적층으로 덮여 있다. 이곳의 대륙붕들은 수백만 년 전 거대한 판이 갈라지고 수축하면서 대서양 분지를 형성할 당시 만들어진 새로운 해양판(海洋板) 끝부분의 잔유물로 보고 있다. 그후 판의 가장자리는 점차 압축되고 침강하였으며, 대륙으로부터 많은 양의 모래·실트·점토가 공급되어 바다쪽의 해저를 따라 퇴적되었다.

대륙붕단은 열곡이 생긴 이래 가장 오래된 것이며 원래의 대륙주변부는 확장되어 측면이 없어져 얇아지게 되었다.

로컬과 포큐파인 뱅크의 분열 및 이베리아 반도의 회전은 지각의 변형을 가져왔다. 알프스 산맥의 조산운동도 자체 지각판을 뒤틀리게 하였다. 화산활동과 삼각주 형성은 대륙붕에 새로운 물질을 삽입시켰다. 그러나 이러한 변형에도 불구하고 양쪽 대륙붕은 잘 일치하고 있으며, 이것은 대륙이동설의 가장 유력한 증거이다. 따라서 대서양의 단구나 대륙붕의 열곡작용에 의해 형성된 다른 주변부의 기원과 연대가 잘 설명될 수 있다.

수심이 깊은 내해의 연대가 젊은 단구들은 이러한 맥락에서 설명될 수 있다. 즉 단구들은 해저면이 침강된 후 형성된 것이다. 그러나 태평양 주변부는 원시대양분지와 수억 년 동안 경계를 이루고 있었다. 태평양 주변부의 단구들은 규모가 작은데, 이는 대륙이 해양저와 단구를 덮어버리거나 또는 해양지각이 맨틀 대류에 의해 대륙지각 밑으로 비스듬히 섭입(攝入)되기 때문이다.

어떻게 해저단구가 형성되는가에 대한 의문은 비록 넓은 관점에서 보더라도 매우 복잡한 답을 요구한다.

즉 연안 침식작용도 일부 연관되어 있지만, 침강중인 주변부에 퇴적작용이 일어나는 것이 더 중요하다. 또한 단층과 해저침식도 관련되어 있다. 수심이 얕은 내해는 단구와는 관계가 없고 해수가 채워진 전형적인 대륙지역으로 간주된다. 한편 수심이 깊은 내해는 대륙이 이동함으로써 생긴 열곡 때문에 함몰된 대륙지역으로 보고 있다. 지금까지 얻어진 지식에도 불구하고 많은 해저단구들, 특히 태평양의 해저단구의 성인과 소멸은 아직 분명치 않은 상태로 남아 있다.

한국의 대륙붕

한국은 반도로서 3면이 바다로 둘러싸여 있어 육지면적의 약 3.5배에 달하는 대륙붕이 있으며, 각 해역의 대륙붕은 다음과 같이 서로 다른 특징을 갖는다. 서해의 대륙붕은 수심이 100m 이내이고, 수심 30~50m에서의 경사는 약 0.1°로서 비교적 완만한 경사를 이루며 3개 대륙붕지역 중 가장 넓다.

서해 대륙붕의 해저퇴적물은 대체로 모래, 이토질 모래, 모래질 이토 및 이토로 구성되어 있고, 서해로 유입하는 여러 하천의 퇴적작용에 의해 두꺼운 퇴적암층이 형성되어 있다. 서해의 해안선은 전형적인 침강해안인 리아스식 해안으로서 제4기 침강기 이후 육지에서 분리된 약 900개의 섬들이 분포하고 있다.

남해안은 2,400여 개의 섬이 있는 복잡한 해안구조이며, 대륙붕은 서해에 비해 급경사이고 등심선(等深線)은 해안에 평행한 동서방향이다. 대륙붕단은 수심 약 120~130m에서 나타나며, 대륙붕 해저는 주로 모래질 퇴적물로 덮여 있고 일부 해안역에만 세립질의 이토가 분포한다. 특히 섬진강과 낙동강에는 각각 모래질의 삼각주와 이토질의 삼각주가 형성되어 있다.

동해의 대륙붕은 태백산맥의 융기로 인해 단조로운 해안선을 형성하며, 경사가 급하여 1.5~4°에 이르고 그 폭도 좁아 묵호에서는 5㎞, 죽변에서는 약 30㎞로, 포항 이북의 대륙붕은 그 폭이 약 25㎞ 이내에 불과하다.

그러나 영덕과 죽변 사이의 외해에는 길이 100㎞, 폭이 약 15㎞, 평균수심 100m에 달하는 후포 뱅크가 존재한다. 대륙붕단은 수심 130~150m에서 나타나고, 유입되는 하천이 없어 대륙붕의 퇴적물은 주로 빙하기 때의 잔류퇴적물인 조립질 모래나 이토질 모래로 구성되어 있다. 그러나 포항 이남 해안의 좁은 지역에는 낙동강에서 흘러온 세립질 부유물에 의해 이토나 점토가 분포한다.