츄 사이언스 - 해저 지형

해양의 분포

해양은 태양계 행성 중 지구에만 존재하며 생명체가 존재할 수 있는 유일한 조건입니다. 이러한 해양의 분포를 살펴보자면, 전체 바다의 체적은 지구 전체 체적의 1/790에 불과하고 지구 표면에 매우 얇은 층을 이루고 있습니다. 해양의 깊이는 지구 반지름의 1/1680에 지나지 않으므로 만약 지름 30cm의 지구본에다 바다를 그리면 바다의 깊이는 종이 두께 정도가 될 것입니다. 이러한 이유로 해양학자들은 해양 단면도를 그릴 때 수평거리에 비하여 두께를 수백~수천 배 확대한 해양 단면도를 사용하는 데 이러한 그림은 익숙하지 않은 사람들에게 오해를 일으킬 수 있습니다. 해양의 평균수심은 약 4km입니다. 세계의 바다분포는 남극대륙을 에워싼 환 남극해를 중심으로 해 세 가닥으로 뻗어있다고 할 수 있습니다. 남극에서 북극까지 뻗어있는 가장 긴 바다인 대서양은 각종 기후에 따른 다양한 해수 성질을 나타내고, 태평양은 북으로 베링해까지 뻗어 있으며, 수심이 얕은 베링해협에 의해 북극해와 단절되어 있습니다. 태평양은 그 면적으로 볼 때 지구표면의 약 1/3을 덮고 있는 넓은 해양입니다. 인도양은 대부분 남반구에 분포하며 지구 표면의 약 1/7을 차지하고 있습니다. 

 

해저 지형

바다깊이와 해저 하부의 퇴적물들을 조사하기 위해서는 음파에 의한 탄성파 탐사를 실시해야 합니다. 탄성파 탐사는 음파 신호가 해수를 통해 전달되어 물체나 해저에서 반사된 후, 해수면으로 되돌아오는 시간을 측정하는 원리를 이용하는 것입니다. 이러한 원리를 음향 측심법이라고 하며, 이 음향 측심법에서 음파의 속도가 결정되면 해저까지의 깊이는 해수에서의 음파 속도에 왕복 시간의 반을 곱한 것과 같게 됩니다. 이러한 탄성파 탐사에 의해 밝혀진 해저면의 모양도 육지의 지형과 같이 여러 개의 지형적 특성으로 기술되는데, 수심과 기복, 해저면의 경사 및 구성물질에 의해서 해저 지형을 구분하고 있습니다. 해저 지형은 다음과 같이 3개의 기본적인 지형으로 구분됩니다.

해저 지형 구분

1. 대륙 주변부 (continental margin)

대륙 주변부는 해양 지각과 대륙 지각의 경계를 이루는 곳으로서 대륙과 가장 밀접하게 관계되는 해저의 지형입니다. 대륙과 접해 있는 수심 150~200m 까지의 해저의 단구를 대륙붕이라고 합니다. 이러한 대륙붕의 특징은 평균 0.1°로 경사가 극히 원만하다는 것이며, 전 해양저 면적의 약 9%를 차지하고 있습니다. 또한 대륙붕 끝의 경사가 매우 큰 곳을 대륙붕단(shelf break)이라고 합니다. 대륙사면은 대륙붕단으로부터 수심 약 2,500m까지의 해저로서 상대적으로 폭이 좁고 경사가 평균 4.3°입니다. 거의 모든 지역의 대륙사면에는 대륙붕으로부터 대양저까지 연결되어 있는 V자 모양의 해저협곡(submarine canyon)들이 나타납니다. 소규모의 해저협곡은 넓이와 깊이가 수 10m 이하이고, 거대한 해저협곡은 깊이가 10km 이상이 되기도 합니다. 대륙대는 대륙사면의 기저부에서 경사가 0.2° 정도로 현저하게 감소되어 있는 지역으로서 대륙으로부터 운반된 두꺼운 퇴적층으로 형성되어 있습니다. 그 위를 수 십 km의 해저협곡이 횡단하고 있습니다. 태평양의 대부분과 인도양의 일부 대륙 주변부는 매우 좋고 깊은 해구가 발달되어 있는 반면, 대서양, 인도양의 대부분 지역 및 태평양의 일부 지역에서는 육지에서 바다 쪽으로 대륙붕-대륙사면-대륙대의 차례로 발달되어 있는 것이 특징입니다. 해구는 수심이 6,000~11,000m로 대양에서 가장 깊은 부분입니다. 경사가 급해서 V자 형태로 나타나며, 폭은 대부분 40~120km, 길이는 수천 km에 달합니다. 해구는 활화산대의 호상열도 (island arc system)에 인접되어 있으며, 해양판이 침강하는 지역입니다. 이와 같은 대륙 주변부의 형태는 지체 구조적 운동(tectonics)과 퇴적물의 공급에 의해 결정됩니다.

 

2. 대양저 (ocean basin floor)

대양저는 대륙대 아래 수심 4,000m부터 6,000m의 범위를 갖는 해양분지의 하단지역입니다. 해양분지의 암석은 대륙지각과는 다른 현무암질 암석으로 이루어져 있습니다. 또한 대양저에는 심해저 평원, 심해저 구룽, 해저 돌출부, 해산과 같은 특징적인 지형이 발달되어 있습니다. 심해저 평원(abyssal plain)은 대륙대의 기저부로부터 바다쪽으로 연장되어 있는 광대하고 편평한 지역이며, 심해저 구룽(abyssal hill)은 작고 다소 낮은 언덕형의 지형으로 집단적으로 모여서 발달됩니다. 해저융기부(oceanic rise)는 심해저 평원에서 높이가 수백 m, 면적이 수백 평방 km가 되는 돌출된 지역으로, 대륙 주변부와 해저 산맥으로부터 분리되어 있습니다. 또한, 1000m 정도의 높이를 갖는 고립된 화산섬들 중 원추형인 것을 해산(sea mount), 꼭대기 부분이 편평한 것을 평정해산(guyot)이라 합니다. 이러한 해산은 태평양에서만 10,000개 이상 발달된 것으로 추정됩니다. 많은 해산들은 용암이 분출되는 균열대(fracture zone)를 따라서 발달하고 있으며, 일부는 열점(hot spot) 위로 이동해가는 해양 지각판 위에 일직선 상으로 배열되어 있습니다.

3. 해저 산맥 (oceanic ridge)

중앙 해령이라고도 불리는 해저 산맥은 대서양에서 특히 잘 발달되어 있습니다. 모든 해양분지에 걸쳐 발달되어있는 해저 산맥의 총 연장 길이는 65,000km에 달하며, 가장 높은 중심축의 높이는 해저로부터 1~3km 정도입니다. 이러한 해저산맥은 중심축과 주변부로 나누어지는데, 중심축은 폭이 80~320km이며, 중심축에 대해 수직 방향으로 많은 변환 단층이 발달되어 있습니다. 해저 산맥의 중심축을 따라 거대한 해저 열곡(rift valley)이 발달되어 있으며, 그 폭은 13~48km입니다. 해저 열곡을 따라 현무암질 용암이 지하 깊은곳에서부터 상승해 암벽, 암상 및 용암류를 형성합니다. 해저 산맥의 주변부는 기복이 완만하며, 중심축에서 멀어질수록 용암이 두께가 얇고 많은 양의 퇴적물이 쌓여있는 것이 특징입니다. 이를 통해 해저 열곡은 발산하는 판의 경계임을 알 수 있습니다.