해저지형의 역사 및 해저 탐사

해저지형

육상지질은 인간이 쉽게 접근하여 관찰하고 표품을 쉽게 채취할 수가 있다. 사막에서, 극지방 같은 추운 곳에서, 알프스 산에서 지질학자들은 직접 접근할 수가 있다. 반면에 해저는 해수로 참겨있어 해양지질학자들은 직접적으로 접근하기가 곤란하다. 따라서 해저를 연구하기 위하여 간접적인 방법을 사용하게된다. 물론 로봇이나 저질 채집기, 굴착기 등으로 직접 접근하기도 하지만 직접 사람이 확인하기에는 제한되어 있다. 그러나 해저의 지형의 신비를 확인하고 해석하는 것은 해양지질학에서 중요한 일이다. 이를 위하여 인간이 도달할 수 없는 해저바닥의 굴곡을 장비를 이용하여 탐사하였다. 처음에는 직접 줄을 이용하여 수심을 측정하였고 후에는 음파탐지기로 탐사하였다. 보다 확실한 해저의 신비를 들어내기 위하여 비디오, 로봇 등을 이용하기도 한다. 20세기말부터는 인공위성에 의한 해저의 신비를 탐사한다. 이렇게 조사된 해저의 지형은 너무나 다양하고 그 생성요인에 대하여서도 복잡한 기원이 있을 것으로 추정된다. 육지에 가까운 연안에서부터 수 천 km 깊이의 심해까지 지구표면의 2/3를 차지한다. 이런 해저의 지형의 분포, 생성요인을 판구조론, 퇴적작용 등과 연관하여 정리하였다.

 

 

1. 개요 및 역사

지질학자들은 비교적 생명체와 접근할 수 있는 곳의 뜨거움, 열대역의 비, 남극추위 등과 접하기는 하나 최소한 연구하고자 하는 광물 시료와 퇴적물이 있는 곳에 접근할 수가 있다. 주변의 암석의 형성과 표본이 어떤 관계가 있는지를 조사할 수가 있다. 그러나 해양지질학자들은 결코 직접적으로 목표지점에 도달할 수가 없다. 표품채취장소 주변의 암석은 거의 접근하기 어렵다. 해저의 어두움은 해저의 공간을 직접 체험할 수가 없다. 단지 준설이나 로봇을 사용하여 해저 바닥에서 표품을 채취한다. 또는 잠수장비를 사용하여 연안을 탐사하여 표품을 연구조사 하기도 한다. 인간이 접근할 수 있는 한계가 있다. 해저의 수심 이에 따른 온도, 압력, 해류 등 많은 어려움이 도사리고 있다. 따라서 불가피하게 해양학자들은 접근할 수 없는 지역을 탐사하기 위해서 원격탐사장비를 사용하게 되었다. 로봇에 의한 시료채취, 음향 측심 등이다. 원격탐사(Remote Sensing)는 긴 역사를 갖는다. 최초로 조직적인 측심은 1800년대 초기에 Ross에 의하여 실시되었다. 그 후 사진술의 발견이후, 해저에 긴 로프를 달아서 이용하였다. 오늘날은 이런 빛을 이용하기보다 해저 면에서 반사하는 음파의 성질을 보다 유용하게 이용한다.

 

1950년대에 정확한 음파탐사기로 1.8m의 정확도를 나타내는 수심을 측정하였다. 이는 해양학자들이 해저의 윤곽을 볼 수 있는 계기가 되었다. 그 후 1980, 1990년대에 와서 탐사장비는 발전된 장비 및 지질학적 이론의 발달로 해저 (ocean floor)를 2개 지역으로 구별하였다. 대륙연변부개(continental margin)와 심해분지(deep ocean floor)로 나뉘어 진다. 대륙연변부는 해안에 근접한 연안, 대륙붕과 대륙사면으로 구성되어 있다. 대륙연변부의 지질구조 등 지질학적 특성은 주변 대륙의 특성과 공동 영역에 해당된다. 반면에 심해분지는 육지로부터 멀리 떨어져서 상당한 차이를 나타낸다. 심해분지에는 해령, 심해평원, 해연 및 화산섬 등이 있다. 해저의 대부분은 퇴적물로 덮여 있고, 퇴적물의 퇴적과 침식 그리고 판의 작용 등이 대륙연변부와 심해분지의 모형을 좌우한다.

 

2. 해저 탐사

대부분의 사람들이 해저분지는 하나의 거대한 수조와 같다고 한다. 대부분 사람들이 대륙은 연안을 지나서 급격한 경사로 떨어져서 해양 중앙에 가장 깊은 곳이 있다고 1800년대 중간까지도 믿어왔다. 그러나 1800년대 후반에 시행된 음파탐사는 대서양 중앙에 수중 분화구가 드러남으로서 대양의 중앙이 가장 깊은 바다라는 가설에 의심을 제기하게 되었다. 1870년대 챌린저 탐사는 대서양 중앙을 따라 발달된 해제산맥을 발견하고 전 세계에서 492개의 측심을 실시하였다. 그 후 1920년대 후반에는 음파탐사를 사용하여 많은 연구자들이 Meteor호를 이용하여 대서양의 중앙 해령을 더욱 자세히 탐사하였다. 이 음파 측심기는 전쟁 전후 동안에 시행되어 기대하지 못한 특성들이 발견되었다. 실례로, 대륙의 육지연장이 대서양 아래로 연장되고 해양에서 가장 깊은 곳이 해양중앙에 위치하는 것이 아니라 가장자리(edge)에 존재함을 발견하였다.

 

음향 측심 : 음파탐사는 음파의 특성을 이용하여 수심을 측정하고 나아가서 고압측심기는 퇴적물의 층리 아래에 감춰진 해저지형들을 발견하여 해저분지가 복잡한 해저지형으로 구성되었음을 나타내게 했다. 이들 음파탐사는 음파의 특성을 이용하여 수심을 측정하는 것이 기본이다. 수심측량의 기본 원리는 그림 3-2에서와 같이 음파의 왕복속도를 측정하여 실제의 수심으로 환산한다.

 

이와 같은 해저는 수심에 따라서 육지와 연결된 부분인 해안은 주변대륙의 지질과 유사한 화강암기저(granite basement)로 부활되어 있는 대륙연변부(continental margin)와 현무암 출현으로 대양저(ocean basin)로 구별된다. 일반적으로 대륙연변부를 지나 심해저 지역을 대양저(ocean basin)라고 칭한다. 해수면을 중심으로 고지와 저지를 고도와 수심으로 표시한 측고저도를 보면 해수면 하 3,000m 수심에 지구표면의 절반이 존재하고 해양의 평균 수심이 육지의 평균고도 보다 크다는 것을 관찰할 수가 있다.

해양의 평균수심은 3,799m 이고 육지의 평균고도는 840m 이다. 이는 대륙지각이 해양지각에 비하여 두껍기 때문이다. 또한 두 지각의 밀도 차의 원인이다. 지각평형설에 의하면, 대륙을 포함한 저밀도 암석권은 대양분지를 암석권 내에 부유되어 있는 형태이다. 육지가 29%, 해양이 약 71% 정도를 차지하고 지각의 분포로 분류하면 대륙지각(continental crust)은 육지와 연안, 대륙붕 및 대륙사면을 포함하여 40% 이상이고 나머지 60% 정도가 해양지각(oceanic crust)으로 구성되어 있다.