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세계의 열점 지역 | ||||||||||||||||
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1. 개요[편집]
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NASA에서 촬영한 케르겔렌 섬의 지도 |
케르겔렌 열점(Kerguelen hotspot)은 남인도양에 위치한 케르겔렌 고원(Kerguelen Plateau)에서 형성된 화산 열점이다. 이 열점은 약 1억 3천만 년 전부터 현재까지 현무암질 용암을 분출하며 활동해온 것으로 추정되며, 지구상에서 가장 오랜 기간 동안 지속적으로 활동한 열점 중 하나로 여겨진다.
케르겔렌 열점이 형성한 주요 지질 구조물로는 케르겔렌 제도(Kerguelen Islands), 내추럴리스트 고원(Naturaliste Plateau), 허드 섬(Heard Island), 맥도널드 제도(McDonald Islands), 티베트 남부의 커메이 대규모 화성 지대(Comei Large Igneous Province), 그리고 인도의 라즈마할 트랩(Rajmahal Traps) 등이 있다.
특히 케르겔렌 열점과 관련된 가장 두드러진 지질 구조 중 하나는 나인티 이스트 리지이다. 이 해저 산맥은 길이가 5,000km 이상으로, 지구에서 가장 긴 직선형 판구조적 지형으로 알려져 있다.
이 열점이 지난 1억 3천만 년 동안 분출한 총 마그마의 양은 약 2,500만 km³로 추정된다.[1]그러나 케르겔렌 열점은 대규모 화성 지대와 해산(seamount)들을 형성하는 것 외에도, 해저 확장(seafloor spreading) 과정과 상호작용한 흔적이 있어 정확한 마그마 분출량을 측정하는 데에는 다소 불확실성이 존재한다.
케르겔렌 열점이 형성한 주요 지질 구조물로는 케르겔렌 제도(Kerguelen Islands), 내추럴리스트 고원(Naturaliste Plateau), 허드 섬(Heard Island), 맥도널드 제도(McDonald Islands), 티베트 남부의 커메이 대규모 화성 지대(Comei Large Igneous Province), 그리고 인도의 라즈마할 트랩(Rajmahal Traps) 등이 있다.
특히 케르겔렌 열점과 관련된 가장 두드러진 지질 구조 중 하나는 나인티 이스트 리지이다. 이 해저 산맥은 길이가 5,000km 이상으로, 지구에서 가장 긴 직선형 판구조적 지형으로 알려져 있다.
이 열점이 지난 1억 3천만 년 동안 분출한 총 마그마의 양은 약 2,500만 km³로 추정된다.[1]그러나 케르겔렌 열점은 대규모 화성 지대와 해산(seamount)들을 형성하는 것 외에도, 해저 확장(seafloor spreading) 과정과 상호작용한 흔적이 있어 정확한 마그마 분출량을 측정하는 데에는 다소 불확실성이 존재한다.
2. 현재의 화산 활동[편집]
케르겔렌 열점의 가장 최근 화산 활동은 허드 섬(Heard Island)과 맥도널드 제도 부근에서 발생했으며, 이 지역에는 현재도 두 개의 활화산이 존재한다. 그러나 연구자들은 현재 케르겔렌 열점이 단순히 이 지역에 국한되지 않고, 중앙 케르겔렌 고원 전역으로 확장될 가능성이 있다고 보고 있다. 이 범위는 약 440km에 이르며, 케르겔렌 제도(Kerguelen Archipelago) 깊숙이까지 영향을 미칠 수 있다. 실제로 케르겔렌 제도의 일부 지역에서는 지열 활동이 관측되었으며, 분출 가스를 내뿜는 푸마롤[2] 활동도 확인된 바 있다. 일부 판구조론 모델에서는 열점의 중심이 현재 위치보다 북동쪽으로 이동했을 가능성을 제시하고 있다.
케르겔렌 제도에서 가장 많은 용암 분출이 일어난 시기는 약 3,000만 년~2,400만 년 전으로, 이 시기에 알칼리성 홍수 현무암(alkalic flood basalt)이 광범위하게 퇴적되었다. 그러나 제도의 남동쪽에서는 더 젊은 용암이 발견되었으며, 암맥(dyke) 또는 화산 플러그(volcanic plug) 형태로 존재하는 이 용암들은 약 1,000만~600만 년 전의 것으로 밝혀졌다. 또한, 케르겔렌 제도의 최대 화산인 몽 로스[3]는 비교적 최근인 약 200만 년~10만 년 전 사이에 형성된 것으로 보인다.
케르겔렌 열점의 최근 활동은 케르겔렌 제도와 그 인근 해저뿐만 아니라, 현재의 동남 인도양 해령(Southeast Indian Ridge)과 가까운 암스테르담-생폴 플래토(Amsterdam–St. Paul Plateau)에서도 확인된다. 이 지역은 약 1,000만 년 전부터 분출 활동을 해왔으며, 이곳에서 발견된 용암의 화학적 조성이 케르겔렌 열점과 유사하다는 연구 결과가 있다. 따라서 일부 연구자들은 암스테르담-생폴 플래토에 위치한 최근 화산 활동을 독립적인 열점(Amsterdam–Saint Paul hotspot)에서 비롯된 것으로 보지 않고, 케르겔렌 열점의 일부로 해석하기도 한다.
이러한 해석이 맞다면, 케르겔렌 제도에서 북동쪽으로 약 1,400km(870마일) 떨어진 암스테르담 섬(Île Amsterdam) 역시 케르겔렌 열점의 영향을 받고 있는 것으로 볼 수 있다. 암스테르담 섬의 화산은 지난 1세기 이내에 분출했을 가능성이 있으며, 인근의 부메랑 해산(Boomerang Seamount)은 1995년에 분출한 기록이 있다. 또한, 가까운 생폴 섬(Île Saint-Paul)에서는 1793년에 분출이 발생한 것으로 확인된다.
이처럼 케르겔렌 열점의 활동 범위는 예상보다 광범위하며, 현재도 일부 지역에서 지속적인 화산 활동이 진행되고 있는 것으로 보인다.
케르겔렌 제도에서 가장 많은 용암 분출이 일어난 시기는 약 3,000만 년~2,400만 년 전으로, 이 시기에 알칼리성 홍수 현무암(alkalic flood basalt)이 광범위하게 퇴적되었다. 그러나 제도의 남동쪽에서는 더 젊은 용암이 발견되었으며, 암맥(dyke) 또는 화산 플러그(volcanic plug) 형태로 존재하는 이 용암들은 약 1,000만~600만 년 전의 것으로 밝혀졌다. 또한, 케르겔렌 제도의 최대 화산인 몽 로스[3]는 비교적 최근인 약 200만 년~10만 년 전 사이에 형성된 것으로 보인다.
케르겔렌 열점의 최근 활동은 케르겔렌 제도와 그 인근 해저뿐만 아니라, 현재의 동남 인도양 해령(Southeast Indian Ridge)과 가까운 암스테르담-생폴 플래토(Amsterdam–St. Paul Plateau)에서도 확인된다. 이 지역은 약 1,000만 년 전부터 분출 활동을 해왔으며, 이곳에서 발견된 용암의 화학적 조성이 케르겔렌 열점과 유사하다는 연구 결과가 있다. 따라서 일부 연구자들은 암스테르담-생폴 플래토에 위치한 최근 화산 활동을 독립적인 열점(Amsterdam–Saint Paul hotspot)에서 비롯된 것으로 보지 않고, 케르겔렌 열점의 일부로 해석하기도 한다.
이러한 해석이 맞다면, 케르겔렌 제도에서 북동쪽으로 약 1,400km(870마일) 떨어진 암스테르담 섬(Île Amsterdam) 역시 케르겔렌 열점의 영향을 받고 있는 것으로 볼 수 있다. 암스테르담 섬의 화산은 지난 1세기 이내에 분출했을 가능성이 있으며, 인근의 부메랑 해산(Boomerang Seamount)은 1995년에 분출한 기록이 있다. 또한, 가까운 생폴 섬(Île Saint-Paul)에서는 1793년에 분출이 발생한 것으로 확인된다.
이처럼 케르겔렌 열점의 활동 범위는 예상보다 광범위하며, 현재도 일부 지역에서 지속적인 화산 활동이 진행되고 있는 것으로 보인다.
3. 화산 분화의 역사[편집]
3.1. 역사적 화산 활동 및 판구조 운동[편집]
케르겔렌 열점은 인도-오스트레일리아 판(Indo-Australian Plate)의 판구조적 역사를 해석하는 데 중요한 역할을 해왔으며, 현재는 ][남극판]]에 위치하고 있다. 맨틀 플룸 가설(mantle plume hypothesis)에 기반한 주요 판구조 모델들은 지난 1억 3천만 년 동안의 지질학적 변화를 비교적 잘 설명하지만, 일부 화학적 특성은 전통적인 플룸 모델로는 완벽하게 설명되지 않는다.
판구조 역사를 분석하는 과정에서 수집된 연대 데이터들은 약 50년에 걸쳐 축적된 것이며, 초기 연구에서 얻어진 연대는 새로운 샘플 분석을 통해 일부 수정된 경우도 있다. 약 4천만 년 이전의 사건들은 약 1천만 년 정도 보정될 가능성이 있다. 또한, 일부 연구자들은 기존에 하나의 열점으로 간주되던 케르겔렌 열점 활동을 두 개 이상의 독립적인 열점이 만들어낸 결과로 해석하기도 한다.
현재 암스테르담-생폴 플래토에서 확인된 화산 활동을 별개의 암스테르담-생폴 열점에서 기인한 것으로 해석하는 학설이 있으며, 이는 케르겔렌 열점과의 연관성에 대한 논란을 불러일으키고 있다. 이 학설에 따르면, 동남 인도양 해령 남쪽에서 발생한 화산 활동은 암스테르담-생폴 열점에서 비롯된 것이며, 과거 북쪽에서 활동했던 흔적은 현재 죽은 시인의 사슬 해산군으로 남아 있다.
현재 암스테르담-생폴 열점이 실제로 존재하는지 여부는 명확하지 않으며, 최근의 연구들은 케르겔렌 열점과 암스테르담-생폴 열점이 별개일 가능성을 지지하는 경향이 크다.
만약 그렇다면, 아이슬란드 열점과 대서양 중앙 해령이 한 지점으로 수렴하여 화산 분화가 매우 거대하게 증폭된 것처럼 케르겔렌 또한 2개 열점의 수렴으로 이토록 거대한 화성암 지대를 만들었다는 이야기가 된다.
판구조 역사를 분석하는 과정에서 수집된 연대 데이터들은 약 50년에 걸쳐 축적된 것이며, 초기 연구에서 얻어진 연대는 새로운 샘플 분석을 통해 일부 수정된 경우도 있다. 약 4천만 년 이전의 사건들은 약 1천만 년 정도 보정될 가능성이 있다. 또한, 일부 연구자들은 기존에 하나의 열점으로 간주되던 케르겔렌 열점 활동을 두 개 이상의 독립적인 열점이 만들어낸 결과로 해석하기도 한다.
현재 암스테르담-생폴 플래토에서 확인된 화산 활동을 별개의 암스테르담-생폴 열점에서 기인한 것으로 해석하는 학설이 있으며, 이는 케르겔렌 열점과의 연관성에 대한 논란을 불러일으키고 있다. 이 학설에 따르면, 동남 인도양 해령 남쪽에서 발생한 화산 활동은 암스테르담-생폴 열점에서 비롯된 것이며, 과거 북쪽에서 활동했던 흔적은 현재 죽은 시인의 사슬 해산군으로 남아 있다.
현재 암스테르담-생폴 열점이 실제로 존재하는지 여부는 명확하지 않으며, 최근의 연구들은 케르겔렌 열점과 암스테르담-생폴 열점이 별개일 가능성을 지지하는 경향이 크다.
만약 그렇다면, 아이슬란드 열점과 대서양 중앙 해령이 한 지점으로 수렴하여 화산 분화가 매우 거대하게 증폭된 것처럼 케르겔렌 또한 2개 열점의 수렴으로 이토록 거대한 화성암 지대를 만들었다는 이야기가 된다.
3.2. 판구조 운동과 케르겔렌 열점의 역할[편집]
약 1억 4천만 년 전, 현재의 인도 북동부(벵골 지역), 서호주 남부, 그리고 남극의 프린세스 엘리자베스 랜드는 곤드와나(Gondwana) 초대륙의 일부로 서로 인접해 있었다.
약 1억 3천 2백만 년 전, 인도와 오스트레일리아가 남극으로부터 회전하며 분리되기 시작했다. 약 1억 3천만 년 전, 인도판이 먼저 남극과 분리되었으며, 초기 연구에서는 이 시기를 약 1억 2천 4백만 년 전으로 보기도 했다.
동곤드와나(East Gondwana, 인도-호주-남극 대륙)는 약 1억 3천 2백만 년~9천 6백만 년 전 사이에 점차적으로 분리되었으며, 이 과정에서 인도는 북서쪽으로 이동하고, 오스트레일리아와 남극 사이의 확장 속도는 가장 빨랐다.
약 7천만 년 전, 인도판이 유라시아판과 충돌하기 시작했으며, 이후 히말라야 산맥(Himalayas)이 형성되는 원인이 되었다. 동부 오스트레일리아와 남극은 약 6천 7백만 년 전에서 4천 5백만 년 전 사이에 완전히 분리되었다.
최근 연구에서는 2012년 인도양 대지진(Indian Ocean earthquakes) 등의 지진 데이터를 분석한 결과, 인도-오스트레일리아 판이 이미 분리되어 각각 독립적인 판 운동을 하고 있을 가능성이 제기되었다. 현재 연구자들은 인도 판과 오스트레일리아 판이 적어도 3백만 년 전부터 분리되어 있었을 가능성이 크다고 본다.
케르겔렌 열점과 나인티 이스트 릿지(Ninety East Ridge)의 일부는 인도 판과 오스트레일리아 판이 서로 다른 방향으로 이동하는 과정에서 형성된 확산 경계(diffuse plate boundary)의 일부일 가능성이 있다.
약 1억 3천 2백만 년 전, 인도와 오스트레일리아가 남극으로부터 회전하며 분리되기 시작했다. 약 1억 3천만 년 전, 인도판이 먼저 남극과 분리되었으며, 초기 연구에서는 이 시기를 약 1억 2천 4백만 년 전으로 보기도 했다.
동곤드와나(East Gondwana, 인도-호주-남극 대륙)는 약 1억 3천 2백만 년~9천 6백만 년 전 사이에 점차적으로 분리되었으며, 이 과정에서 인도는 북서쪽으로 이동하고, 오스트레일리아와 남극 사이의 확장 속도는 가장 빨랐다.
약 7천만 년 전, 인도판이 유라시아판과 충돌하기 시작했으며, 이후 히말라야 산맥(Himalayas)이 형성되는 원인이 되었다. 동부 오스트레일리아와 남극은 약 6천 7백만 년 전에서 4천 5백만 년 전 사이에 완전히 분리되었다.
최근 연구에서는 2012년 인도양 대지진(Indian Ocean earthquakes) 등의 지진 데이터를 분석한 결과, 인도-오스트레일리아 판이 이미 분리되어 각각 독립적인 판 운동을 하고 있을 가능성이 제기되었다. 현재 연구자들은 인도 판과 오스트레일리아 판이 적어도 3백만 년 전부터 분리되어 있었을 가능성이 크다고 본다.
케르겔렌 열점과 나인티 이스트 릿지(Ninety East Ridge)의 일부는 인도 판과 오스트레일리아 판이 서로 다른 방향으로 이동하는 과정에서 형성된 확산 경계(diffuse plate boundary)의 일부일 가능성이 있다.
3.3. 분출 역사와 주요 지질 구조물[편집]
케르겔렌 열점의 가장 오래된 화산암은 현재 약 1억 4천 5백만 년 전으로 거슬러 올라가며, 이는 오늘날 티베트 남동부의 커메이 대규모 화성 지대(Comei Large Igneous Province)에서 형성되었다.
1억 3천만 년 전, 서호주 번버리 지역에서도 화산 활동이 발생했으며, 이 지역의 화산암 연대는 1억 3천 7백만 년~1억 2천 3백만 년 전 사이로 측정되었다.
1억 3천만 년~1억 1천 7백만 년 전, 현재 서호주 앞바다에 위치한 내추럴리스트 고원, 월라비 고원, 제니스 고원 등에서 용암이 분출되었으며, 이 시기에 케르겔렌 열점의 플룸이 해저를 뚫고 올라온 것으로 보인다.
이후, 1억 2천만 년~1억 1천만 년 전 사이에는 현재 남극 인근에 위치한 남부 케르겔렌 고원이 형성되었으며, 이 시기에는 대규모 화산 활동이 집중적으로 발생했다.
약 1억 1천만 년 전~1억 년 전, 케르겔렌 열점이 남극판 아래에서 빠르게 이동하며 중앙 케르겔렌 고원을 형성했다.
약 9천 5백만~4천 5백만 년 전, 플룸의 일부가 오스트레일리아 판 아래에서 분출되며, 브로큰 릿지(Broken Ridge)가 9천 5백만~9천 4백만 년 전에 형성되었다.
나인티 이스트 릿지는 전통적으로 케르겔렌 열점과 관련된 것으로 여겨졌지만, 최근 연구에 따르면 해저 확장 과정에서 감압 용융(decompression melting)이 추가적으로 발생하며 형성되었을 가능성도 제기되고 있다.
약 4천만 년 전, 동남 인도양 해령이 확장되면서 북부 케르겔렌 고원이 형성되었으며, 이와 함께 나인티 이스트 릿지의 최남단과 브로큰 리지를 연결하는 "죽은 시인의 사슬" 해산군이 약 2천만 년 전에 형성되었다.
약 1천만 년 전, 암스테르담-생폴 고원이 형성되었지만, 이 지역의 화산암 조성은 케르겔렌 열점과 일치하지 않는 부분이 많아 별개의 열점이 기여했을 가능성이 크다.
오늘날 케르겔렌 열점은 다시 중앙 케르겔렌 플래토 아래에 자리 잡았으며, 최근 허드 섬과 맥도널드 제도에서 관측된 화산 활동이 이 열점과 관련이 있는 것으로 추정된다.
1억 3천만 년 전, 서호주 번버리 지역에서도 화산 활동이 발생했으며, 이 지역의 화산암 연대는 1억 3천 7백만 년~1억 2천 3백만 년 전 사이로 측정되었다.
1억 3천만 년~1억 1천 7백만 년 전, 현재 서호주 앞바다에 위치한 내추럴리스트 고원, 월라비 고원, 제니스 고원 등에서 용암이 분출되었으며, 이 시기에 케르겔렌 열점의 플룸이 해저를 뚫고 올라온 것으로 보인다.
이후, 1억 2천만 년~1억 1천만 년 전 사이에는 현재 남극 인근에 위치한 남부 케르겔렌 고원이 형성되었으며, 이 시기에는 대규모 화산 활동이 집중적으로 발생했다.
약 1억 1천만 년 전~1억 년 전, 케르겔렌 열점이 남극판 아래에서 빠르게 이동하며 중앙 케르겔렌 고원을 형성했다.
약 9천 5백만~4천 5백만 년 전, 플룸의 일부가 오스트레일리아 판 아래에서 분출되며, 브로큰 릿지(Broken Ridge)가 9천 5백만~9천 4백만 년 전에 형성되었다.
나인티 이스트 릿지는 전통적으로 케르겔렌 열점과 관련된 것으로 여겨졌지만, 최근 연구에 따르면 해저 확장 과정에서 감압 용융(decompression melting)이 추가적으로 발생하며 형성되었을 가능성도 제기되고 있다.
약 4천만 년 전, 동남 인도양 해령이 확장되면서 북부 케르겔렌 고원이 형성되었으며, 이와 함께 나인티 이스트 릿지의 최남단과 브로큰 리지를 연결하는 "죽은 시인의 사슬" 해산군이 약 2천만 년 전에 형성되었다.
약 1천만 년 전, 암스테르담-생폴 고원이 형성되었지만, 이 지역의 화산암 조성은 케르겔렌 열점과 일치하지 않는 부분이 많아 별개의 열점이 기여했을 가능성이 크다.
오늘날 케르겔렌 열점은 다시 중앙 케르겔렌 플래토 아래에 자리 잡았으며, 최근 허드 섬과 맥도널드 제도에서 관측된 화산 활동이 이 열점과 관련이 있는 것으로 추정된다.