울릉~독도, 수심 2000m 바다산맥 ‘진화 실험실’

조홍섭 2009. 07. 22
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<6> 한국의 갈라파고스
독도가 340만 살 앞서 화산으로 태어난 ‘형님’
독특한 생물과 해산 진화 과정 고스란히 보존

 

 
■ 시리즈 차례 ■

제1부 격변의 시대
  
   1. 북한산의 기원
    
  
2. 이동과 충돌   
   
3. 한반도의 속살   
  
4. 시간이 바뀐 곳   
   
5. 백두대간의 탄생    
   6. 한국의 갈라파고스    
   7. 120만년의 화산분출  
   8. 꺼지지 않은 백두산
   9. 용암 흐르던 한탄강
   10. 땅이 흔들린다

제2부 생명의 땅
제3부 한반도 지질 명소


※  제목을 클릭하면 해당 기사로 넘어갑니다
“울릉도 동남쪽 뱃길따라 이백리 외로운 섬 하나 새들의 고향….”
 
독도를 바다밑에서 보았다면 이 노래 가사는 달라졌을 것이다. 울릉도와 독도는 다른 해저 산(해산)들과 옹기종기 모여 해저 산맥을 이루고 있다. 이들은 동일한 탄생기원을 지닌 ‘친 형제들’일 가능성이 높다.
 
해저 지형조사 결과 울릉도는 수심 2000m의 바다에서 수면 위로 1000m 가까이 솟은 총높이 3000m 규모의 화산체인 것으로 밝혀졌다.
 
독도도 해수면 밑에 높이 2000m, 직경 20~25㎞인 한라산 크기의 화산체를 숨기고 있다. 독도의 동도와 서도는 이 거대한 화산의 평평한 정상부에, 마치 산꼭대기 텔레비전 중계탑처럼 뾰족 솟아 있다.
 

하와이나 갈라파고스 군도와 유사한 탄생설
 
독도 동쪽 약 15㎞와 55㎞ 떨어진 곳에는 독도해산과 규모가 비슷한 심흥택해산과 이사부해산이 나란히 자리잡고 있다.
 
울릉도에서 독도를 거쳐 이사부해산까지 동해 바다에 띠처럼 이어진 섬과 해산은 하와이나 갈라파고스 군도처럼 맨틀상승류와 열점에 의해 탄생했다는 가설이 유력하다.
 

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※ 이미지를 클릭하시면 크게 볼 수 있습니다.

10여개의 작은 섬들이 사슬을 이루고 있는 하와이 군도는 특이하게도 북서쪽으로 갈수록 섬의 나이가 많아진다. 남동쪽 끝인 큰섬에서는 용암을 분출하는 화산활동이 아직도 활발하다. 지난 500만년 동안 화산활동을 하던 북서쪽의 섬들은 하나씩 불을 끄고 파도에 깎이며 물속으로 잠겨들고 있다. 큰섬 남동쪽 바다밑에선 활화산 하나가 언젠가 수면 위 섬으로 떠오를 날을 기다리고 있다.
 
맨틀과 핵의 경계인 약 3000㎞ 지하에서 주변보다 뜨거운 맨틀이 지표면으로 솟아올라 지각과 만나는 곳이 열점이다. 고정된 열점이 서서히 움직이는 지각판을 달궈 화산활동이 일어나면서 이사부해산부터 심흥택해산, 독도, 울릉도  등 일련의 해산을 탄생시켰다는 것이다.
 
m2.jpg1990년대 중반부터 독도의 형성을 연구해온 손영관 경상대 지구환경과학과 교수는 “울릉도에서 동쪽으로 갈수록 해산의 나이가 많아진다는 사실이 여러 연구에서 밝혀졌다”고 말했다.
 
해양수산부가 2005년 수행한 ‘독도 해양생태계 조사연구’ 보고서에서도 “독도 주변의 지자기이상을 조사한 결과 독도해산이 동쪽에 있는 두 개의 해산보다 뒤에 분출했음을 알 수 있다”며 “해산의 배열 모습과 지형적 특징이 열점 개념의 화산체임을 뒷받침한다”고 밝혔다.
 
그러나 심해저 굴착을 통해 해산에서 직접 채취한 암석의 연대와 지자기 등을 측정해야만 동해 해산 출생의 기원을 정확히 밝힐 수 있다. 수심 2000m가 넘는 심해에서 이런 작업을 하기는 어렵다. 유일하게 암석이 수면 위로 드러난 독도와 울릉도에서 단서를 찾을 수밖에 없다.
 
빠르게 무너져내리고 있는 독도
 
독도는 460만 년 전 수중화산으로 탄생했다. 조용히 용암을 분출하던 초기 독도는 수면 위로 성장하면서 격렬한 폭발을 일으켰다. 250만 년 전 화산활동을 멈췄을 때 독도는 지금보다 수십배 큰 화산체였다.
 
응회암과 각력암이 미처 굳지 않은데다 단층과 주장절리를 통한 침식 때문에 독도는 빠르게 무너져내리고 있다. 현재의 독도는 화산 분화구 바깥 테두리 가운데 남서쪽 일부가 남아있는 것이다. 화구는 독도 북동쪽으로 수백m 떨어진 바다에 있는 것으로 추정된다.
 
손 교수는 “독도가 처음 울릉도 크기였다면 지난 250만 년 동안 전체의 99%가 깎여나간 셈”이라며 “지질학적으로 수명이 얼마 안 남았다”고 말했다. 그러나 그는 “독도가 수천~수만년 안에 사라질 걱정은 없다”고 덧붙였다. 
 

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울릉도는 약 140만년 전부터 1만년 전까지 5단계에 걸쳐 화산활동을 거치며 탄생한 섬이다. 마지막 화산활동은 9300~6300년 전에 일어난 것으로 알려져 있다. 마그마가 빠져나간 화산 윗부분의 빈 공간이 무너져 내리면서 나리분지가 생겼고, 분지 서쪽엔 또다른 분화구인 알봉이 있어 이중화산을 이루고 있다.
 
울릉도는 독도가 화산활동을 멈춘 지 100만년 뒤에야 분화를 시작했지만 주요 암석이 알칼리 계열 조면암이고  화학적 구성도 매우 비슷한 것으로 밝혀졌다.
 
일본 대륙붕의 연장인 오키섬과는 탄생 과정부터 전혀 달라
 
이종익 한국해양연구원 극지지구시스템연구부 박사는 논문을 통해 “독도와 울릉도의 화산활동이 같은 맨틀 상승류에 기인하는 것으로 생각된다”며 “화산활동의 시차는 맨틀상승류의 주기성과 지각판의 이동으로 설명할 수 있는데, 울릉도의 마지막 화산활동기에 비추어 현재 열점의 위치는 울릉도 화산체 아래에 존재하거나 그 위치에서 소멸한 것으로 생각된다”고 밝혔다.
 
그러나 이 박사는 열점 기원설의 한계로 해저 화산체에 대한 절대연령 측정자료가 없고 판 이동을 깔끔하게 설명하기 어려운 점을 들었다.
 

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김창환 한국해양연구원 독도전문연구센터 박사도 “지각을 남북으로 당기는 힘에 의해 동해가 탄생했고, 이 힘은 이후 동서방향의 압축력으로 바뀌어 독도, 울릉도 등 해산을 형성한 것으로 판단된다”며 “지각판이 이동하기보다는 해저지각이 갈라진 틈에 순차적으로 화산활동이 벌어진 것일 가능성이 높다”고 말했다.
 
독도의 형성과정 연구는 진행중이지만 독도가 일본 오키섬과 생성원인이 전혀 다르다는 성과를 거뒀다. 독도화산체는 일련의 열점활동 결과여서 일본 대륙붕의 연장인 오키섬과는 탄생 과정부터 다르다는 것이다.
 
경북도는 울릉도·독도의 이런 지질학적 가치를 살려 유네스코 세계유산과 세계지질공원으로 지정하기 위한 타당성 조사를 벌이고 있다.
 
조사책임자인 장윤득 경북대 지질학과 교수는 “독특한 생물진화가 일어나는 울릉도와 해산의 진화과정을 고스란히 보존하고 있는 독도는 세계적으로도 뛰어난 보전가치를 지니고 있다”고 말했다.
 
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조홍섭 환경전문기자 ecothink@hani.co.kr
 

▣ 국내 유일 대양섬 울릉도
향상 진화가 벌어지는 세계 유일한 곳
‘섬’으로 시작하는 이름의 특산종 많아

 
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울릉도와 독도는 우리나라에서 한번도 육지와 연결되지 않은 유일한 대양섬이다. 용암이 식은 뒤 바람, 물, 동물에 의해 옮겨온 외부 생물은 섬의 독특한 환경에 적응해 빠른 시간 안에 진화했다.
 
울릉도에만 있는 섬나무딸기는 육지의 산딸기에 비해 가시가 없고 꽃과 잎이 큰 특징이 있다. 박재홍 경북대 생물학과 교수팀이 섬나무딸기와 한국·일본의 산딸기의 유전자를 비교한 결과 섬나무딸기가 한반도와 제주도, 일본에서 옮겨와 섬 환경에 적응하면서 고유한 유전적 변이를 일으킨 것으로 드러났다.
 
박 교수는 “새나 편서풍을 타고 산딸기의 종자가 옮겨왔을 가능성이 있다”며 “가시가 없어진 것은 토끼 같은 천적이 없어서일 것”이라고 설명했다.
 
울릉도에는 일본에서 건너와 형태는 비슷하지만 유전적으로 많이 다른 고유종으로 분화한 섬바디를 비롯해 큰두루미꽃 등 40여 종의 특산식물이 분포한다.
 
박 교수는 “갈라파고스 같은 대양섬엔 부속섬이 있어 종이 분화하지만 울릉도는 좁고 단일섬이어서 하나의 생물계통이 둘 이상으로 나뉘는 종분화가 아닌 종의 형태가 분화하는 ‘향상 진화’가 일어난다”며 “울릉도는 그런 진화가 벌어지는 세계 유일한 장소일 가능성이 있다”고 말했다.
 
울릉도에는 500~900종의 식물이 자생하며 한반도에 비해 특산종의 비율이 높다. ‘섬’으로 시작하는 섬개야광나무, 섬국수나무, 섬기린초, 섬노루귀, 섬댕강나무, 섬시호 등은 그런 예이다. 또 고지대에는 빙하기 이후 한반도 본토에서 사라진 너도밤나무와 솔송나무 등 한대성 식물이 살아남아 있다.
 
조홍섭  환경전문기자, 사진 박재홍 교수 제공


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조홍섭 기자
20년 넘게 환경문제를 다뤄온 우리나라의 대표적인 환경전문기자를 역임했으며 웹진 물바람숲의 운영자입니다. 인간과 자연의 공존, 과학기술과 사회 문제 등에 관심이 많습니다. 네이버에 <한반도 자연사>를 연재했고 교육방송(EBS)의 <하나뿐인 지구>를 진행하기도 했습니다.
이메일 : ecothink@hani.co.kr       트위터 : eco_think      

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