동해 확장의 메카니즘과 고지리 복원

Abstract

우리나라 및 일본열도로부터 구한 고지자기자료와 동해의 해양자기선구조 해석 결과를 Finite Rotation 모델링에 의해, 23 Ma에서 10 Ma까지 1 my 간격으로 동해 고지리 복원도를 작성하였다. 2천3백만년전, 기존의 암권규모의 단층대(탄루단층대, 시코테알린단층-길주명천지구대-추가령단층대, 타타르-야마토-울릉오키단층대를 따라 상승한 연약권의 부분 용융된 마그마가 올라와, 동북아시아에 LIP (Large Igneous Province)를 형성하면서, 일본열도의 Forearc 지역이 떨어져 나간 것으로 보았다(Lee et al., 2011). 일본열도는 초기 2-4백만년간 열개과정을 거치다가 19-20 Ma 경 이윽고 대륙에서 분리되어 떨어져 나가기 시작했다. 15-16 Ma 경에 일본열도는 일련의 회전운동을 경험하게되는데, Lee et al. (1999)는 서남일본(SWJ)이 적도 부근에서 북상하여 올라온 필리핀해판과 충돌했기 때문이라고 해석했다. 동해 2단계 확장설(Lee et al., 1999)은 Mahony et al. (2010), Wallace et al. (2009) 등에 의해 타당성이 지지된 바 있으며, Hall (2002)은 약 15 Ma에 필리핀판이 북상하여 서남일본과 충돌하는 시뮬레이션을 제시한 바 있다. Yamazaki et al. (2010)도 필리핀판에서 회수한 코어암석으로부터 복각을 측정한 결과, 필리핀판이 15 Ma에 지금의 위치로 북상했음을 입증하였다. 따라서 우리는 SWJ의 회전운동이 약 15-16 Ma 필리핀판과의 충돌로 기인한다는 학설을 바탕으로 운동역학적 모델을 시도하였으며, 23-10 Ma까지 1 my 간격으로 Finite Rotation을 이용하여, 1-my 간격으로 고지리도를 계산, 복원하였다. 본 모델에 따르면, 동해확장 초기에 기존의 열극구조선을 따라 열개작용(rifting)이 지속되었음을 나타낸다. 이윽고 20-19 Ma에는 북쪽의 일본분지에서 열개작용이 확장운동으로 전이됨으로써, 일본열도는 대륙에 서 떨어져 나가기 시작했다. 서남일본이 필리핀판과 충돌하기 전에는 대마도는 한반도와 남쪽 멀리 떨어져 있었고, 남서쪽에서 바닷물이 동해에 깊숙이 침투하게 된다. 당시 동해 북동쪽이 바다로 열려있었는지는 현 단계에서 분명하지 않지만, 아마도 15-16 Ma에 필리핀판과의 충돌이후일 가능성이 있다. 한반도를 포함한 대륙의 신생대 분지, 서남일본(SWJ), 동북일본(NEJ), 북해도로부터 구한 자료에 국한되는 반면, 한국대지, 울릉대지, 야마토뱅크, 오키해령, 사도, Fossa Magna 등의 조각에 대해서는 직접적인 자료가 없기 때문에, 23 Ma이전 초기 복원모델에 대해서는 향후 지속적 보완이 필요하다.