Seismic Structures of the Eastern Bransfield Basin, Antarctic Peninsula

남극반도 동부 브랜스필드분지의 탄성파구조

진영근 남상헌 김예동 이주한 한국해양연구원 부설 극지연구소 경기도 안산시 안산우체국 사서함

Seismic Structures of the Eastern Bransfield Basin, Antarctic Peninsula

요 약 남극반도와 남셰틀랜드군도 사이에 위치한 대륙주변부 분지인 브랜스필드분지는 중앙 동부 서부 분지 등 세 개의 분지로 형성되어 있다 년 월 동부분지에서 획득한 탄성파 자료에는 확장해령 및 기반암 상승부 단층 분지 형태 퇴적층 지각 및 퇴적층의 변형 양상 다이아퍼 그리고 등수심 퇴적층 등 특징적인 지각구조들이 잘 나타난 다 디셉션섬과 브리지먼섬을 연결하는 중앙분지의 확장축은 브리지먼섬을 지나 동부분지의 중앙부까지는 연장되지 만 동부분지의 북동부 지역에서는 확장작용과 관련없는 두꺼운 퇴적층이 쌓인 퇴적분지가 발달되어 있다 이는 브 랜스필드분지의 확장축을 따라 수행된 배호분지 확장작용이 동부분지의 중앙부까지만 진행되었음을 지시한다 북동 부 지역의 분지면에서는 분지 확장축과 직각방향인 남동 북서 방향으로 발달한 많은 단층작용은 현재 남동 북서 방 향으로 진행되고 있는 쉐클턴파쇄대 단층운동과 연관된 것으로 생각된다 남극판과 스코시아판의 경계에 가까운 동 부분지에는 두 판의 경계를 따라 진행되고 있는 좌향이동단층작용에 의한 확장력이 전달됨에 따라 북동부 지역의 깊은 분지 양쪽 대륙주변부에 나타나는 정단층들과 다이아퍼 등과 같은 확장구조들이 형성된 것으로 해석된다 주요어 동부 브랜스필드분지 남극반도 탄성파 구조 대륙주변부 분지 확장작용

The Basin, a marginal basin located between the Antarctic Peninsula and the South Shetland Islands, is consist of three small basins, the Central, Eastern, Western Basins. Seismic data obtained on December 1995 show well-defined spreading ridges, basement highs, faults, morphology of the basin, distribution of sediments, crustal and sedimentary deformation, diapirs, and contourites. The main spreading axis of the Central Bransfield Basin connecting Deception and Bridgeman Islands continues up to the central part of the Eastern Basin, whereas deep basin covered by thick sediments without any spreading structures develops in the northeastern part. This indicates that back-arc spreading along the axis of the Bransfield Basin has been taken place in the southwestern part of the Eastern Basin, not in the northeastern part. Many NW-SE trending faults perpendicular to the axis of the basin would be related with strike-slip movement of the Shackleton Fracture. Zone. Extensinal strutures like deep basin without any spreading structures in the northeastern part, normal faults and diapirs on both continental slopes of the Eastern Basin would be formed by extension as a consequence of the sinistral movement between Antarctic and the Scotia plates.

진영근 남상헌 김예동 이주한

서 론

남극반도와 남셰틀랜드군도

사이에는 브랜스필드해협 이 위치한다 이 해협에 발달한 브랜스필드분지

는 최근의 확장작용에 의해 형성된 대륙주변부 분

지 이다 브랜스필드분지는 해수면위

로 노출된 화산섬인 디솁션섬 과 브

리지먼섬 을 경계로 서부

중앙 동부 분지로 나누어진다 이번 연

구지역인 동부분지는 남극판 스코시

아판 피닉스판 이 만나는

삼중점 에 인접한 지역으로 지질과 지 체구조 측면에서 매우 복잡한 양상을 보이는 곳이다

현재 드레이크해협 에는 히어로 파쇄

대 와 쉐클턴 파쇄대

사이에 과거 피닉스판의 마지막 부분이 남아 있으며 남셰틀랜드군도의 북부 연안을 따라 남 쉐틀랜드 해구가 남아 있다 피닉스판은 백악 기 이래로 남극반도 아래로 섭입활동을 하였으며 약

천만년 전부터 남극반도의 남서쪽에서부터 남극 피닉 스판의 확장중심 이 남극반도의 해 구와 충돌하여 섭입되면서 그 크기가 계속해서 감소되 어 현재의 조그만 부분만 남게 되었다

이 부분에는 지금은 활동을 하지 않는 확장중심이 남 아 있는데 해저 자기이상도에 의하면 이 확장중심에 서의 확장활동은 백만년전에 끝난 것으로 나타난 다

이 지역에서 학자들 사이에서 가장 논란이 되고 있 는 문제는 현재 피닉스판이 남셰틀랜드해구를 따라 섭 입활동을 계속하고 있느냐라는 문제이다 이는 브랜스 필드해협의 형성 기원과 밀접하게 연관된 문제이다

은 해저확장이 멈춘 이후 에도 피닉스판 섭입부의 후퇴 로 인해 해구 에서 섭입활동이 계속되고 있으며 그 결과로 배호분 지확장이 진행되어 브랜스필드해협이 형성되었다고 주 장하였다

하지만 현재까지 알려진 바와 같이 브랜스필드해협의 생 성시기가 약 백만년전이라면

피닉스 남극 중앙해령에서 확장작용

의 중단은 해구에서의 피닉스판의 섭입작용을 급격하 게 감소시켰을 것이기 때문에 확장작용 중단 후 약 백만년뒤에 배호확장작용에 의해 브랜스필드해협이 열 렸다는 이론에 의문이 제기되어왔다

특히 해양판 의 섭입에 따라 수반되는 호상열도 화성활동이 약 천 만년이후에는 남셰틀랜드군도 부근에서는 전혀 나타나 지 않고 섭입작용에 의해 발생되는 심부지진활동도 거의 관찰되지 않고 있는 점은 섭입작용에 의문을 주 고 있다

브랜스필드해협의 성인에 대한 또 다른 이론은 스 코시아판과 남극판의 상호 운동의 결과로 확장되었다 는 것이다

즉 남스코시아해령을 따라 진행되고 있는 남극판과 스코시아판의 변환확장운동의 응력이 브랜 스필드해협쪽으로 전달되어 대륙지각내에 확장분지

로 형성하였다고 해석하였다 년 월 남극 하계기간동안 브랜스필드 동부분지에 서 개 측선 총 연장 의 탄성파 자료를 획득하 였다 러시아 연구선인

호를 이용하여 현장탐사가 진행되었다 탄성파 음원으로 는 연구선에 장착된 방식의 개의 에어건 을 수진기는 한국해양연구소가 보유한 총길이 인 채널 스트리머 를 사용하였다 발 파간격은 약 이며 획득한 자료는 를 이 용하여 초의 기록시간 의 샘플링 간격으로 저 장하였다 이 연구에서는 동부분지에서 획득한 탄성파 자료를 이용하여 동부 분지의 지각 구조를 파악하고 최근 진행되고 있는 브랜스필드해협의 확장작용이 동 부분지에서는 어떻게 진행되었는지 규명하고자 한다 이는 남극반도 북부지역에서 일어나고 있는 복잡한 판 구조운동을 이해하는 중요한 실마리를 제공할 것이다

지형 및 지체구조

남극반도와 남셰틀랜드군도 사이에는 너비 길이 의 북동 남서 방향으로 발달한 브

랜스필드해협이 위치한다 는 브랜

스필드해협내에 의 좁은 폭으로 확장지각

이 발달해 있음을 밝혔다 일부 학자들은 남셰틀랜드 해구와 브랜스필드해협사이에 남셰틀랜드군도를 포함 하는 소규모판 인 남셰틀랜드판을 설정하 기도 한다 남서쪽의 로우섬 에서 북동쪽 의 클레런스섬 까지 연장되는 브랜 스필드해협의 북동과 남서경계가 드레이크해협에 위치 한 셰클턴과 히어로 파쇄대의 대륙쪽 연장선과 각각 일치한다

디셉션섬과 브린지먼 화산섬을 경계로 브랜스필드 분지는 지형적으로 서부 중앙 동부 등 세 개의 소분 지로 나누어진다 서부 분지에는 디셉션섬의 남서쪽으 로 연장되는 길이의 중력이상대가 나타나며 다른 두 분지에 비해 상대적으로 얕은 수심을 보인다 중앙분지는 깊이와 약 의 너비 그리고

의 연장 길이로 분지가 확장되며 디셉션섬에

서 브리지먼섬 사이 구간에 뚜렷하게 나타난다 동부 분지는 브랜스필드해협 내에서 가장 깊은 지역으로 최 대깊이가 에 이르며 이하의 낮은 중 력이상치가 나타나는 곳이다

가장 낮은 중력이상치가 나타나는 지역은 분지 내에서 가장 깊은 지역이 아니라 클레런스섬쪽의 북동 지역이 다 동부분지는 분지축을 따라 수심이 깊은 분지면이 남서쪽에서 북동쪽으로 선상으로 나타나며 클레런스 섬의 남서쪽 사면 에서 북쪽으로 계단식으로 연장되다가 갑자기 끝나는 것으로 보인다

이 지역에서 선상으로 높은 자기이상대가 나 타나지만 분지축과는 일치하지 않는다

동부분지 북동쪽에는 남극판과 스코시아판의 두 경계 인 쉐클턴파쇄대와 남스코시아해령

진영근 남상헌 김예동 이주한

이 만나는 지역이다 쉐클턴파쇄대는 남미 대륙 남단에서부터 남극반도 북단까지 드레이크해협을 가로 질러 약 에 걸쳐 연장된 대규모 지질구조이 다 남스코시아해령은 남극반도북단에서 동쪽으로 남 샌드위치군도까지 연장되는 해저산맥이다 지진파

연구에 의하면 쉐클턴 파쇄대과 남스코시 아해령은 현재 좌향이동운동을 하고 있다

탄성파 단면도 해석 분지 형태 및 확장해령

브랜스필드분지에는 최근의 확장작용에 의해 형성된 화산해령 들이 분지축을 따라 배열한 다 특히 중앙분지의 경우 디 션섬에서 브리지먼섬까 지 두 화산섬을 연결하는 축을 따라 해령들이 잘 발

달되어 있어 해저확장에 의해 새로운 지각이 형성되었

음을 보여준다 하지만 분지

확장작용 이후에 형성된 분지를 가로지르는 변환단층 들이 분지를 몇 개의 블록으로 나누 면서 현재는 블록의 상대적인 운동에 의해 분지확장 축이 조금씩 어긋나게 배열한다

동부 분지는 전체적으로 중앙분지와 서부분지에 비 해 수심이 깊고 분지면 이 중앙분지에 비 해 좁다 전반적으로 분지면을 기준으로 북서 쪽 사면이 가파르고 짧은 반면에 남동쪽 사면은 비교 적 긴 사면이 대륙붕 지역까지 연장된다 동부분지를 가로지르는 탄성파 단면도들을 보면 분지의 중앙부를 중심으로 남서부와 북동부 지역의 지형이 크게 달라지 는 것을 알 수 있다 남서부 지역을 지나는 측 선들에는 분지면에 해령이나 기반암 상승부가 발달해 있는 반면에 북동부 지역에는 평탄한 분지면만 나타난 다 또한 분지면의 북서쪽 대륙사면의 경우 남서부 지 역에는 분지면과의 경계에서 단층애 형태

의 가파른 사면을 형성하지만 북동부 지역에서는 상 대적으로 완면한 경사를 형성한다

탄성파 단면도에는 측선 에는 뾰족한 두 개의 봉우리형태로 확장해령이 나타나며 계속해서 남 쪽으로 약 구간에 걸쳐 기반암 상승부가 해저 면에 드러나 울퉁불퉁한 지형을 형성한다 이 측선의 확장해령은 브리지먼섬의 북동 사면에 해당한 다 측선 에서는 수심 가 넘는 분지 면에 약 의 확장 해령이 전형적인 모습으로 나

타난다 약 너비의 분지면에

는 퇴적층이 거의 없이 화산해령 이 드 러나 있다 측선 에서는 확장해령이 북서쪽 사 면과의 사이에 분지면이 없이 바로 연결되고 확장해령 의 남동쪽에만 좁은 분지면이 전개된다 해저 지형도

에는 이 측선이 규모가 작은 해저산 의 남서 사면을 지나고 있음을 보여준다 측선

에서 측선 까지 계속해서 나타나던 확장해령이

측선 에서는 분지면으로 솟아있지 않다 이 측선에는 동부 분지에서 가장 깊은

수심 약 폭의 분지면이 나타난다 분지면에는 기반암이 드러나 있다 측선 에서는 분지 중 앙에 약 구간에 걸쳐 확장해령이 발달해 있다 이 확장해령의 높이는 이다 해저지형 도를 보면 이 측선은 비교적 큰 규모의 해저산의 북동 사면을 지나고 있다 측선 와 에는 확장해령이나 기반암 상승부와 같은 확장작용에 관련 된 구조가 분지면에 나타나지 않는다

분지축을 따라 나타나는 확장해령과 분지면의 위치 는 측선 과 사이에서 변화를 보

인다 측선 에서

는 확장해령들은 디솁선섬에서 브리지먼섬까지를 잇는 중앙분지 확장축의 연장선상에 위치한다 에 서도 확장해령이 나타나지 않지만 분지축은 이 연장 선상에 나타난다 이와 달리 측선 에서는 이

진영근 남상헌 김예동 이주한

연장선에서 약 남동쪽으로 이동하여 확장해령 의 중심이 솟아 있다 측선 와 에 서는 확장구조 없이 깊은 퇴적분지가 형성되어 있다 이는 측선 의 남서부에서는 중앙분지와 동 일한 배호분지 확장작용에 의해 새로운 해양지각이 형 성되는 단계까지 분지형성과정이 진행되었지만 북동 부에서는 이런 해저확장작용보다는 남극 스코시아판 경계에서의 상대적 운동에 따른 지구조작용에 의해 깊 은 분지가 형성된 것으로 해석된다

단층작용

각 측선의 탄성파 단면도에서 파악되는 단층들의 형태와 분포 또한 동부분지의 남서부와 북동부 지역 에서 차이를 보인다 즉 측선

을 포함하는 남서부지역은 단층 들의 분포와 형태가 비교적 단순한 반면에 측선

를 포함하 는 북동부 지역에서는 단층 분포와 형태가 상대적으 로 복잡한 양상을 보인다

가장 남서쪽 측선인 에는 분지 중앙에 나 타나는 확장해령과 양쪽 사면에서 내려오는 빗살무늬 퇴적층과의 경계부에 육지쪽으로 경사진 단층들이 나

타난다 단층의 낙차 는 이상으로 관찰 된다 측선의 남동쪽 끝 대륙붕 지역에는 단층에 의 해 기반암 상부에 약 너비의 함몰대가 형성되 어 있다 측선 에는 양쪽 사면과 분지면이 만 나는 경계부에 분지쪽 경사를 보이는 대규모 단층이 관찰된다 북쪽 사면과는 달리 완만한 경사를 보이는 남쪽 사면은 시작부에 몇 개의 단층이 기반암과 상부 퇴적층을 교란하고 있다 측선 에서는 북쪽 대륙붕 지역의 퇴적층은 많은 소규모 단층들에 의해 교란 받아 층리가 잘 연결되지 않는다 북서쪽 대륙붕단 아래에는 분지쪽으로 경사진 큰 단층 두 개 가 확장중심과 경계를 이루고 있다 남동쪽 사면의 시 작부와 분지면과의 경계부에도 단층이 관찰된다 측선

의 북서쪽 대륙사면에는 좁은 간격으로 발 달한 많은 단층들이 퇴적층을 교란하고 있고 단층을 경계로 퇴적층리의 경사가 바뀌는 모습을 볼 수 있다

단층이 해저면에 거의 다다른 모습은 최근까 지 단층활동이 진행되었음을 나타낸다

분지 북동부의 양쪽 대륙사면에는 두꺼운 퇴적층이 쌓여있다 북쪽 사면에는 가 넘는 매우 두꺼 운 퇴적층이 형성되어 있으며 분지쪽과 하부층으로 내려 갈수록 작은 단층들에 의한 변형이 심하게 나타 난다 남쪽 사면 시작부 아래에도 분지면과 경계를

진영근 남상헌 김예동 이주한

난다

측선 와 의 북쪽 사면에는 분 지쪽 경사를 보이는 반지구구조

에 의해 형성된 대규모 함몰대 가 나타난다 지형적으로 약 에 달하는 낙차를 보 인다 두 측선의 간격이 약 임을 감안하며 이 함몰대는 수십 에 걸쳐 발달되어 있음을 알 수 있 다 의 남쪽 사면은 분지면에 대해 가파른 단층애를 이룬다

남서 북동 주향으로 분지축과 평행하게 달리는 측선 의 구간에는 특이한 지형이 나타난다 이 구간에는 분지를 가로지르는 많 은 북서 남동 주향의 단층들에 의해 톱니 형태로 언덕 구조들이 형성되어 있다 이 구간은 현재 드레이크해 협에서 남극판과 스코시아판의 경계를 이루며 좌향이 동운동을 하고 있는 셰클턴 파쇄대의 남서쪽 연장선에 해당한다 이 구간의 북쪽 같은 연장선에 해당하는 앨리펀트섬 북쪽 대륙사면에도 단층작용에 의해 심한 변형을 받은 울퉁불퉁한 지형이 나타난다

따라서 셰클턴 파쇄대의 단층작용이 대륙주변 부를 지나서 동부분지까지 전파되어 이런 언덕구조들

을 형성시킨 것으로 해석된다 퇴적층의 분포

분지의 형태는 퇴적층의 분포와 밀접한 관련성을 보인다 남서쪽에서 북동쪽으로 가면서 양쪽 사면에 나타나는 퇴적층의 두께가 전반적으로 증가하는 양상 을 나타난다

북쪽 사면의 경우 분지 중앙부에는 측선

와 에서 보는 것처럼 가 넘는 두꺼운 퇴적층이 쌓여있다 북동부지역 측선

와 에서는 두께의 퇴적층

이 발달되어 있다 한편 측선 의 북서쪽 대 륙사면에 형성된 함몰대내에는 적어도 가 넘는 두꺼운 퇴적층이 쌓여 있다 남쪽 사면은 측선

을 제외하고는 측선 에서

까지는 두께의 퇴적층이 쌓여 있다 측 선 에서는 사면을 따라 거의 퇴적층이 없다 가 대륙붕단 아래에 에 달하는 두꺼운 퇴적층 이 단층에 의해 생긴 함몰대를 채우고 있다 측선

와 에서는 남쪽 사면에는

를 넘는 두꺼운 퇴적층이 발달해 있다

분지면에 쌓인 퇴적층의 두께는 남서 북동 주향의 분지축을 따라 크게 변하는 양상을 보인다 횡단측선 들의 단면도를 보면 측선 까지의 남서쪽 측 선들에는 분지의 중앙에는 확장해령이 나타나거나 기 반암이 해저면까지 상승하여 퇴적층이 거의 쌓여 있지 않다 이에 반해 측선 경우 분지면 에는 확장구조 없이 에 가까운 두꺼운 분지

퇴적층이 집적되어 있다 측선 경

우 확장해령이 없고 분지면의 깊이가 더 깊으며 바 로 이어지는 북쪽 대륙붕에 의 퇴적층이 쌓여 있음에도 불구하고 분지면에는 퇴적물이 거의 없는 것 과 뚜렷하게 구분된다 이 두 측선의 간격은 약

로 멀지 않지만 분지 퇴적층의 퇴적환경은 매우 차이가 있음을 보여준다

돔과 다이아퍼 구조

방향이 바뀌는 극성 역전 현상을 보 이며 부채꼴 형태로 배열한 정단층들이 발 달되어 있다 단층들의 간격은 로 매우 조밀하며 중심축에서 멀어질수록 그 간격이 넓어진다 이런 모습은 이 암체가 기존의 퇴적층을 뚫고 상승하 였음을 지시한다

측선 에서도 다이아퍼 구조들이 양쪽 사 면지역에서 관찰된다 남쪽 사면 시작부에서 약 지점에는 퇴적층을 뚫고 올라온 기둥형태의 전형적인 다이아퍼가 관찰된다 북쪽 사면지역에서는 반지구구조 형태의 함몰대안에서 두꺼운 퇴적층을 뚫고 상승한 다 이아퍼들을 볼 수 있다

은 브랜스필드해협의 중 앙분지 남쪽 사면에서 이런 다이아퍼 구조를 발견하고 지각기원 다이아퍼 로 해석하였다 또 한 이 다이아퍼들이 배열하는 중심축이 분지 확장축과 어긋나 있음을 지적하였다 이들은 다이아퍼 형성 현상 을 브랜스필드분지를 형성시킨 해양지각확장

진영근 남상헌 김예동 이주한

쪽 사면 양쪽에서 분산형 확장작용이 일어나고 있음을 지시한다 이런 다이아퍼 형성은 주로 대규모 단층작 용과 관련되었으며 다이아퍼들의 배열은 단층선과 대 체적으로 일치할 것으로 추정된다 동부분지의 북동부 경우 남극판과 스코시아판이 만나고 판의 경계부가 휘어져 있는 지역으로 확장력 에 의해 분지 축과 거의 평행한 정단층들이 남쪽과 북쪽 사면에 다

수 발달되어 있다 따라

서 동부분지의 양쪽 사면 지역에서 발견되는 다이아퍼 들은 현재 동부분지 지역에서는 양쪽 사면를 포함한 넓은 지역에서 분산적인 확장작용이 일어나고 있음을 지시한다

등수심 퇴적층

등수심 퇴적층은 해저의 등고선을 따라 흐르는 해 류가 대륙주변부에 형성시킨 퇴적층을 지칭하며 주로 저층류 가 매우 강한 대륙주변부 바 깥쪽에 나타난다 이 퇴적층은 저층류의 순환 해양기 후 변화와 같은 고해양학 연구를 수행하는데 있어서 핵심적인 역할을 한다

동부분지의 남쪽 사면에는 등수심 퇴적층이 발달되 어 있다 이 퇴적층은 층리가 균질하고 치밀하며 약간

위로 볼록한 구조를 보인다 남서부지역을 지나는 측

선 에서는 수심 부근에

전형적인 동수심 퇴적층가 넓은 구간에 걸쳐 나타난다 북동부지역의 측선

에서는 남서부지역처럼 전형적인 모습의 등수심 퇴적층이 나타나지는 않지만 비슷한 깊이에 저층류에 의해 형성된 것으로 추정되는 지형적인 구조 들이 발달해 있다 퇴적층은 많은 교란을 받은 모습이 다

동부분지에서 남서부지역의 남쪽사면에 등수심 퇴적 층이 잘 발달되어 있는 반면에 북동부지역에서는 뚜렷 하지 않다 이는 웨델해의 차가운 저층류가 동부분지 의 중앙부 부근으로 유입되어 남서쪽으로 주로 이동하 고 북동쪽으로는 약한 흐름으로 이동할 가능성과 수심 이 깊은 클레런스 남쪽 해협으로 유입된 저층류가 지 형변화가 심한 북동부에서는 등수심 퇴적층을 형성하 지 못하다가 남서부로 들어오면서 강화되어 뚜렷한 등수심 퇴적층을 형성시켰을 가능성이 있다 가장 남 서쪽에 위치한 측선 에서는 남쪽사면을 따라 등수심 퇴적층가 관찰되지 않는데 이는 남서쪽으로 분기된 저층류가 동부분지의 남쪽 사면을 따라 이동하 지만 중앙분지와 동부분지의 경계지역에 위치한 브리 지먼섬 부근의 높은 지형에 막혀 중앙분지로는 유입되

지 않는 것으로 해석된다

토 론

천부퇴적층까지 교란하는 정단층들 활동중인 화산 작용과 지진작용은 브랜스필드해협에서 분지확장작용 이 현재 진행중임을 증명한다 하지만 브랜스필드해협 의 성인은 오랫동안 논란의 대상이 되어왔다

이를 해 결하기 위해 최근 많은 연구결과들이 발표되고 있지 만 아직 정확한 성인은 밝혀지지 않고 있다

북동쪽으로 쉐클턴 파쇄대와 남서쪽으로 히어로 파 쇄대의 대륙쪽 연장선을 경계로 확장분지인 브랜스필 드해협 호상열도에 해당하는 남셰틀랜드군도와 섭입 해구인 남셰틀랜드해구가 동일 구간에 나타나는 단순 한 지정학적 배치는 많은 연구자들로 하여금 브랜스 필드해협을 해양판의 섭입에 의한 형성된 배호분지로 해석하게 하였다 하지만 드레이크해협에 남아있는 남 극 해양판의 확장중심들이 약 백만년전에 확장작 용을 중단하였다는 사실은 이런 해석을 복잡하게 만들 었다 확장작용이 끝난 후에도 해구가 해양쪽으로 후 퇴하는 수동적 섭입작용으로 배호분지인 브랜스필드해 협의 확장을 유발하게 하였다는 이론이 현재까지 우세 한 실정이다

하지만 과

은 남극판과 스코시아판의 좌향이동운동을 브 랜스필드해협 확장작용의 원인으로 제시하였다

최근 은 남셰틀랜

드군도와 브랜스필드해협에서 수행한 지진연구에서 매 우 느린 속도의 섭입작용이 남셰틀랜드해구에서 일어 나고 있으며 브랜스필드해협의 활발한 확장작용에 의 해 많은 지진이 발생하고 있다고 보고하였다 또한 중

활발한 것은 중앙분지에서는 확장작용이 대부분 중단 되고 서쪽과 동쪽으로 확장작용이 전파되고 있는 과정 으로 해석된다

북동부지역에서는 가 지나가는 수심 보다 깊은 분지중심부 지역에서 여러개의 지진이 발 생하였다 북서 남동 방향 즉 분지를 가로지르는 방향 을 따라 진앙이 분포하고 있다 남서부 지역의 경우 브리지먼섬의 화산활동과 분지 확장작용에 수반된 지 진활동으로 해석된다

는 지진해 분석을 통해 북

동부 지역에서 일어난 년 월 일 지진 규모 경우 브랜스필드분지 확장축을 따라 일어나는 확장작 용 방향과 일치하는 작은 주향이동단층에서의 정단층 작용에 의해 발생한 것으로 보고하였다 한편 이들의 연구에서 제시된 것처럼 이 지역에서 서쪽인 중앙분지 에서는 확장력에 의한 지진이 관측되고 있지 않은 반 면에 동쪽으로 이어지는 남스코시아해령에서는 확장 력에 의한 지진들이 계속 발생하고 있다 따라서 동부 분지 북동부 지역에서 발생한 지진은 남극 스코시아 판의 경계를 이루며 현재 좌향이동 확장운동을 하고 있는 남스코시아해령으로부터 전달되는 확장력에 기인 되었을 가능성이 높다 북동부 지역에 발달된 분지 는 마름모 형태를 보이며 브랜스필드해협축에 대 해 시계반대방향으로 약간 회전한 형태를 나타낸 다 이는 남스코시아해령 사이에 형성된 깊은 분 지들이 블록으로 나누어져 시계반대방향으로 회전한 것과 매우 유사한 형태이다

이 연구에서 제시된 탄성파 단면도가 보여주듯이 동부분지는 남서부와 북동부 지역이 지체구조적으로 뚜렷하게 구별된다 중앙분지부터 연장되어온 확장해 령이 분지 중앙부에서 끝나고 북동부에는 확장구조 없 이 깊은 분지가 발달해 있다 이는 분지확장작용으로 형성된 새로운 지각이 나타나는 범위가 중앙분지와 동 부분지의 남서부 지역으로 한정됨을 알 수 있다 서부분 지의 경우에도 디셉션섬 서쪽지역에서는 확장구조들이 보이지 않고 대륙지각의 열개작용 에 의해 형성

진영근 남상헌 김예동 이주한

다 또한 동부분지의 북동지역에는 판경계부에 발생하 는 응력이 전달되어 깊은 분지가 형성된 것으로 해석 된다 중앙분지에서의 지진활동이 미약하고 서부분지 와 동부분지에 집중적으로 발생하고 있는 지진을 감안 하면 브랜스필드해협의 확장작용은 현재는 중앙분지 에서는 중단되었거나 미약하고 동부와 서부 분지쪽으 로 이동하고 있는 것으로 생각된다

결 론

년 월 브랜스필드의 동부분지를 대상으로 개 측선 총 길이 의 탄성파 자료를 획득하여 분지의 지각구조와 변형양상 퇴적구조를 해석하였다 디셉션섬과 브리지먼섬을 연결하는 브랜스필드해협의 확장축은 동부분지의 중앙부까지는 연장되며 확장축 을 따라 확장해령과 기반암 상승부가 나타난다 북동 부에서는 확장해령이나 기반암 상승부가 보이지 않는 다 이런 확장중심의 변화와 함께 분지면의 형태도 큰 변화를 보인다 즉 동부분지의 남서쪽 측선들에는 확 장해령이 분지 중심부를 차지하며 분지면이 매우 좁고 퇴적층이 거의 없이 기반암이 해저면까지 드러나 있는 반면에 북동쪽 측선에는 확장해령 없이 두꺼운 퇴적 층을 갖는 분지면이 발달해 있다 단층에 의한 지각 변형과 다이아퍼의 상승도 분지의 북동쪽에서 집중적 으로 나타나며 이 지역에서는 분지의 양쪽 사면에서 북서쪽으로 경사진 정단층운동이 공통적으로 나타난 다 특히 북동부 지역의 분지면에서는 분지 확장축과 직각방향인 남동 북서 방향으로 발달한 많은 단층작용 이 관찰된다 이런 단층작용은 현재 남동 북서 방향으 로 진행되고 있는 쉐클턴 파쇄대 단층운동과 연관되어 있을 가능성이 크다 동부분지의 대략 수심 의 남쪽사면에는 웨델해로부터 유입된 저층류에 의해 형성된 등수심 퇴적층가 잘 나타난다 이 등수심 퇴적 층을 형성한 저층류는 중앙분지로이동하지 않는 것으 로 추정된다

결론적으로 동부분지는 남서부와 북동부 지역이 지 체구조적으로 뚜렷하게 구별된다 중앙분지부터 연장 되어온 확장해령이 분지 중앙부에서 끝나고 북동부에 는 좌향이동단층운동에 의해 형성된 깊은 분지가 발달 해 있다 이는 해저지각을 형성시킨 브랜스필드해협의

분지확장작용은 중앙분지와 동부분지의 남서부 지역까 지로 범위가 한정됨을 알 수 있다 동부분지 북동부 지역의 깊은 분지 양쪽 대륙주변부에 집중적으로 나 타나는 정단층들과 다이아퍼 등 많은 확장구조들은 남 극판과 스코시아판의 상호작용에 의해 전달되어온 좌 향이동확장력에 의해 형성된 것으로 생각된다

감사의 글

이 연구는 대한민국 극지연구 프로그램의 일환으로 수행된 남극 지구조진화 및 지질 환경특성 연구

와 남극해저지질조사사업 의 지 원을 받아 수행하였습니다 춥고 험한 남극현장탐사에 참여하신 모든 연구원들께 깊은 감사를 드립니다

참고문헌