「자이언트의 꿈」을 쫓아 해저노크 12,000km|미해군 해양연구소의 조사보고서|황해·동지나해의 지질구조·해수특성

<황해>
황해에서는 4개의 측선이 조사되었다(여기서 황해라 함은 한국 남동부와 중국 양자강 하구의 남쪽을 잇는 선의 북서쪽 해역을 말함). 황해에서의 총조사거리는 2,500km이었다. 기반암은 거의 모든 측선하부에서 나타나며 특히 한국 해안선에 가까운 측선1에서는 더욱 뚜렷이 나타난다.
기반암 노두가 해상에 노출되어 있는 곳은 측선1의 일부분뿐이고 타측선에서는 기반암까지의 두께가 깊어져서 측선4에서는 그 두께가 1km이상에 달한다. 측선1과 측선2의 일부에서와 같이 기반암이 해저면에서 얕은 곳에서는 자력은 심히 불규칙하게 변화했고 기반암이 깊은곳에서는 자력치의 변화가 적었다.

<육성도 기반암구실>
탄성파반사법에 의한 조사결과를보면 음향적 기반암이 산동반도 제주도 양자강 하구의 중국본토를 향하여 얕아지는데 이런현상은 이기반암이 이들 육지에 노출되어있는 중생대및 그후기의 화성암과 변성암으로 되어있다는것을 나타내주는 것이다. 한국서쪽에는 두께 1,200m이상의 중생대 육성퇴적암이 분포되어있는데 이곳을 향하여 음향적 기반암이 상승하고 있다는 사실로 보아 이 육성퇴적암층도 음향적기반암의 구실을 하는것으로 보인다 (이 퇴적암충중에 포함된 두꺼운 사암층이 반사층의 구실을 했다고 봄) .
황해 입구를 횡단하는 음향적기반암인 구릉은 한국남측과 중국 양자강하구의 남쪽에 노출하고있는 복건-영남저반대의 연장부로 생각된다. 같은시대의 동종의 암석은 서로 평팽한 구조를가지고 두지역에 나타난다.
화성암과 변성암으로된 두번째의 구릉은 산동반도의 연장부에존재하며 이구릉이 황해분지의 서북부 경계가된다. 제2물질(변성암 퇴적물)은 남서쪽으로 갈수록 많아진다. 측선1,2,3에서보면 제2,3물질층사이에 부정합이 존재하고 이부정합면은 300km의 파장을 가지고 깊이100m ∼1,600m사이에서 완만한 굴곡을 이루고 있다. 지질적인 견지에서 볼때 이부정합은 제3기중엽에 생긴 것 같다. 그렇다면 제2물질 (변형전 퇴적물질)은 구제3기 또는 그이전에 퇴적된것이며(백아기말의 셰일도 포함할것같음) 이 퇴적층에는 기반암과 같은 음향적 성질을 갖는 사암이나 화성암이나 변성암은 포함되어 있지않다. 이상과같은 결혼은 황해인구에 구제3기층이 해상에 노출된 곳에서 채취한 3개의 암석시료에 근거하였다.
황해저의 부정합 상부에는 제3물질(변형후퇴적물)이 쌓여있는데 이 퇴적물안의 반사면은 평편한 해상으로부터의 다중반사때문에 식별이 곤란하며 단지 수심이 깊어 다중반사파의 영향이 적은 곳이나 퇴적층이 경사져있는 곳에서만 확인된다. 이변형후퇴적층에 대해서는 30분마다 층후를 기재하여 등후선도를 작성하였다. 이도면을 보면 한국과 양자강입구 사이의 구릉(복건-영남저반대)에 의하여 집적된 커다란 퇴적암분지가 있음을 알 수 있다. 이구릉의 낮은 곳은 해수면하 1,100m가 된다. 황해의 퇴적분지에는 세군데 층후가 특히 큰 부분이 있는데 그중 두군데는 층후가 1,400∼l,500m이고 나머지 한 군데는 전자보다 층후가 100m정도얇다.

<육상엔 삼기층없어>
전자는 양자강 하구 근해에있고 후자는 산동반도 바로 남쪽에있다.
황해에 널리 분포되어있는 부정합이 제3기중엽에 행성된것이라면 이 변형후퇴적층은 신제3기 내지 현대사이에 퇴적된것임에 틀림없다. 이 지층이 신제3기층이라는 사실에 대한 근거로는 다음에 기술하는 지질적 상황이 그 증거가 될수있겠다. 즉 부정합이 생성된 후에는 황해주위의 육상에서 아무런 뚜렷한 지곡변동이 없었으며, 본퇴적층의 두께가 분지의 가상자리로 감에 따라 얇아진다. 육상에는 제주도에 1백m미만의 것을 제외하고는 신제3기층이 없으며 산동반도북쪽의 샘에서 두께 9백60m이상의 제4기 사주퇴적물이 발견되었으므로 (니노,, 에머리, 1965)본층에는 현세퇴적물이 포함되어있음에 틀림없다. 또한 황하와 양자강이 운반하는 1년간의 퇴적물의 양은 각각 2.080X10톤, 550X10톤(1968,홀만씨)(이강들은 바다로 퇴적물을 운반하는 양으로 볼 때 세계에서 1위 및 4위이다), 황해퇴적분지의 변형후퇴적물의 량이 20만km³인데 이물질의 비중을 2로보면 무게로 4X10¹⁴톤이 된다.

<대륙붕>
대륙붕을 가로지르는10개의 측선과 대륙붕연장방향의 1개측선,총4,500km의 측선을 따로 조사했다. 조사결과에 의하면 해저하부에는 음향적 기반암으로된 구릉이 있고 첫번째 구릉은 복건-영남저반대로서 이 구릉의 대부분은 황해에 속한다. 이 구릉이 황해분지와 대륙붕을 구분하고 있다. 이 구릉의 대륙붕에 속한 부분은 육지쪽보다 더깊으며 해수면으로부터 1,000m이상의 깊이에 있다. 이 구릉의 전체적양상은 선「캠부리아」기의 화성암, 변성암과 약간의 중생대 관입암으로 구성되어 있는것같다. 둘쨋번 구릉은 일본대만사이의 대륙붕의 가장자리에 위치하고있다.
이 구릉의 대부분은 후기 퇴적물로 덮여있고 단지 일본 근처에서만 주위 암석위로 상승해있다. 가장 높은 곳은 「규슈」서쪽에 제3기층 습곡퇴점암과 화강섬록암을 함유하고 있는 섬이다. 비슷한 암석이 일본 본주의북서쪽 해안을 따라서 북동쪽에 나타난다. 그리고 두꺼운 습곡된 제3기 퇴적암이 대만과 구릉의남서쪽 연장부에 존재한다. 그래서 그 이름을 대만-신지 습곡대라 하는데 이는 신제3기 시대에 주된 변형을 일으켰다(어쩌면 구제3기에서 변형이 시작되었을지도 모른다). 연속탄성파반사법 단면도와 신제3기층등후선도는 이 구릉이 일본-북한26도30분 사이의 대륙붕의 바깥 가장자리에 놓여있음을 보여준다. 북위26도30분과 대만사이의 남서쪽 400km지점에서 이 구릉은 바다쪽으로 굽어져있으며 대륙사면의 상부를 덮고 있다.

<구릉은 거의 퇴적물>
1968년 「무라찌에」의해 실시되었던 탄성파굴절법탐사에의하면 800m두께의 퇴적물의 탄상파 속도는 2km/초이고 750m두께의 물질의 속도는 3.4km/초였다. 그러나 더 깊은곳의 속도는 6,0km/초였다. 중간의 탄성파속도가 3∼5km/초라는 점은 대만I신지습곡대가 퇴적암층과 산성화성암으로 되어있음을 암시해준다. 이번 조사중의 자력치는 복건-영남저반대와 대만-신지 습곡대위에서 여러개의 자력이상을 보이는데 이것은 이 구릉에 관입 또는 분출화성암인 자성이 큰 암석이 존재함을 암시한다. 또한 전에 시행한 항공자력탐사 결과의 등자력선도 대만-신지 습곡대와 복건-영남저반대에 상응하는 정이상대를 나타내 주고 있다. 이 자력이상대는 남쪽으로 갈수록 자력치가 높아져서(곡부에서 까지도 그러함) 대만남쪽의 거의 전역은 정이상대이다.
북쪽 대마도 부근에서의 탄성파와 자력기록을보면 곡부는 얕아져서 주된 구릉들 사이에 그와 평행한 제3의 구릉들로 갈라진다는것을 보여준다.

<대륙붕경계는넓어>
음향적 기반암위에 쌓인 퇴적물은 황해에서와 마찬가지로 변형전 퇴적물과 변형후 퇴적물의 두종류가 있는데 변형전퇴적물층은 해수면하 500∼1,500m에있는 부정합 하부에서 일정치않은 경사를 가지고 퇴적되어있다는 점으로 구별할수 있다. 여러 측선에서 부정합은 확실히 나타나지를 않는데 그원인은 부정합이 너무 깊이 놓여 있거나 또는 해상에서의 다중반사때문에 확인이 어렵게 되어서이거나 조사측선이 변형전퇴적층의 주향과 같은 방향으로 설정되었기 때문일 것이다.
대륙붕에서의 모든 측선에서 얻은 측정기록을 실험실에서 자세히 검토해 본 결과 조사현지에서의 검토에 의하여 추상되었던것 보다 대륙붕의 경계가 더 넓게 이동되었다. 이 음향적 기반암 상부의 변형전퇴적층은 신제3기층이라 가정하면 단일군으로 생각된다.
이퇴적층의 연대는 일본의 「고타」군도와 대만과 「센가꾸지」도의 육상에서 일반적으로 습곡되어있는 신제3기층암석이 있는점으로 연대를 추정할 수 있다. 그리고 일본∼대만사이의 대륙붕해저에서 채취한 시료가 신제2기에 속하는 화석과 암석을 포함하고 있는 점으로 보아도 연대를 알 수 있다.
동지나해의 대륙붕에는 신제3기층이 두껍게 퇴적되어 있음이 확실시 된다.
신제3기층의 층후는 (구제3기층의 일부도포함) 연속탄성파반사단면도와 등후선도에서 볼수 있다. 그층후는 대마도 해협에서는200m이하이고 대만쪽(서남쪽)으로가며 두께가 증가하여 두께가 2km이상이 되며 대만육상에서는 신제3기층의 층후가 5km에 달한다. (중략)
대만서쪽의 해저협곡부와 대만동북쪽 200km까지의 해저는 퇴적층의 층후가 너무커서 해상으로부터 다중반사의 영향이 심하지 않았는데도 3만줄의 「스파카」음원으로서는 그 두께를 조사할수 없었다. 그러나 탄성파탐사결과는 부정합면과 경사진 퇴적층이 층후2,000m이t상되는 하부로 연장되어 있음을 보여주므로 이 기반암 상부에 쌓인 퇴적암의 두께가 2,000m이상임을 알수있다.

<백만입방km의 양>
대륙붕에 있어서 층후2km이상인 퇴적지의 면적은 약200,000평방km이며 이 지역에 퇴적된 퇴적물의 양은 400,000∼700,000임방km가 된다. 대륙붕 전지역에 있어서의 기반암 상부의 퇴적물의 양을 개략적으로 계산해 보면 1,000,000입방km이다. 이들이 신생대에 퇴적된 것이라면 그 퇴적율은 4cm/1,000年이된다. 이 비율은 미국 대서양부 대륙붕의 퇴적비율의 4배가 된다. 이 높은 퇴적비율은 황하 양자강등이 넓은 육지로부더 많은 퇴적물을 운반 퇴적하기 때문이다.

<결론>
이번 조사선 R/V F.V.Hunt를 타고 6주간 조사한결과는 조사해역고 그 인접 육지의 지질상황을 파악하는데 자료가 되었다. 이 지역의 구조를 형성하게한 것은 몇 개의 북동∼남서방향의 구릉들로서 이 구릉에 의하여 몇 개의 퇴적분지가 이루어 졌다.
가장 육지쪽(발해만 북서쪽250km)에 있는 구릉은 고생대초기에 융기한 「타이흥」-「대킹안」구릉이며 (이것은 조사區域밖에 있음) 다음에 더 고기에 (선캠부리아기) 에 융기한 산동-「라오예링」구릉으로서 이것이 황해북단의 산동반도의 중축을 이루었다. 그다음 구릉은 중생대 중기에서 말기사이에 황해입구를 가로질러 융기한 복건-영남저반대로서 이것은 한국과 중국의 육상지질을 견주어볼매 백아기말엽까지 바다를막고 있었다고 생각된다. 이 구릉의 북서쪽에는 비해성층인 백아기암층이 유일하게 존재하는바 그 층후는 수천m에 달한다. 상기한 바다를 막고있던 장벽은 제3기 퇴적물이 황해에 넓고 두껍게 쌓임으로써 구제3기시대에 터졌을 것이라고 본다.(이것은 탄성파탐사 결과 해석이 정확했다는 가정밑에서의 생각임)
다음에 신제3기와 구제3기말기에 융기한 대만-신지습곡대가있는데 이 구릉도 육지에서 운반되는 퇴적물을 집적하여 현재의 대륙붕을 생성하였고 황해 해저에도 퇴적물이 더 두껍게 쌓이는데 도움을 주었다고본다. 대륙붕 남쪽에 구제3기와 현대사이에 형성된 두개의 구릉이 있는바 즉 유구구릉과 유구해저협곡의 동사면 중부에 위치한 무명의 구릉이다.

<유기물생성능력커>
조사지역가운데 석유 천연「개스」 자원이 가장 유망한곳은 대륙붕과 황해저의 퇴적분지이다. 이지역의 퇴적암은 황하와 양자강에 의하여 중국대륙에서 운반되는 부유물이 많기때문에 급속히 퇴적되었다. 또한 이강들은 다량의 유기물질을 함유하고 있어서 조사지역의 바다는 유기물질생성능력이 크다.
해상표면에서 채집한 시료는1.5%의 유기물질을 포함하고 있었으며 옛날 빙하에 의해서 해수면이 낮아졌던 사실에 영향을 받지 않았을 해저하 더깊은 곳의 암석은 더많은 유기물을 포함하고 있으리라 추측된다. 석유 천연「개스」자원이 가장 기대되는곳은 대만 북동쪽의 200,000평방km의 지역인데 이곳의 퇴적물의 층후는 2,000m이상이며 대만육상에서는 그 두께가 9km에 달하며 이중 5km의 두께로 제3기층이 쌓여있다.
대륙붕 하부의 퇴적물의 대부분은 신제3기층이라 생각되는데 그 증거로는 탄성파심사 단면도에 나타나는 작은 경사와 육상및 해저의 암석노두와 대만에서의 시추 결과에 근거한다.일본 대만 한국에서의 석유및 천연「개스」산출이 거의 신제3기퇴적암에서 산출된다는 점을 고려할 때 일본-대만 사이의 대륙붕은 세계에서 가장 풍성한 석유 보유지대일 가능성이 크다.

<필요해진 해상시추>
이 지역은 군사적·정치적문제와 지질적 지식의 부족으로 (전에는 이번 단시일동안의 조사에의해 얻어진 개략적인 지질상황도 알려지지 않았었음) 아직 시추해 보지 않은채 남겨져 있는 큰 대륙붕 가운데의 하나이다.
두번째로 석유와 천연「개스」자원이 기대되는 지역은 황해해저의 퇴적분지인바 이들 분지들은 상호연결되어 있으며 이들분지의 중심은 하나는 한국에 가깝고 두개는 중국본토에 가깝다.
이분지들은 약 1.5km두께의 퇴적층을 갖고있으며(조사결과에의함) 이곳의 퇴적물들은 대륙붕의 퇴적물보다 더많은 유기물질을 함유하고 있을 것 같다.
해저 하부의 좋은 바사층은 사암층으로 보이며 이사암층은 유기물을 다량 함유하고 있는 암층중 보유암의 구실을 할 것이다. 이번 개사결과 황해와 대륙붕 해저에 부정합, 향사 단층등의 지질구조가 발견되었으며 이것들은 석유나 천연「개스」를 보류할 구조가 될 것이다. 이 퇴적분지의 자세한 지질구조와 범위를 파악하기 위해서 앞으로 탄성파정밀조사를 실시할 필요가 있으며 정밀조사후 여러군데서 유망한 구조를 보이는 곳에 대하여 해상시추를 시행해야할 것이다.
조사단원
K·O·에머리(미국「우즈·홀」해양연구소)
구자학(한국과학기술처국립지질조사소)
양승진(한국과학기술처국립지질조사소)
존·M·웨이지만(미국해군해양연구소)
토머스·W·C·힐드(미국해군해양연구소)
J·H·오스터하겐(미국해군해양연구소)
L·M·레이널즈(미국해군해양연구소)
신야홍(일본동경수산대학)
임량화(일본석유개발회사)
소림승남(일본석유개발회사)
C·Y·멩(대만석유개발공사)
C·S·왕(대만국립대학교)