한반도: 10억 년 전으로의 시간여행

강연자 : 최 덕 근(서울대 지구환경과학부 명예교수)

 한반도는 아시아 대륙의 동쪽 가장자리에 위치한다. 한반도는 어떤 역사를 겪어 현재의 모습에 이르렀을까? 나는 지난 30여 년 동안 우리나라 강원도 남부의 태백산분지에서 산출되는 5억 년 전 생물 삼엽충을 연구했다. 나는 삼엽충 화석을 통하여 5억 년 전 한반도 모습을 밝히는데 연구의 초점을 맞추었다. 땅덩어리의 역사를 편찬하기 위해서는 ‘언제, 어디에서, 어떤 일이 일어났는가?’를 알아야 한다. 그러한 내용은 암석에 기록되어 있다.

 

 따라서 암석을 연구하면, 암석의 나이와 당시 대륙 분포 그리고 암석의 형성과정을 밝힐 수 있다. 현재 지구 땅덩어리의 움직임을 가장 잘 설명하는 이론이 ‘판구조론’이다. 오늘 강연에서는 판구조론을 먼저 소개한 다음, 판구조론 관점에서 본 한반도 형성과정을 이야기하려고 한다. 

 

 베게너(Wegener)가 대륙이동설을 발표한 때는 1912년으로 약 100년 전이었지만, 당시 과학계는 ‘대륙이동설’을 받아들일 준비가 되어있지 않았었다. 제2차 세계대전이 끝난 후 지구과학자들은 미지의 세계였던 해양을 탐사하는데 몰두하였고, 그 결과 1970년에 등장한 이론이 바로 ‘판구조론’인데, 이는 발전된 형태의 ‘대륙이동설’이라고 말할 수 있다. 판구조론은 ‘지구의 겉 부분이 해령, 해구, 습곡산맥, 변환단층에 의하여 구분되는 여러 개의 판으로 이루어지며, 각 판들은 서로 상대적으로 움직인다’라는 말로 요약할 수 있다. 판의 정의, 판 경계의 특성, 판의 움직임과 주기, 판 이동의 원동력 등을 알아본 후, 지구 깊은 곳에서 일어나는 현상을 설명하는 ‘플룸구조론’도 소개하려고 한다. 판구조론은 지구과학의 통합적 이론으로 지구 이해의 바탕이라고 말할 수 있다. 우리 한반도는 판구조론의 관점에서 어떻게 설명할 수 있을까?

 

 한반도 땅덩어리의 역사를 알기 위해서는 한반도의 지질과 지체구조에 대한 기초 지식이 필요하다. 한반도는 25억이 넘은 암석부터 최근에 생성된 암석에 이르기까지 다양한 종류의 화성암, 퇴적암, 변성암이 복잡하게 어우러진 모습을 보여준다. 너무 복잡해서 한반도의 지질도를 자세히 들어다 보아도 한반도 땅덩어리의 역사를 읽어내기는 쉽지 않다. 한반도 땅덩어리의 역사를 논하기 위해서는 암석을 그 종류와 생성시기에 따라 큰 덩어리로 구분한 지체구조구에 대한 거시적 이해가 필요하다. 2014년 나는 한반도를 3개의 지괴(북부지괴, 중부지괴, 남부지괴)와 11개의 지체구조구로 나눌 것을 제안하였다. 결론부터 이야기하면, 3개의 지괴는 약 2억 5000만 년 전 대륙 충돌에 의하여 합쳐져 한반도의 골격을 이루었다. 이는 그 이전에는 각 지괴가 떨어져 있었음을 의미이며, 나는 북부지괴와 남부지괴는 중한랜드에 그리고 중부지괴는 남중랜드에 속했다는 지체구조 모델을 제시하였다.

 

 한반도의 바탕이 3개의 선캄브리아 시대 육괴로 이루어졌다는 사실은 오래 전부터 알려져 왔다. 3개의 육괴는 북쪽으로부터 낭림육괴, 경기육괴, 영남육괴다. 이 육괴들은 변성암으로 이루어지며 대부분 고원생대에 생성되었다. 지체구조적으로 낭림육괴와 영남육괴는 중한랜드에 속했으며 경기육괴는 남중랜드에 속했던 것으로 생각되지만, 이들 육괴의 고원생대 역사는 밝혀지지 않았다.  

 

 약 10억 년 전, 신원생대에 북부지괴와 남부지괴는 중한랜드에 속했고, 중부지괴는 남중랜드에 속했던 것으로 추정된다. 하지만, 신원생대 당시 중한랜드와 남중랜드가 지구의 어디에 있었는지 명확히 말하기는 어렵다. 여기서는 신원생대와 전기 고생대 기간 중 중한랜드와 남중랜드가 모두 곤드와나 대륙의 가장자리에 있었으며, 두 땅덩어리는 서로 멀리 떨어져 있었다는 생각을 바탕으로 이야기를 전개하였다. 신원생대 기간에 남중랜드는 눈덩이지구 빙하시대를 겪으면서 여러 가지 사건이 일어났지만, 중한랜드에서는 특별한 사건이 없었던 것으로 보인다. 중한랜드에 특별한 사건이 없었다는 것은 중한랜드가 판구조적으로 안정된 환경에 위치했었음을 의미한다.  

 

 

 

 약 5억 년 전, 전기 고생대 기간에도 중한랜드와 남중랜드는 멀리 떨어져 있었다. 중한랜드에 속했던 북부지괴와 남부지괴에서는 전기 고생대와 후기 고생대에 각각 얕은 바다와 하천 환경에서 퇴적작용이 일어났으며 두 퇴적시기 사이에는 약 1억 4000만 년의 시간 간격이 있다. 이와 달리 남중랜드에 속했던 중부지괴는 중기 고생대에 조산운동을 겪었고, 곳에 따라 퇴적작용도 일어났던 것으로 보이지만 이 내용은 아직 잘 밝혀지지 않았다. 중한랜드와 남중랜드는 각각 4억 4000만 년 전과 3억 8000만 년 전 곤드와나 대륙으로부터 떨어져 나와 홀로 떠도는 여행을 시작하였다.

 

 중기 고생대 이후 떠돌던 중한랜드와 남중랜드는 2억 5000만 년 전 트라이아스기 초에 충돌하여 오늘날 동아시아(한반도 포함) 대륙의 골격을 이루었다. 중한랜드와 남중랜드가 충돌할 때, 한반도 북쪽에서는 중부지괴가 북부지괴 밑으로 내려가는 충돌이었고, 남쪽에서는 중부지괴와 남부지괴가 서로 미끄러지는 움직임이 우세한 충돌양상이었다. 그리고 중한랜드와 남중랜드가 완전히 합쳐진 후에는 새롭게 형성된 유라시아판과 고태평양판 사이의 상호작용에 의한 화성활동과 조산운동이 한반도에 기록되었다. 백악기의 화성활동이 신생대로 이어지기는 했지만, 신생대에 한반도 주변에서 일어났던 중요한 사건은 약 2000만 년 전에 있었던 동해의 탄생이다. 그러므로 오늘날 한반도의 모습은 약 2000만 년 전에 이르러서 완성되었다고 말할 수 있다.