제주도여행! 알고 가면 더욱 흥미롭습니다.

<아는 만치 보이고, 보이는 만치 느낀다>

沙月李盛永(2010. 3. 12)

여행 격언에 ‘아는 만치 보이고, 보이는 만치 느낀다’는 말이 있다. 비싼 비용과 없는 틈을 내 여러 가지 불편을 감수하면서 여행을 가는 것은 새로운 세계를 보고, 느껴서 삶에 생기를 불어넣어 생활의욕을 북돋아주는 효과를 얻기 위한 것이라고 생각된다.

이런 여행목적을 충분히 달성하려면 사전에 여행목적지에 관한 기초 지식(아는 것) 쯤은 간직하고 가야 올바른 것을 볼 수 있고, 또 본 것에 대한 느낌을 일으킬 수 있다는 얘기가 아닌가 생각된다.
아무것도 모르는 상태에서 그저 눈에 보이는 것을 쳐다보고, 가이드가 설명하는 것을 귓전으로 듣고 돌아서면서 모두 잊어버리는 식의 여행을 하게 되면 그 비용과 시간이 그냥 낭비되고 마는 것이 아니겠는가?

국내 여행에서 제주도가 이색적이라 신혼여행 때부터 자주 가게 된다. 우리부부도 딸애가 그곳에 살고 있어 해마다 한 번쯤은 가게 된다.
지금까지도 서적이나 유인물에서 제주도에 관한 것들을 알아보려고 노력하였고, 갔다 돌아와서는 관광지 구경, 한라산 등산 등 앨범을 홈페이지에 올려 왔다.
제주도 여행이 육지 내 여행과 다른 것은 그곳에는 탐라국 역사가 있고, 제주도 땅의 생성비밀과 지형, 지질 그리고 식물 등이 육지에 비해 특이하기 때문이라고 생각된다.

2004년 3월 아산회한라산특별눈산행에 우리 부부가 참여하여 다녀온 후에 한라산 소개와 등산 앨범을 '제주 한라산', 작년 초 제주도를 다녀와서 탐라국 역사에 관한 것을‘탐라왕국 이야기’라는 제목으로 나의 홈페이지 강산이야기와 옛날이야기에 올려 놓았다.

* 한라산소개와 등산앨범(클릭): 제주 한라산

* 탐라국 역사이야기(클릭): 탐라왕국 이야기

제주도는 처음 가지 않더라도 갈 때마다 공항 청사를 나서는 순간 이국, 남국에 온 느낌을 갖는다. 서울은 꽁꽁 언 겨울인데도 제주공항 마당엔 파란 잎의 종려나무와 야자나무가 맨 먼저 눈에 띄기 때문이다.
첫 인상뿐만 아니라 차를 타고 가거나, 한라산 등산을 하다 보면 산 모양(지형), 돌과 바위 모양(지질)에서 육지와는 전혀 다른 느낌을 갖게 된다

재작년에 족제(族弟) 한 사람이 대전 한국지질자원연구원에 근무하고 있어 시골집에 가는 길에 연구실을 들렸는데, 그곳에서 발행한 지질에 관한 책을 몇 권 주어서 가져와 서가에 꽂아 놓고 차일피일하면서 들쳐보지 못 했는데 ’제주도 지질여행’이란 책에 먼저 관심이 쏠려 읽어보았다.
알고 있는 듯 하면서도 정작 모르는 것이 무척 많다. 이런 것들을 알고 제주도에 가면 더욱 더 흥미로운 여행이 될 것 같아서 이 책을 중심으로 제주도 지질 관련 이야기를 엮어 홈페이지 ‘강산이야기’에 올린다.

인공위성에서 찍은 제주도 열영상 사진

▶ 화산의 원리와 상식
우리나라에서 화산에 의하여 생겨난 대표적인 산(땅)은 북쪽 끝의 백두산과 남쪽 끝의 한라산(제주도)인데 그 높이로도 백두산은 전국에서, 한라산은 남한에서 가장 높은 산이다.
제주도 땅(지질)이야기를 하려니 자연히 화산이야기를 빼고는 이야기가 되질 않기 때문에 한국지질자원연구원에서 펴낸 ‘제주도 지질여행(증보판)’의 ‘살아있는 지구(Dynamic Earth)’에서 화산의 원리를 알아본다.

지구를 반으로 쪼개놓고 보면
(1) 가운데 부분에 핵(核)이 있고,
(2) 맨 바깥에 지구표면 즉 지각(地殼)있고,
(3) 핵과 지각 사이에 맨틀(Mantle),
크게 세 부분으로 이루어져 있다.

우리가 이용하면서 살다가 뼈를 묻을 지각의 두께는 지구 반지름의 1/100-1/1,000에 지나지 않을 만큼 얇다.
지각에서부터 지구 중심을 향해 들어가면 갈수록 온도가 높아지며, 지구를 구성하는 암석은 서서히 물렁물렁해져 핵에 해당하는 지점부터는 완전히 액체로 녹아있는 상태인데 핵은 섭씨 5,000도나 된다.

지구의 구조

지각 아래 있는 맨틀은 대류처럼 순환하기 때문에 지각도 여러 개의 판으로 쪼개져 맨틀의 순환에 따라 조금씩 움직이고 있다.
지각판은 ① 유라시아판, ② 아라비아판, ③ 아프리카판, ④ 인도-오스트레일리아판, ⑤ 필리핀판, ⑥ 북아메리카판, ⑦ 나츠카판, ⑧남아메리카판, ⑨ 남극대륙판, ⑩ 태평양판 등 대략 12-14개의 판으로 갈라져 있다.

지구의 지각판

이들 지각판들이 각기 다른 방향으로 움직이기 때문에 판끼리 서로 벌어져서 균열(均裂)이 생기기도 하고, 서로 부딪혀서 충돌(衝突)하기도 한다.
이렇게 지각판이 균열되거나 충돌하는 지점에 화산(火山)과 지진(地震)이 일어난다.
또 지각판이 균열되는 곳은 대부분이 비다 속에 있는데 이곳에 화산활동을 통하여 용암이 분출하여 현무암으로 된 해저산맥이 생긴다.

지각판이 서로 충돌하게 되면 상대적으로 무거운 해양지각이 대륙지각의 밑으로 밀려들어가게 되는데, 이 때 암석 덩어리가 깨지면서 지진이 발생하기도 하고, 지구 핵의 마그마가 용암(鎔岩)으로 지각의 틈을 따라 분출하면서 화산폭발이 일어나가도 한다.

특히 남북아메리카 서쪽 해안, 뉴질랜드, 인도네시아, 필리핀, 대만. 일본, 캄차카, 알라스카, 북미 서해안, 남미 서해안 등은 태평양판과 유라시아판, 필리핀판, 인도-오스트렐리아판, 북아메리카판, 남아메리카판이 충돌하는 지역으로 지진과 화산활동이 빈번하게 일어나는데, 태평양을 가운데 두고 환상(環狀)을 이루기 때문에 ‘환태평양지진대-화산대(環太平洋地震帶-火山帶)’라고 부른다.
또 태평양판은 1년에 8cm 서쪽으로 이동하여 우리나라가 속해 있는 유라시아판 밑으로 들어가면서 일본열도 동쪽이 심해를 이루며 계속 조금씩 침강하고 있다.

지각아래 맨틀과 핵에 암석이 녹아 액체상태로 되어 있는 것을 마그마(Magma)라 하는데 마그마가 지표면으로 분출되는 것을 용암(鎔岩, lava)이라 한다. 지하의 액체상태인 마그마는 고체로 된 주변과 균형을 이루기 위하여 수위가 상승한다. 이 때 마그마와 지표 사이에 단층과 같은 길게 형성된 선상(線狀)의 틈이 생기면 폭발하여 용암이 분출하게 되는데 이를 열하분출(裂하噴出)이라 하며, 길이가 수십 Km에 이르기도 한다.

지하 깊은 곳에서 만들어진 마그마에는 2-8%의 휘발성분이 들어있는데 높은 압력에서는 휘발성분이 마그마 속에 혼합되어 있다가 용암분출 때 압력이 낮아지면 분리, 농집되어 빠져나가면서 크고 작은 폭발을 일으키고, 휘발성분이 용암에서 빠져나가지 못한 상태에서 굳어지면 암석 속에 작은 구멍 즉 기공(氣孔)을 형성하는데 제주도에 분포한 암석의 구멍들은 이렇게 해서 생겨난 것들이다.

용암의 분출 초기에 마그마 속에 포함된 휘발성물질이 폭발하는 화산폭발이 일어나고, 휘발성분이 소진된 후에 용암분출이 계속되는데, 분출구가 비교적 좁은 부분은 용암이 급히 굳어 암맥(巖脈)으로 그치지만, 넓은 부분은 분출과 폭발이 계속 일어나 분화구와 오름과 같은 화산체(火山體)를 형성한다.
한라산과 제주도는 비교적 조용한 용암분출에 의해 형성된 암석으로 구성되어 있으며, 오름들은 마그마의 휘발성분이 폭발하여 만들어진 화산쇄설물(火山碎屑物: 부스러기)이 쌓인 화산체이다.

화산분출 양상은 마그마의 성분, 온도, 휘발성분의 함량 등에 따라 다르게 나타나는데, 용암은 크게 높은 온도에 낮은 점성(低粘性: 묽은)을 갖는 파호이호이(Pahoehoe)용암과 낮은 온도에 높은 점성(高粘性: 끈끈한)을 갖는 아아(Aa)용암, 두 가지로 구분한다.

파호이호이용암은 점성이 낮은(묽은)데다 고온으로 식지 않고 오래 흐르기 때문에 넓은 지역에 표면이 평탄한 암석을 만든다. 경우에는 종이처럼 얇은 조각들이 암석의 표면을 형성하여 무지개처럼 고운 색갈을 나타내고, 굳은 표면은 보온 역할을 하게 되어 속에서는 계속 흘러 멀리까지 퍼져 비교적 평탄한 암석구능을 만든다.

파호이호이용암의 공급이 증가하거나 용암의 흐름이 막히게 되면 굳은 표면을 밀치고 올라와 표면이 빵 껍질처럼 갈라지고, 부풀어 오르는데 이를 투물러스(Tumulus)라고 한다.

계속 용암이 밀치게 되면 투물러스에 생긴 틈 사이로 용암이 흘러나와 마치 코끼리 발톱 모양으로 굳어지는데 이를 라바토(Lava toe)라 하고, 지표를 흐르는 용암이 나무를 만나면 나무를 그냥 세워 둔 채 용암으로 피복 하여 나무의 형태가 그대로 남게 되는데 이를 용암나무(Lava tree 또는 Tree mold)라 한다.

파호이호이용암이 얇은 두께로 표면이 굳고 속은 계속 흐르다가 용암공급이 줄면 내부에 공간이 생겨서 동굴이 형성되는데 제주도 만장굴과 김녕사굴은 이렇게 해서 생긴 용암동굴(鎔岩洞屈)이다.

파호이호이용암이 식어 암석으로 변하면서 부피가 줄어져 표면이 가뭄에 갈라진 논바닥처럼 갈라지게 되는데 이를 (수평 또는 수직)절리(節理)라 하고, 이런 갈라진 틈이 암석의 내부까지 진행되어 기둥모양(柱狀)을 이루게 되면 이를 주상절리(柱狀節理)라 한다.

파호이호이용암이 굳어지면서 생긴 주상절리 상부

아아용암은 점성이 높아 천천히 흐르면서 낮은 온도의 용암이기 때문에 흐르는 동안 상부와 하부는 굳어서 깨지기 쉬운 암석이 되는데 내부 용암은 계속 흐르면서 상부 표면의 굳은 암석을 깨뜨려 암석 조각을 용암이 함께 운반하게 되는데 용암의 상부에 깨어진 암석들을 크링커(Clinker)라 한다.

아아용암은 좁은 지역에 거친 표면과 암석 부스러기로 구성된 두꺼운 크링크층을 갖는 암석을 만든다. 그래서 아아용암에서 형성된 암석은 크링커층이 굳어져 표면이 거칠다. 제주도에 분포한 현무암의 70%가 아아용암에 의하여 생성된 암석이다.

아아용암이 크링커를 만드는 과정

이들 크링커는 용암의 외부에 집적되어 크링커벽을 형성하여 보온 역할을 하므로 내부에 있는 용암은 식지 않고 계속 흘러 용암이 빠져나가고 외부의 굳은 암석은 마치 대나무를 쪼개놓은 모양으로 남게 되는데 이것은 용암통로(熔岩通路, Lava channel)이라 한다. 제주도 용두암은 이 용암통로의 한쪽 용암벽이 판자모양으로 남아있는 경우이다.

순수 용암이 만든 암석을 통상 현무암(玄武岩)이라 하지만, 구분하기 위하여 파호이호이용암이 만든 암석을 ‘현무암(玄武岩)’이라 하고, 아아용암이 만든 암석을 ‘조면현무암(粗面玄武岩)'(면이 거친 현무암이란 뜻)이라 하여 구분한다.

<파호이호이용암암석 현무암(왼쪽)과 아아용암암석 조면현무암(오른쪽)>
지표면 비교

파호이호이용암이 만든 현무암으로 된 지표면은 매끈하고,
아아용암이 만든 조면현무암으로 된 지표면은 꺼칠꺼칠하게 거칠다

암석표면 비교

파호이호이용암이 만든 현무암 표면은 매끈하고, 절리(節理)가 잘 생기기 쉽고,
아아용암이 만든 조면현무암 표면은 크링커가 붙어 있어 거칠다.

암석의 단면 비교

파호이호이용암이 만든 현무암은 입자가 잘고 기공이 많으며,
아아용암이 만든 조면현무암 속에는 입자가 굵고 이질적인 성분이 많다.

높은 온도의 용암이 식어서 된 현무암이 화구 주변에 높게 쌓이고 그 아래로 낮은 경사(5도이하)를 이루어 멀리까지(15Km 정도) 넓게 퍼져 생긴 구릉 형태의 화산체를 ‘방패형화산(楯狀火山, 순상화산)’이라 한다.
한라산과 제주도 전체는 전형적인 방패형화산으로 주변에는 세계에서 가장 많은 368개의 기생화산 ‘오름’을 거느리고 있는데, 오름은 지질학적 용어인 분석구(噴石丘), 응회환(凝灰還), 응회구(凝灰丘), 용암돔 등을 총칭한 상용어이다.

방패형화산과 오름의 모형도

방패형화산 한라산과 제주도의 음영기복도

지각에 형성된 틈(구멍)을 따라 ‘분출’하던 용암은 휘발성분이 증가하는 곳에서 ‘폭발’이라 형태로 바뀌게 된다. 즉 마그마에 함유되었던 휘발성분이 지표가까이로 올라와 압력이 낮아지면 맥주의 기포처럼 상부로 모여 높은 압력으로 농집(濃集)되었다가 가스폭발을 일으켜 찌꺼기 성분으로 된 가벼운 암석 파편들을 지표면으로 튀어나오게 되는데 이 암석파편을 부석(浮石, Pumice)이라 한다. 부석은 하얀색을 띄면서 기공이 많고 가벼워서 물에 뜬다.

가스폭발에 의해 찌꺼기가 아닌 용암이 튀어나와 기공이 많은 부석처럼 생긴 작은 크기로 깨어진 암석을 스코리아(Scoria)라 부르는데 부석에 비하여 검은색을 띄고, 기공이 적고, 무거워서 물에 가라앉는다. 이 때 큰 덩어리로 튀어 나온 것을 화산탄(火山彈)이라 한다.

스코리아와 화산탄이 만들어지는 과정

용암분출이 휘발성분을 주로 하는 화산폭발로 변하게 되면 콩알에서 주먹 크기의 검은색 스코리아로 높은 산을 만들게 되는데 이를 분석구(噴石丘, scoria cone)라 하는데 제주도 대부분(360여개 중 약 340개)의 오름들이 여기에 해당한다. 이런 분출 양상을 이탈리아 스트롬볼리화산에서 이름을 따서 ‘스트롬볼리형분출’이라 한다.

분석구가 만들어지는 과정

분석구에서 생긴 화산쇄설물

대부분의 분석구는 한 번의 분출 때 용암이 굳어져 화도(火道)를 막아 화산으로서의 일생을 마치게 되지만 화산활동이 끝난 뒤에도 상당기간 밑에서 열이 공급되어 산화를 촉진시켜서 스코리아는 붉은 색을 띄게 된다.

용암분출이 바다 속에서 일어나 용암이 물을 만나게 되면 급히 식으면서 물을 끓게 하는 반응이 격렬하게 일어나 다량의 수증기를 함유한 큰 폭발을 일으키게 되는데 이를 수성화산분출(水性火山噴出)이라 한다.
고온의 용암이 찬 물을 만나면 작은 유리 조각 같은 알갱이로 깨져 수증기와 혼합된 폭발 분출은 강렬하여 화산쇄설물(화산재)을 멀리까지 튀어나가게 하여 원형으로 퇴적된다.
수성화산분출에 의하여 생긴 화산체 중에 분화구가 통상 크고 깊으며, 분화구 주변 화산재 층이 낮고(100m이내), 경사가 작으며(15도 이내), 넓은 분포를 갖는 링처럼 생긴 것을 응회환(凝灰環, Tuff ring)이라 하는데, 제주도에서 송악산(松嶽山)과 수월봉은 여기에 속한다.

응회환 송악산(위)과 수월봉(아래)

분화구가 지면보다 훨씬 높은 곳에 생기고, 화산재 층이 높고(100m 이상), 경사도기 큰(30도 이상) 것을 응회구(凝灰丘, Tuff cone)라 하는데, 제주도에서 성산일출봉(城山日出峰)이 이에 속한다.

응회구 성산일출봉

수성화산분출에 의하여 생긴 응회암은 층리(層理)가 형성되어 있어 얼핏 보면 퇴적암처럼 보이기도 하고, 응회암을 구성하는 유리질 파편은 물리적 성질이 불안정하여 수증기를 흡수하여 안정화되면 부피가 증가하여 짧은 시간에 단단한 암석이 된다.

스코리아를 분출하여 만들어진 분석구와 용암이 물과 만나 만들어진 응회구 또는 응회환 정상에는 분화구(噴火口, Vent)가 생긴다.

화산이 용암 폭발 없이 조용하게 분출하여 작은 규모의 산을 만드는데 제주도에서 모슬봉을 비롯한 분화구가 없고 스코리아층이 없는 오름들이 이에 속한다.

폭발 없는 분석구 모슬봉

용암을 분출하던 화산의 하부 용암이 다른 통로로 빠져나가 속에 공간이 생기면 윗부분이 내려앉는 함몰(陷沒)이 일어난다. 이를 함몰분화구(陷沒噴火口, Pit crater)라 한다.

함몰분화구 산굼부리

함몰분화구는 함몰부분의 가파른 절벽에서 떨어져 나온 암편들이나, 올라오던 용암으로 바닥이 채워져 용암호(熔岩湖)를 만들기도 한다.

▶ 제주도 형성 비밀
아득한 옛날, 지질학자들은 약 170만전이라 한다. 남해 멀리 떨어진 해수면 70m 아래 모래와 뻘로 된 퇴적층에서 화산이 분출하기 시작했다. 지구대자연이 제주도를 만드는 작업에 착수한 것이다.

약 250m 두께의 퇴적층을 마그마가 뚫고 나오면서 바로 물을 만나 수성화산활동을 하게 되는데 수증기를 많이 포함하는 매우 격렬 화산폭발이 일어나 마그마가 깨져 수많은 작은 돌 알갱이들이 만들어지고, 이 작은 돌 알갱이들은 멀리까지 날아가 쌓여 퇴적구조를 형성한다.

이런 초기 수성화산활동은 한 두 개가 아닌 무려 150여 개나 된다는 것이 시추조사 결과 확인된 사항이라고 한다. 그러니까 제주도를 덮은 용암덩어리 현무암을 모두 걷어낸다면 다음 모형도와 같은 150여 개나 되는 성산일출봉 같은 수성화산체(응회구/응회환)가 분포하는 제주도 형성 초기 모습을 볼 수 있을 것이라 한다.

제주도 형성 초기 수성화산체(응회구,응회환) 분포 상상 모형

수성화성체(응회구, 응회환)는 빙하기로 인한 수면 하강과 상승을 반복하는 동안에 침식되어 높이가 낮아지고, 깎여서 떨어져 나온 물질들이 주변에 쌓여 또 다른 퇴적층을 이루는데 대표적인 것이 서귀포층이다.
제주도 용암의 대부분은 40만년 전부터 20만년 전 사이에 분출했다. 이 기간 중에 해수면의 높이는 빙하기와 간빙기에 따라 오르락 내리락 했는데 해수면이 높아진 시기에 분출한 용암은 물속으로 흘러 들어가 베게 모양의 암괴를 만들었는데 용암이 여러번 물속으로 흘러 들어간 흔적이 시추에 의해 확인되었다.

제주도 하부 퇴적층의 빙하기 때 모습 상상도

이런 과정들을 거치는 동안 제주도는 어느 정도 지금의 모양을 갖추게 되었고, 여러 번 빙하기가 올 때마다 해수면은 지금보다 150m 정도 낮아져 여러 차례 서해는 물이 없는 저지대 육지가 되고, 제주도도 여러 번 육지와 연결되었다.
이 때 육지의 동식물들이 이동하거나 번져왔기 때문에 바다 한가운데 있는 제주도에도 육지와 같은 여러 종류의 동식물이 분포하고 있다.

海水面이 150m 낮아진 빙하기 때 서해와 서남해의 상상도

서해바다는 물이 없이 육지가 되어 있고, 제주도는 육지와 연결되어 있었을 것이다.
이 때 육지의 동식물들이 제주도에도 분포하게 되었다.

지금부터 약 4000-5000년 전에 1,950m 높이의 한라산이 완성되었다. 성산일출봉과 송악산을 만든 화산도 이 때 분출하였다. 아마도 먼 우리 조상들(석기시대)은 한라산이 완성되고 성산일출봉과 송악산이 만들어지는 화산폭발 모습을 직접 보았을지도 모른다.

▶ 제주도 지질

제주도 지질도

주요 관광지 지질

▶ 용두암(龍頭岩)

용암통로벽 용두암 모습

용두암은 제주시 북쪽 용담동 해안에 용암통로의 서쪽 용암벽이 마치 용(龍)의 머리(頭)처럼 생긴 현무암 암괴다.

용두암은 용암통로의 서쪽 바깥부분으로 아래 부분에 적갈색의 크링커들이 달라붙어 있어 이를 말해주며, 매우 거칠어 보인다. 그 동쪽 50m쯤 되는 거리에 동쪽 용암벽에 해당하는 부분이 있고, 그 사이가 용암이 흘러내린 용암통로이다.
이곳으로 흘러내린 용암은 한라산 쪽에 있는 거문오름, 광이오름, 남조순오름, 민오름 분화구에서 분출된 저온고점성(低溫高粘性)의 아아(aa)용암이 흘러내린 것이며, 용암통로에는 흐르던 용암이 마지막에 남아 응고된 현무암으로 양쪽 용암벽에 비해 크링커들이 없다.

위에서 본 용두암(왼쪽 용암벽)과 용암통로와 오른쪽 용암벽

용두암용암통로로 용암을 흘려 보낸 화산들

크링커가 많이 들어있는 용암벽의 한 부분

용두암 지역의 크게 두 가지 종류의 조면현무암이 주를 이루고 있다. 도남동조면현무암과 정실조면현무암인데, ‘도남동조면현무암’은 ‘도남동에서 쉽게 볼 수 있는 면이 거친 현무암’이란 뜻으로 앞에 지명을 붙여준다.
용두암 서쪽 500m 지점에는 이들 두 암석이 함께 존재하는데, 정실조면현무암이 밑에 있고, 그 위에 도남동조면현무암이 있는데 그 사이에는 크링커와 적황색의 점토질 층이 있어 이 두 암석은 만들어진 시기가 다르며, 아래 정실조면현무암이 먼저 생겼고, 화산활동이 중단되었다가 후에 다시 그 위에 도남동조면현무암이 생성된 것을 말해준다.
이렇게 생성시기가 서로 다른 암석의 사이에는 화산활동이 멈춘 기간 동안에 쌓인 퇴적층이 분포하기도 하기 때문에 이곳에 당시 살았던 동식물의 화석이 남아 있을 수도 있다.

▶ 삼양큰물 용천수
아아용암에 의하여 만들어진 현무암에는 두꺼운 크링커층이 형성된다. 이 크링커층이 지표에 노출될 경우 내린 빗물이 잘 투수(透水)되는데 제주도에서는 이런 곳을 ‘곶자왈’이라 한다.
빗물의 흡수가 잘 되는 크링커층은 지하에도 많이 분포하는데 이런 곳에는 다량의 지하수가 모어 있다가 크링커층을 통해서 지표 가까이로 흐르게 되면 수압에 의하여 지표로 용출하는 것을 용천수(湧泉水)라 한다.
제주도에서는 곳곳에서 용천수가 발견되는데 대부분의 용천수는 생성시기가 다른 암석과 암석 사이에서 용출하며, 바다 속에서 용출하기도 한다. 상수도 시설이 없고 자연수로 사람이 살아 갈 때는 이들 용천수가 있는 곳을 중심으로 마을이 형성되었고, 지금도 이 용천수를 식수로 쓰는 곳도 많다.

<삼양큰물 용천수가 만들어지는 과정>
① 파호이호이용암이 만든 신흥리현무암이 아래 암반을 이룬다.

한라산쪽에서 흘러내려온 파호이호이용암이 만든 신흥리현무암은
넓은 지역에 얇게 덮었는데 불투성 암석이기 때문에
지하수가 그 밑으로 스며들지 않고 그 위에 고이게 된다.

② 아아용암이 만든 영평동조면현무암이 그 위를 덮는다

영평동조면현무암은 여러 번에 걸쳐 신흥리현무암층 위에 두꺼운 크링커층을 만들어
투수와 저수가 잘되어 다량의 물을 머금고 있다가 암석 틈으로 용출시키는데,
바다가 만조 때는 용출양이 많고, 간조 때는 줄어든다.

제주시 동북부 해안의 삼양동 지역에는 남쪽 한라산쪽으로 아아용암이 만든 영평동조면현무암이 분포하고, 그 북쪽 바다 쪽으로 파호이호이용암이 만든 신흥리현무암이 경계를 이루는 곳에 큰 용천수가 있다. ‘삼양동큰물용천수’라고 한다. 지금은 이 용천수를 이용하기 위한 현대식 ‘삼양수원지’가 설치되어 있다.

삼양동큰물용천수

삼양수원지

삼의양오름에서 분출한 파호이호이용암이 흘러와
삼양동지역의 신흥리현무암층을 만들었다.

▶ 만장굴(萬丈窟)과 김녕사굴(金寧蛇窟)
파호이호이용암은 점성이 낮고(묽고) 온도가 높기 때문에 상부 표면이 얇게 굳어도 내부는 높은 온도의 용암이 계속 흐르게 된다.

용암의 공급이 줄어들거나 용암의 흐름을 막고 있던 장애물이 제거되면 굳은 표면은 그대로 남아 있고, 흐르는 용암의 수위는 낮아져 동굴이 만들어지게 되는데 이를 용암동굴(鎔岩洞屈)이라 한다.

이러한 용암의 수위가 높았다가 낮았다가 하는 현상이 여러 번 반복되면 용암 수위가 변한 현상이 용암동굴 벽에 남아 있기도 하며, 천정에 붙어 흐르던 용암이 수위가 낮아짐에 따라 아래로 떨어지다가 천정에 고드름처럼 굳어 있기도 하고, 동굴 벽을 타고 흘러 내린 흔적도 남는다.

파호이호이용암이 용암동굴을 만드는 과정
(앞에서 본 단면도)

제주도 만장굴(萬丈窟)과 김녕사굴(金寧蛇窟)과 최근 발견된 용천굴 등은 한라산 백록담, 성산 일출봉과 함께 유네스코에 등록된 세계자연유산인 선흘리 거문오름에서 솟아오른 파호이호이 용암이 흐르면서 생성된 전형적인 현무암 용암동굴이다.

선흘리 거문오름에서 파호이호이용암류의 진행방향 추적 요도

이 동굴들에는 이를 입증하는 천정의 돌고드름과 용암이 동굴 벽을 타고 흘러내린 흔적, 용암진행방향으로 뱀(蛇)의 비늘처럼 빗겨(斜線) 흘러내린 흔적 등이 선명하게 남아 있다.

동굴 천정의 돌고드름

용암이 동굴에 채워져 있다가 높이(수위)가 낮아지면서 천정에 붙어있던 용암들이
아래로 떨어지면서 굳어서 돌고드름 모양의 종유석이 만들어졌다.

용암이 동굴벽을 타고 흘러내린 흔적

점성이 낮은 용암이용암동굴에 차 있다가 갑자기 높이(수위)가
낮아지면서 용암동굴 벽을 타고 흘러내린 흔적이 선명하다.

용암이 동굴 벽을 타고 빗겨 흘러내린 흔적

용암의 높이(수위)가 서서히 낮아지면서 용암이 벽을 타고 용암의 진행방향(왼쪽에서 오른쪽)으로
뱀(蛇)의 비늘처럼 빗겨(斜線) 흘러내린 흔적과
용암의 높이(수위)가 여러 번에 걸쳐 낮아진 흔적도 있다.
김녕사굴의 ’蛇窟’이란 이름도 여기에 기인되었다.

▶ 산굼부리
아아용암이 분출하여 낮은 경사의 화산체를 형성한 다음 지하에 용암공급이 끊어져 흘러나온 용암 만큼의 공간이 생겼거나 지하의 용암이 다른 곳으로 흘러가 공간이 생겼을 경우 분화구 부분의 화산체가 지하로 함몰하는 분화구가 만들어진다.
이런 함몰 구조의 분화구 지름이 1Km 이상일 때 칼데라(Caldera)라고 하고, 1Km 미만일 때는 함몰분화구(陷沒墳火口, Pit crater)라고 한다.

함몰분화구가 만들어지는 과정

제주도 산굼부리는 함몰분화구이다. 분화구 기저인 관리사무소 자리에서 제일 높은 곳까지 높이는 31m 인데, 이곳에서 분화구 바닥까지의 깊이는 132m로 분화구 바닥은 기저로부터 100m이상 낮게 함몰된 것이다.
분화구의 상부 지름은 635m이고, 바닥 지름은 약 300m 이며, 분화구 주변에는 용암분출에 의하여 생성된 암석들이 분포해 있는데 곳곳에 크링커들이 산재한 것으로 보아 아아용암이 분출한 것으로 보고 있다.
깊이가 132m나 되는 분화구가 만들어 지려면 큰 폭발이 일어나 주변에는 스코리아와 같은 암편들이 있어야 할 텐데, 이런 것은 없고 조용한 용암 분출에 의해 생성된 암석들만 분포하기 때문에 함몰분화구로 보는 것이다.

산굼부리 함몰분화구 내부 모습

▶ 우도(牛島)
제주도 동쪽 마치 소가 누운 형상을 하고 있다고 해서 붙여진 이름이 ‘우도(牛島)’인 화산섬은 ①수증기/용암분출 - ② 스톰볼리형 분출 - ③ 용암 분출의 3단계 화산 분출로 이루어진 섬이다.
우도의 남쪽 부분에 ‘소머리오름’이라 불리는 화산은 수성화산활동에 의하여 생긴 응회구(凝灰丘, Tuff cone) 와 분화구 중심에서 화산폭발에 의하여 생긴 분석구(噴石丘, scoria cone) 그리고 용암분출에 의한 현무암으로 이들을 덮고 있다.
남쪽 해안에는 이들 응회구, 분석구, 현무암을 동시에 직접 볼 수 있다. 응회구는 초승달 또는 말굽형으로 변형되었고, 분석구 직경이 1,000m 이고, 높이는 132m이다.
수성화산분출 일어날 때 화산폭발 충격이 지층을 교란시켜 분화구 주변에 많은 퇴적동시성단층(堆積同時性斷層)이 형성된 것과 분출기간 중에 쌓인 응회물질이 화구(火口, Vent)를 막아 화도이동(火道移動, Conduit)이 일어나, 화도이동 후에 쌓인 응회물질의 층리(層理)가 이전 것과 다르게 나타나는 것도 볼 수 있다.

우도 전경

<우도 소머리오름 남쪽 해안에 화산 활동을 추측할 수 있는 현상들>

(1)응회구, 분석구, 현무암을 동시에 볼 수 있는 곳

(2)응회물질에 의한 퇴적암이 단층을 이룬 곳

(3) 응회물질이 화구로 함몰되어 화도이동에 따라 층리가 다르게 나타난 곳

응회구가 초승달 또는 말굽형으로 변형되는 과정

우도 소머리오름화산은 응회구가 형성된 뒤에 용암 분출로 분화구를 현무암이 채워졌다. 한번 분출한 현무암의 두께는 30Cm 정도로 얇지만 여러 번 분출로 현무암이 여러 겹 쌓인 것을 복합용암류(複合鎔岩流, Compoound flow)라 한다.

복합용암류

소머리오름 화산의 용암이 흐른 뒤 응회구를 이루고 있던 응회물질이 빗물에 떠내려가 퇴적층을 이루는데 퇴적층은 응회구와 성분은 같지만 지층의 경사와 퇴적 구조가 다르게 나타난다.

응회암층(왼쪽 아래)과 응회물질의 퇴적암층(오른쪽 위) 비교

소머리오름화산 응회구에는 여러 종류의 현무암이 아닌 이질 암편이 들어 있는데, 이들 암편은 수성화산폭발이 일어난 지점에 이런 유문암과 산성응결응회암 암석이 분포했던 것을 의미하기 때문에 제주도 일원의 지하 깊은 곳에는 이러한 암석이 기반을 이루고 있음을 알 수 있고, 이들 암석의 심도를 알게 되면 소머리오름화산의 수성화산폭발의 깊이도 알 수 있다.

소머리오름화산 응회구에 포함된 이질 암편

▶ 성산일출봉(城山日出峰)

북쪽(위)과 서쪽(아래)에서 바라본 성산일출봉

1986년 봄 첫 제주여행 때 성산일출봉 분화구를 배경으로

제주도 동쪽 푸른 바다 사이에 우뚝 솟은 성채(城砦)와 같은 형상, 이곳 아침 일출은 제주도 8경의 제1경으로 꼽을 만치 장엄하고 감흥적이다. 그래서 사람들은 ‘성산일출봉(城山日出峰)’이라 불렀다.
성산일출봉의 일출광경을 표현한 한시 구절이 있다.
卽看紅雲頭上起(즉간홍운두상기) 순식간에 붉은 구름 머리 위에 일어나더니,
千門曉色一時開(천문요색일시개) 천 개 문에 밝은 빛이 일시에 열리는 구나 라는 뜻이다.

성산 일출봉은 이렇게 낭만적인 경관에 따른 감흥에 못지 않게 생성비밀이 드라마틱하고, 지질학적 가치가 매우 크다.

성산일출봉은 수성화산화동에 의하여 응회구(凝灰丘)가 형성된 뒤에 퇴적작용에 의하여 퇴적층(堆積層)이 생긴 화산이다.

5000년 전에 섭씨 2000도의 마그마가 제주도 동쪽 얕은 바다 속에서 지각을 뚫고 지표면으로올라와 용암이 솟으면서 바로 바다물과 만났다. 용암은 급히 식고, 바다물은 끓게 되는데 이러한 냉각과 가열반응은 매우 격렬하게 폭발하는 수성화산활동을 일으켰다.

용암이 물을 만나 폭발을 일으키면서 산산이 부스러진 이른바 화산재가 주변으로 날아가 쌓이면서 분화구 바닥이 해발 90m에 높이가 180m에 이르고, 경사가 30도를 넘는 전형적인 응회구(凝灰丘)가 생겨났다.

성산일출봉을 생성한 수성화산활동과 똑 같은 화산이 1963년 아이슬랜드 남쪽 바닷가 섯시(Surtsey)에서 일어났다. 그 과정을 모식도로 그린 것을 살펴보면 성산일출봉 생성 과정을 보는 것과 다를 것이 없다.

섯시형 화산폭발 모식도

성산일출봉은 섯시형 수성화산폭발의 다양한 구조들과 내부구조를 잘 보여주는 세계적인 표본화산체이다. 성산일출봉이 생성된 후 수 천년 동안 바다물이 화산재층을 깎아 침식절단면을 만들어 놓았기 때문에 이단면을 통해서 수성화산폭발 화산체의 생성 비밀들을 추리할 수가 있어 지질학적 가치가 높다.

- 성산일출봉의 황갈색 또는 짙은 회색의 응회암층들이 겹겹이 쌓여 만들어진 층리(層理)는 화산재가 화구 주변에 쌓이면 사면의 경사는 점점 가파르게 되는데 그 상태를 유지할 수 있는 경사각의 한계가 있다. 이것을 지질학에서는 안식각(安息角)이라 한다. 자연환경에서 자갈의 안식각이 35도인데 성산일출봉의 응회암은 최대 45도나 되는 것은 성산일출봉의 수성화산폭발로 화산재들이 분출할 때 충분한 물기를 머금고 있어 보통의 안식각 보다 더 가파른 상태에서도 흘러내리지 않고 쌓일 수 있었다는 것을 말해준다.

가파르게 경사진 층리

- 급한 경사면에 붙어있던 화산재는 불안정하기 때문에 여러군데, 반복적으로 한 덩어리가 되어 미끄러져 내려 화산체 사면 아래쪽에 여러 개의 층들이 마치 기왓장을 포개 놓은 듯한 양상이 나타난다.

응회층이 반복적으로 미끄러져 겹친 구조

미끄러진 각 층은 위의 것(①)이 먼저 생기고, 아래 것(⑤)이 후에 생긴 것이다.

- 화산재보다 크고, 64mm보다 작은 입자를 화산력(火山礫,Lapillus)이라 하는데, 성산일출봉의 화산력들은 수 mm 두께로 피복되어 있다. 이는 다량의 물을 머금은 끈끈한 화산재는 콩알처럼 뭉치기도 하고, 화산력의 표면에 달라붙기도 하는데 이런 화산력을 부가화산력(附加火山礫) 또는 피복화산력(被覆火山礫)이라 하며, 성산일출봉의 화산력은 바로 부가화산력인 것이다.

성산일출봉의 부가화산력

- 성산일출봉 남쪽 해안절벽 하부에는 이 화산이 생성될 당시의 해수면을 말해주는 구조가 있다. 해수면 위의 화산회와 화산력이 낙하하여 만들어진 지층과 탄낭, 얕은 바다 속의 화산쇄설물이 파도에 씻기면서 퇴적된 사층리(斜層理)가 연속적으로 기록되어 있는데 이를 해석하면 성산일출봉은 현재와 같은 얕은 바다 속에서 분출하여 분출물 대부분은 해수면 위에 쌓였다는 것을 알 수 있다.

성산일출봉 형성 당시 해수면을 말해주는 구조

중간 아래쪽에 해수면을 말하는 판상의 층리(→)를 경계로
윗쪽에 화산회와 화산력이 낙하하여 만들어진 탄낭구조(↓)의 화산력 응화암이 분포하고,
아래쪽은 사층리구조(↑), 중간윗쪽에 바다물에 깎여서 채워진 퇴적층(←)이 있다.
생성 당시 해수면과 현재의 해수면이 일치하고 있는 것으로 보아
얕은 바다 속에서 분출이 일어났음을 알 수 있다.

- 성산일출봉 응회구는 생성직후부터 바다물에 의한 침식작용이 일어나 바닷가까지 운반된 물질들은 둥글게 마모되어 여러 종류의 조개화석을 갖는 퇴적층을 만들었다.
이 퇴적층이 성산반도 바닷가를 따라 넓게 분포되어 완만한 경사를 이룬 얇은 지층을 이루는 신양리층이다.
신양리층의 조개화석은 5000년 전부터 쌓인 것으로 해석되며, 성산일출봉 생성 연대와 같은 시기이다.

성산일출봉이 파도에 씻겨와 퇴적되어 만들어진 신양리층

▶ 한라산(漢拏山) 백록담(白鹿潭)

2004.3.4.아산회원 18명 성판악-한라산동봉-관음사코스 특별눈산행

동참한 우리 부부

한라산은 지금으로부터 2만5천년 전까지 화산분출활동을 통하여 생겨난 젊은 산이다. 제주도와 한라산이 생겨난 데 대한 여러 가지 학설이 있지만 대체로 120만년 전부터 2만5천년 전까지 다음과 같이 4단계의 과정을 거쳐 생겨난 것으로 추정하고 있다.
1단계(120만년 전- 70만년 전): 화산활동에 의하여 제주도 남서부의 산방산(395m)과 월라봉(200.7m) 사이에 현 제주도 면적의 1/5 정도의 '축소판 제주도'가 바다 위에 떠 올랐다.
2단계(60만년 전- 30만년 전): 지금의 제주도와 비슷한 해안선을 가진 섬으로 확장되었다. 그러나 이 시기에도 한라산은 없었다.
3단계(30만년 전- 10만년 전): 강력한 화산활동시 용암이 힘차게 분출하여 한라산체가 형성되었다. 영실의 오백나한도 이 때 생겨났다.
4단계(10만년 전- 2만 오천년 전): 한라산체와 제주도 전 지역에서 보글보글 팥죽 끓듯 기생화산들이 솟아오르고 2만 5천년 전에 마지막 대 폭발로 한라산이 더욱 높게 솟구치고 백록담이 생기고, 지금과 같은 높이의 한라산과 수 많은 기생화산이 돌출하고 그리고 동서 장축 73Km, 남북 단축 31Km의 제주도 섬이 완성되었다.

지질학에서 지형의 나이를 따질 때 원생대(原生代), 고생대(古生代), 중생대(中生代), 신생대(新生代, 또는 近生代)로 구분한다.
한반도의 산들은 보통 고생대의 산들이라고 한다. 중생대가 2억2천만년전부터 7천만년전까지를 말한다니까 몇 억년으로 헤아리는 고생대에 생겨난 늙은 산들인 것이다.
또 지질학자들이 말하는 설악산, 오대산, 황병산, 태백산 등의 백두대간 곳곳 정상부의 '고위평탄면' 또는 '침식평탄면'이라 불리는 지형도 중생대 백악기(1억4천만년전- 7천만년 전) 대륙의 많은 지역이 침강하여 해역이 넓어지는 지각변동 현상이 일어난 시기 말에 생겨나 4천오백만년 동안의 오랜 침식으로 이루어진 것이라 하니 육지에서 가장 젊은 지형도 7천만년 전에 생겨났다는 것이다.
이에 비하면 제주도 한라산은 높이로는 남한 제1봉이지만 산체는 30만년전-10만년전, 백록담은 10만년전-2만오천년전에 생겨났다고 하니 한반도 산들에 비하면 그야말로 젊은 아니 어린 산인 것이다. (강산이야기-한라산 중에서)

한라산 정상 백록답 부근의 지질조감도

백록담 주변의 한라산 정상은 한라산조면암과 백록담현무암이 만들었다. 조망대가 있는 동봉(東峯)은 백록담현무암, 해발 1,950m 주봉 서봉(西峯)은 한라산조면암, 백록담(白鹿潭) 바닥은 퇴적층이 분포한다.
한라산조면암은 점성이 높은 아아용암이 멀리 흘러가지 않고 돔상으로 솟아 백록담 둘레의 벽을 만들어 한라산을 더욱 웅장하게 만들었고, 남쪽 서귀포 쪽으로 거칠게 생긴 지형들(남벽)을 만들었다.
백록담현무암은 점성이 낮은 파호이호이용암이 솟아 한라산 정상을 마무리하고, 멀리까지 흘러 동북쪽으로는 10Km 지점오동동까지, 동남쪽은 11Km 지점인 남원읍 신례리까지 흘러가면서 관음사 부근에 구린굴을 만들고, 곳곳에서 잔물결을 일구면서 밧줄구조의 암석을 남겼다.
한라산의 용암분출 마지막 단계에는 격렬한 폭발이 있어 여기서 튀어어 나온 스패터(Spatter, 분출물)가 차곡차곡 쌓여 집괴암(集塊巖)을 만들었는데 동봉 전망대에서 북쪽 관음사코스로 300m쯤 아래 침식에 의해 만들어진 동굴부분이 집괴암이다.

북쪽 장구목계곡을 꽉 채운 한라산조면암

동쪽 성판악대피소-한라산정상(동봉)등산로에서 볼 수 있는 밧줄구조 암석

스패터가 응결되어 만들어진 집괴암

▶ 서귀포층의 화석과 폭포
제주도 형성 초기에 수성화산활동에 의하여 현무암편과 화산회를 분출시켰다. 이들 화산쇄설물이 바다물에 의해 운반되어 조개화석과 함께 퇴적되어 굳은 것이 서귀포층이다. 성산일출봉응회구는 신양리층, 송악산응회환은 하모리층, 제주도초기 수성화산활동은 서귀포층의 퇴적층을 만든 것이다.
서기포층의 암석은 역질사암(礫質沙巖), 사암(沙巖), 사질이암(沙質泥巖), 이암(泥巖),유리질쇄설암 등으로 구성되어 있으며, 조개화석외에도 성게, 유공충, 완족류, 개형충, 초미화석 등이 맨눈으로도 쉽게 볼 수 있는 중요한 화석들이 많기 때문에 1968년 천연기념물 제195호로 지정하여 보호하고 있다.
서귀포층의 조개화석들은 조개껍질의 볼록한 부분이 위로 올라와 있는 것으로 보아 조개껍질이 파도에 흘러다니다가 가장 안정된 자세로 놓인 상태에서 화석이 된 것이다.

서귀포층의 사층리(斜層理)와 응회질 물질의 퇴적물

서귀포층 조개화석들

퇴적기간중 벌레들이 퇴적물을 파고 들어가 살았던 흔적

한라산을 가운데 두고 북쪽에 제주시, 남쪽에 서귀포시가 거의 같은 거리에 있는데 제주 쪽에는 폭포가 하나도 없는데 서귀포 쪽에는 관광지로 손꼽히는 천지연폭포, 천제연폭포, 정방폭포 등 크고 작은 폭포가 많다.
제주도에서 비가오면 계곡을 넘쳐 흐르던 물이 비만 그치면 곧 말라버리는 건천(乾川)이 된다. 이는 화산 용암으로 만들어진 현무암의 기공과 퇴적층이 물을 쉽게 지하로 스며들게 하기 때문에 비가 올 때는 넘치는 양의 물을 다 흡수 할 수 없어 계곡으로 흐르다가 비가 그치면 곧 전량 지하로 스며들기 때문이다.

교래리퇴적층의 하천 비올 때(위)와 비가 그친 후(아래)

평상시 제주도의 하천에 흐르는 물은 지하 암석 사이를 흘러 해변 가까이에서 이르러 지표면으로 빠져나온 용천수인데, 이런 용천수 현상은 하부에 수성화산활동으로 생성된 수성응회암이 불투수층(不透水層)을 이루고 있기 때문이다.
천지연폭포 상류 수십m, 정방폭포 상류 수백m만 올라가도 암석 틈새에서 용출되는 물이 아래로 흘러 폭포로 떨어지는 것을 확인할 수 있고, 천제연폭포는 3단으로 이루어져 있는데 1단, 2단, 3단으로 갈수록 수량이 많아지는데 이는 각 단을 이루는 절벽에서 지하수가 빠져 나와 상단에서 내려온 물에 합해지기 때문이다.

서귀포지역 지하의 수성응회암 분포와
천제연폭포, 천지연폭포, 정방폭포가 생기는 지하구조

하부에 불투수성 수성응회암과 서귀포층 퇴적암이 분포하여 물을 밑으로 빠져나가지 못하게 하고,
천제연, 천지연, 정방폭포 상류 가까이에 이르러 밑으로 빠져나가지 못한 지하수가
불투수층 위로 흘러나와 폭포를 이룬다.
이들 폭포가 위치한 지점은 지하 암석구조에서 계곡에 해당하는 곳이다.

갈수기 천지연폭포의 모습

▶ 대포동 주상절리(柱狀節理)
딱닥한 암석이 기둥처럼 세워져 있는 것을 주상절리(柱狀節理)라 한다. 주상절리는 액체상태의 용암이 비교적 빨리 식으면서 부피가 줄어들어 생긴다. 상단부는 마치 가뭄에 논바닥이 갈라진 것과 흡사하다. 서귀포시 중문단지 대포동 해안 암석이 바다물과 접하는 부분에 주상절리가 뚜렷하게 나타난다.

대포동 주상절리 상단부

주상절리의 상부 단면의 모양은 사각형에서 칠각형까지 다양하지만 육각형이 가장 많다.

암석 상부에 크링커층이 두껍게 덥고 있는 부분은 크링커층이 보온을 하기 때문에 암석이 서서히 식어서 상부로 갈수록 주상절리가 희미해 지다가 없어진다.

크링커층이 위에 덮은 부분의 주상절리

상부 크링커층이 깎여나가 완전히 노출된 주상절리

용암이 식어서 굳을 때 표면과 지면에 닿는 부분부터 빨리 식기 때문에 이 부분부터 주상절리가 생기고, 용암 내부는 서서히 식기 때문에 표면과 물성이 달라져 절리가 휘게 된다.
주상절리의 수직으로 된 부분을 카러네이드(Colonnade)라 하고, 중앙부 휘어져서 겹친 부분을 인테브르춰(Entablature)라 한다.

천제연폭포의 휘어진 주상절리

대포동의 휘어서 드러누운 주상절리

중문동 해안의 인테브르춰

절리면에는 암석이 식어가면서 형성된 절리가 단계적으로 전파된 과정이 선으로 남아 있는데 이를 치슬마크라(Chisel marks, 조각 흔적)고 하며, 절리가 형성되어 가는 방향을 나타낸다.

주상절리면에 기록되어 있는 치슬마크

절리가 오른쪽에서 왼쪽으로 진행되었음을 말해준다.

▶ 산방산(山房山), 용머리해안

산방산과 용머리해안이 겹쳐 보이는 풍경

제주도 안덕면 화순리 해안에 조선 효종4년(1653) 8월 16일부터 13년간 우리나라에 살다가 돌아가 표류기 책을 펴내 서방세계에 최초로 한국을 알린 네델랜드인 선장 하멜이 처음 표류했던 역사적이 곳에 평탄지역 용암분출로 높이 400m의 큰 종모양의 돔을 형성한 산방산(山房山)과 수성화산활동으로 생성된 응회암괴 용머리해안이 연결되어 아름다운 경관을 연출하고 있다. 산방산과 같은 종 모양의 거대한 화산체를 용암돔(鎔岩돔, Lava dome)이라 한다.

용암돔은 평탄한 지표면에 점성이 높은 아아용암이 계속적으로 흘러나와 멀리 퍼져나가지 않고 높이 쌓여 만들어진다. 용암분출에 의하여 화산돔이 만들어질 때 화구 주변에서 소규모 폭발이 일어나기도 하고, 돔이 붕괴하여 큰 폭발이 일어날 수도 있다.

우리나라에서는 유일한 대표적 용암돔 산방산

하늘에서 내려다 본 산방산

* 제주도 생성의 비밀을 암시하는 산방산의 '설문대할망 전설':
설문대할망이 빨래를 하다가 방망이를 잘못 놀려 한라산 꼭대기를 쳐서
그 꼭지가 날아와 떨어진 것이 산방산이란다.
또 사냥꾼이 사슴을 보고 쏜 화살이 옥황상제( 또는 한라산 산신령)의 엉덩이에 꽂히자
옥황상제(한라산 산신령)이 화가 나서 한라산 꼭대기를 뽑아 던진 것이 곧 산방산이란다.

산방산에서는 지름 2m 정도의 주상절리가 50여m 높이로 형성되어 있다. 용암에 의해 용암돔이 생기면 통상 부채골 모양의 절리가 생기기도 하는데 산방산에서는 수직 주상절리만 남아 있는 것으로 보아 많은 부분이 침식된 것을 알 수 있다.

산방산 화산돔에 형성된 주상절리

산방산 화산돔의 형성과정

용머리응회암 위에는 산방산 화산쇄설물이 덮고 있는 것으로 먼저 용머리 수성화산활동에 의하여 용머리응회환이 생겨나고, 뒤에 산방산화산돔이 만들어지면서 소규모 폭발에 의해 산방산 화산쇄설물이 날아와 용머리응화암을 덮게 되었음을 알 수 있다.

제주도는 화산암으로 육지가 만들어지기 전에는 해면 아래 100m 지점에서부터 200m 두께로 단단하지 않은 퇴적층 있었다. 170만년 전부터 이 퇴적층을 뚫고 올라온 용암은 퇴적층의 물과 접촉하면서 수성화산분출부터 시작하였는데, 용머리응회환은 이시기에 수성화산분출에 의해 만들어진 제주도 최초의 육지이다.

응회환 용머리해안

왼쪽에 보이는 것이 하멜선장이 타고왔다는 범선을 복원해 놓은 것이며,
그 위로 백록담이 있는 한라산 정상이 보인다
그 왼쪽 산방산 쪽으로 200m 쯤 가면 하멜기념비가 있다.

용머리해안은 응회암 위를 덮은 산방산 화산쇄설암

수성화산분출에 의해 생긴 화산쇄설물 퇴적층이 두꺼우면 아래 굳지 않은 퇴적층이 불안정해져서 붕괴하게 되고, 붕괴한 물질들이 화구를 막아 화도가 다른 곳으로 이동하여 분출이 일어나게 된다.

용머리응화환에서 갑작스런 지층의 자세 변화 현상을 볼 수 있는 것은 화도가 이동하여 다른 방향에서 응회물질이 공급되어 쌓였기 때문이다. 용머리응회암의 지층변화를 추적하면 화도이동이 3번 있었던 것으로 나타난다.

용머리응회환은 굳지 안흥 퇴적층과 같이 영약한 지반에서 수성화산분출이 있을 경우 화도가 이동하여 새로운 분출이 일어날 수 있다는 것을 알려주는 중요한 화산체이다.

용머리응회환에서의 화도이동 경로

용머리응회환의 화도이동 분출에 의한 갑작스런 지층변화 현상

용머리해안은 바닷물이 용머리응화환의 화산재층을 깍아내서 분화구 중심부분이 해안 절벽에 노출되어 있어서 이를 관찰 함으로서 여러 가지 용머리응회환의 생성 비밀들을 알아낼 수 있다.

용머리해안에서 쉽게 관찰할 수 있는 구조는 수성화산활동의 의해 응해물질이 쌓여 만들어진 층리(層理)구조인데, 해안 절벽을 따라 평행층리, 파동형층리, 거대연흔, 탄낭, V-자형하도구조, 미끄러짐 구조, 퇴적동시성 단층(Syndepositional fault) 등 여러 가지 퇴적구조들이 형성되어 있다.

V-자형 하도구조

수성화산분출 기간 중에 물이 흘러 침식한 V자현 조그만 계곡을
응회분출물이 채워져 만들어진 구조

미끄러짐구조

응회물질이 급한 경사에 쌓였다가 또는 화산분출 충격으로 층이 무너져 내려 생긴 구조

퇴적동시성단층

화산활동 기간 중에 쌓인 퇴적물이 화산폭발 충격과 함몰로 인 해 생기며,
주로 화구 가까이 형성된다.

▶ 송악산(松嶽山)

송악산 원경

낮은 구능을 이룬 초승달 모양의 송악산

송악산을 이루고 있는 주됨 암석은 수성응회암이며, 낮은 산 높이와 완만한 층리로 보아 응화환이다. 송악산은 하부로부터 응회암-분석층-조면현무암-분석구 순으로 구성되어 있다.
이러한 암석 분포는 송악산응회환이 처음 수성화산분출에서 용암분출로 양상이 변한 것을 보여주는 것으로 응회환이나 응회구처럼 단기간에 형성되는 화산체에서 흔히 볼 수 있는 현상인데 송악산응회환은 이런 분출 양상이 변한 단면을 볼 수 있어 중요성을 갖는다.

한 눈에 볼 수 있는 송악산응회환의
응회암, 분석층, 조면현무암, 분석구

송악산응회환 최하부에는 얕은바다 조개화석이 포함된 것으로 보아 송악산응회환 형성 전에는 얕은 바다였고, 수성화산분출로 송악산응회환이 커지면서 수성화산분출물은 화쇄난류(Pyrocrastic surge)에 의해 빠른 속도로 화도 주변의 응회층에 누적되었다. 송악산응회환 내부에 관찰되는 평행층리, 파동형층리, 거대연흔 등은 화쇄난류에 의해 만들어진 대표적인 퇴적구조이다.

응회환이 생성되는 도중 물의 공급이 줄어들거나 차단되면 수성화산분출은 용암분출 양상으로 바뀌는데 송악산응회환은 응회암-용암분출(조면현무암)-스코리아분출로 변화한 여러 가지 양상이 나타난다.

송악산응회환이 만들어지는 과정

응회암이 쌓이는 동안 빈번히 일어난 화산폭발 충격으로 생긴 단층

응회암 지층이 형성되는 동안 무거운 암편이 떨어져 생긴 탄낭구조

거대연흔과 탄낭

평행층리(平行層理)

부가화산력(附加火山礫)

파동형층리(波動形層理)

스코리아

집괴암

송악산응회환 분출이 끝난 다음 침식작용이 일어나 침식물이 바다까지 운반되어 파도와 해류에 의해서 송악산 주변 해안에 넓게 퇴적되어 하모리층이 만들어졌다.(하모리 명칭: 대정읍 하모리)

퇴적층인 하모리층에는 두꺼운 엽층, 점이층, 사층리, 연흔, 건열, 침식면 같은 퇴적구조를 가지고 있어서 송악산응회암과 확연히 구분되며, 하모리층에 포함된 조개화석을 분석한 결과 약 7000년 전에 퇴적된 것으로 해석되고 있어 제주도에서도 가장 젊은 지층이다. 송악산도 대략 이때 형성된 것으로 보고 있다.

하모리층은 해안에 따라 언덕을 이루고 있는데 하모리층 위에는 조개파편, 응회질암석, 잔자갈 크기의 현무암편으로 구성된 모래층이 위를 덮고 있다.

엽층 두께와 퇴적구조를 달리하는 송악산응회안과 하모리층

하모리층에 형성되어 있는 연흔들

하모리층 위를 덮은 모래층

제주도에서도 가장 젊은 층으로 알려진 송악산 동쪽 하모리층에는 이 지층이 생성될 당시 조개뿐만 아니라 사람과 새와 짐승이 제주도에 살았다는 기록이 담겨 있다. 사람, 새, 짐승의 발자국 화석이 남아있다는 이야기다.

하모리층의 사람발자국 화석

하모리층의 새발자국(왼쪽)과 네발짐승발자국(오른쪽) 화석

하모리층은 송악산을 중심으로 동쪽과 서쪽에 분포하는데 송악산응회환에서 깎여나간 응회암이 바닷물에 흘러와 퇴적된 두께가 3m 내외의 얇은 지층인데 역암(礫岩), 역질사암(礫質沙岩), 현무암질의 응회질사암(凝灰質沙岩), 실트암 등으로 이루어져 있는데 발자국은 실트층에 찍혀있고, 그 위에 또 실트층이 덮고 있다.

사람, 새. 짐승의 발자국 화석은 광여기루미네선스 연대측정법에 의한 연대측정결과
발자국 화석이 있는 실트층은 7,600년 ± 300년이고, 위에 덮고 있는 실트층은 6,800년 ± 300년이다.
이를 종합하면 발자국화석은 7,600년에서 6,800년 전에 쌓인 바닷가 실트층 위를 거닐던 사람, 새, 짐승의 흔적인 것이다.

* 광여기루미네선스 연대측정법: 퇴적물 내의 석영입자를 이용하는 방법으로서,
석영입자가 햇빛에 10초 정도만 노출되어도 원래 가지고 있던 신호의 약 99%를 잃어버리는데, 그 위에 퇴적으로 인하여 햇빛이 차단되면 시간이 지남에 따라 다시 석영입자 본래의 신호를 복원하기 위하여 신호가 축적된다. 이 축적된 신호의 양을 측정하여 퇴적층의 연대를 구하는 방법이다.

제주고씨가 운영하는 탐라왕국 종묘에 해당하는 탐라원에서 유지하고 있는 탐라왕국 왕세계(王世系)에 의하면 지금부터 4,347년 전인 서기전(BC) 2337년에 고을라왕(高乙羅王)이 탐라국을 세웠다고 하니, 제주도에는 이보다 약 2,500년 전부터 사람이 살았다는 이야기가 된다.
아마 이 시대는 구석기시대에서 신석기시대로 넘어오는 시기쯤 될 것으로 생각되며, 각종 식물은 물론이고 새도 살았고, 네발 짐승도 살았던 것으로 판명되니 가능성은 충분히 있다고 생각된다.

▶ 마라도(馬羅島)
마라도는 우리나라 최남단 섬으로 국토 최남단 비석이 있다. 제주도 송악산 선착장에서 9.4Km이고, 뱃길로 1시간 거리에 멀리 떨어져 있다. 마라도는 남북이 동서에 비해 두 배 긴 타원형으로 등대가 있는 동남쪽이 가장 높고, 서북쪽으로 완만한 경사를 이루고 있고, 해안선은 바닷물의 침식을 받아 절벽을 이루고 있다. 마라도가 침식되지 않고 처음 생성되었을 때는 지금보다 훨씬 컸을 것이다.

마라도 남단에 설치된 '大韓民國最南端' 표석

2005. 4. 18. 첫번째 마라도 여행 때 찍은 것

제주도가 육지에서 멀리 떨어져 있고, 또 마라도는 제주도 본섬에서 멀리 떨어져 있어 골퍼들에게는 이런 유머가 통한다. 육지에서는 핀에 멀리 떨어져 온그린 시켰을 때 ‘제주도 온’이라고 하는데, 제주도에서는 ‘마라도 온’이라 한다고 한다.

하늘에서 본 마라도(위)와 바다에 본 마라도

마라도는 파호이호이용암이 복합용암류(複合鎔巖流, Compound fiow) 하여 두께가 얇게 겹겹아 쌓인 현무암으로 되어있다.
파호이호이용암이 흐를 때 먼저 굳은 표면을 부풀리면서 흐르기 때문에 만들어진 현무암괴는 고래등처럼 굽어있는 형상이 잘 나타나기도 하고, 어떤 용암은 용암동굴이 만들어지는 원리로 속이 빈 작은 용암관을 만들기도 한다.

선착장 부근 파호이호이용암 복합류의 한 단면

가운데 한 용암류는 고래등처럼 굽어있는 모양을 하고 있다.

▶ 수월봉
제주도 서쪽 끝 차귀도를 바라보는 한경면 고산리에 응회구 당산봉(148m)과 응회환 수월봉이 남북으로 가까이 있어 서로 비교할 수 있다. 특히 수월봉응회환은 화구 가까이서부터 먼 거리까지 바닷물 침식에 의해 노출된 단면이 많아 화산활동에 따른 여러 현상들을 관찰 할 수 있는 귀중한 학습현장이 될 수 있다.

고산에서 바라 본 당산봉(오른쪽)과 수월봉(왼쪽)

수월봉이 형성된 후 해안에 파도가 수월봉응회환의 화산재층을 깎아 화산체의 절단면이 절벽을 이루어 화산활동으로 생긴 여러 가지 다양한 구조들을 관찰할 수 있는데, 암석에 층리가 잘 형성되어있고, 곳곳에 크고 작은 암석들이 떨어져 생긴 탄낭(彈囊, Bedding sag)이 있는데 탄낭의 크기와 숫자를 보면 얼마나 화산활동이 격렬하였는가를 짐작할 수 있다.
- 수월봉에서 가장 쉽게 관찰할 수 있는 구조는 황갈색의 화산재가 겹겹이 쌓여 만들어진 층리(層理)이다 이 층리는 수성화산활동에 의해 형성된 화쇄난류가 만들었기 때문에 경사가 완만하다.

수월봉응회암에 형성된 사층리(斜層理)

작은 알갱이로 구성된 평행층리

- 수월봉에는 넓은 지역에 형성되어 있는 탄낭구조가 장관이다. 화산폭발로 하늘 높이 올라갔던 암편들이 화산재층 위에 떨어져 뚫고 들어가 형성된 것인데 큰 암편은 가까이, 작은 암편은 멀리까지 날아가 떨어지며, 당시 수월봉을 형성하고 있던 화산재층은 굳지 않고 물렁물렁한 상태였음을 말해주며, 수월봉 정상 육각정 해안에 크고 많은 탄낭이 형성 된 것이로 보아 이곳이 화구에 가까웠던 것으로 짐작된다.

화구로부터 거리에 따라 다르게 나타나는 현상 그림

여러 겹의 지층을 뚫고 들어가 만들어진 탄낭

수월봉육각정 해안에 크고, 밀집한 탄낭구조

- 수월봉응회암 아래는 1-2m 두께의 점토질 퇴적층으로 구성된 고산층이 있고, 당산봉 근처에서는 이 고산층에 당산봉응회암이 침식되어 떨어진 커다란 암편들이 많이 들어있고, 밧줄구조의 현무암 위에 고산층이 쌓인곳도 있고, 둥근 자갈이 비늘처럼 배열된 고산층도 있다.

수월봉응회암 아래 점토질 고산층

당산봉 근처의 고산층에 떨어진 당산봉응회암편

밧줄구조 현무암 위에 쌓인 고산층

둥근 자갈이 비늘모양으로 배열된 고산층

- 수월봉 남쪽 신도리 해안에는 현무암 위에 농남봉조면현무암이 덮고 있다. 파호이호이용암(현무암)과 아아용암(농남봉조면현무암)이 한 자리에 함께 분포하고 있어 두 암석의 특성을 동시에 볼 수 있다. 그 사이에는 둥근 자갈이 들어있는 고산층이 있다.

파호이호이용암이 만든 현무암(아래)과 아아용암이 만든 농남봉조면현무암(위)

▶ 비양도

제주도 서쪽 한림읍 바라보는 앞바다에 아아용암이 분석구를 만든 화산섬이 비양도다. 분석구는 물이 없는 환경에서 만들어지는데 바다 한복판에 분석구가 생겼다는 것이 지질학적으로 매우 흥미로운 일이다.

한림면 응포리에서 바라보는 비양도 모습

아래 사진은 2002년 12월 찍은 것이다.
왼쪽으로부터 외손녀 김아현, 김나현, 손녀 이휘림

비양도에는 여기서만 볼 수 있는 호니토, 거대한 화산탄, 스코리아, 집괴암, 아아용암동굴 등 여러 가지 화산활동에서 생겨난 특이한 현상들을 볼 수 있다.

용암의 휘발성분이 폭발하여 용암물질을 화구 주변에 큰 것은 좁고 높은 굴뚝모양, 작은 것은 버섯모양의 화산체를 만든 것을 호니토(Hornito)라 한다.

비양도에서 볼 수 있는 굴뚝처럼 생긴 큰 호니토

호니토가 만들어지는 과정

가스와 용암이 완전히 분출해버리면 분출하던 호니토 내부는 굴뚝 모양의 관을 이루고, 내부 벽에는 용암이 흘러간 흔적이 남는다.

호니토 굴뚝과 내부벽

화산 폭발시 가스와 용암이 분출하던 화구가 막히면 여러 갈래로 작은 분출을 하여 마치 팽이버섯 모양의 작은 여러 개의 호니토를 만들기도 한다.

팽이버섯 다발 모양의 작은 호니토

가스폭발에 의해 분석구가 만들어질 때 튀어 나온 화산물질 중에 큰 덩어리를 화산탄(火山彈)과 작은 덩어리를 스코리아(Scoria)라고 하는데 비양도에는 길이가 4m, 무게가 대략 10톤으로 추정 되는 큰 화산탄들이 해변에 집단을 이루고 있으니 이렇게 큰 화산탄을 날려보낼 정도의 화산폭발은 엄청나게 강렬했을 것으로 짐작할 수 있다.

비양도에서만 볼 수 있는 무게 10톤 정도의 큰 화산탄

이렇게 큰 화산탄의 위치는 화구에서 가까운 곳이 분명하고, 분석구 층리의 일부가 가까운 도로변에 남아 있는 것 등으로 보아 비양도는 두 개의 화산 분출구가 있어 두 개의 분석구를 만들었는데 한 개는 바다물에 의해 깎여나가고, 무거운 화산탄만 남은 것으로 추정하고 있다.

비양도 북쪽 해안에 산재한 화산탄

여러 개의 거대한 화산탄이 뒤엉켜 있는 모습

화구에서 좀 떨어진 부분에 쌓이 스코리아

화구 부근(위)과 좀 떨어진 부분(아래)에 형성된 집괴암

통상 요암동굴은 파호이호이용암에 의해 만들어지는데(만장굴, 김녕사굴), 아아용암의 경우도 표면은 굳어버린 상태에서 내부에 굳지 않은 소량의 용암이 흘러 빠져나가 작은 용암동굴이 만들어 진다. 용암동굴 천정에는 아직 굳지 않은 용암이 매달려 굳어서 돌고드럼도 만들어진다.

아아용암이 만든 소형 용암동굴

점성이 큰 아아용암이 만든 용암동굴을 빠져 나온 용암의 표면을 확대해 보면 높은 점성 때문에 표면이 여러모양으로 늘어지거나 찢어진 기공의 흔적이 있다.

용암동굴을 빠져 나온 아아용암의 확대한 표면

끝