나뭇잎 교과서

한반도의 지질과 국가지질공원

우리 땅의 암석에는 수십억 년의 역사가 겹겹이 들어 있습니다. 이 절에서는 이름난 지질 명소들이 언제 만들어졌는지 시대 위에 놓아 보고, 제주와 한탄강의 주상 절리가 왜 육각기둥 모양인지 따져 봅니다.

먼저 알면 좋은 것 화성암과 퇴적암마그마와 용암
본문

한반도의 지질과 국가지질공원

본문

경기도의 산을 이루는 줄무늬 바위, 강원도 동굴의 석회암, 경상남도 해안의 공룡 발자국, 제주도의 검은 현무암은 모두 한반도의 땅이다. 그런데 이 암석들의 나이는 수십억 년에서 수천 년까지 크게 다르다. 한반도는 어떤 순서로 만들어져 지금의 모습이 되었을까?

그림 1. 한반도 주요 암석의 생성 시기(로그 눈금). 가장 오래된 편마암은 25억 년이 넘고, 가장 젊은 현무암은 수만 년에서 수천 년 전에 굳었다(대략값).
먼저 알아야 할 것지질 시대의 구분(지질 시대의 구분), 화성암과 퇴적암(마그마와 화성암), 변성암(변성 작용과 암석의 순환).

2.5.1한반도 지질의 역사

한반도에서 가장 오래된 암석은 선캄브리아 시대의 변성암이다. 경기 육괴와 영남 육괴를 이루는 편마암과 편암은 수십억 년 전에 만들어진 뒤 여러 번 변성 작용을 받았다. 이 오래된 땅이 한반도의 뼈대를 이룬다. 줄무늬가 뚜렷한 편마암은 한반도 면적의 상당 부분을 차지하며, 경기도와 충청도의 산에서 흔히 볼 수 있다.

고생대 전기에는 한반도 일부가 얕은 바다에 잠겨 석회암이 두껍게 쌓였다. 강원도 남부의 조선 누층군이 그것이며, 삼엽충 화석과 석회 동굴이 많다. 고생대 후기에서 중생대 초에는 육지와 얕은 바다를 오가며 평안 누층군이 쌓였고, 여기에 석탄층이 들어 있다.

정리 2.5.1 한반도 지질의 큰 흐름

선캄브리아 시대의 변성암 기반 → 고생대의 해성층(석회암)과 육성층(석탄층) → 중생대의 대규모 화강암 관입과 경상 분지의 퇴적층 → 신생대의 화산 활동(제주도, 울릉도, 한탄강의 현무암).

중생대 쥐라기에는 판의 섭입으로 대규모 마그마 활동이 일어나 대보 화강암이 넓게 관입했다. 서울의 북한산과 인수봉이 이 화강암이다. 백악기에는 경상도 일대에 큰 호수 분지가 생겨 경상 누층군이 쌓였고, 이곳에 공룡 발자국 화석이 많이 남았다. 그림 1의 슬라이더로 각 암석의 생성 시기를 확인해 보자. 신생대에는 동해가 열리며 한반도 동쪽이 솟아올라, 동쪽이 높고 서쪽이 낮은 지금의 지형이 만들어졌다.1

2.5.2국가지질공원

지구 과학적으로 중요하고 경관이 뛰어난 곳을 보전하면서 교육과 관광에 활용하는 곳을 지질공원이라 한다. 지질 유산은 한번 훼손되면 되살릴 수 없으므로, 보전과 활용의 균형이 중요한 과제이다. 우리나라에는 제주도, 울릉도와 독도, 한탄강, 무등산, 청송 등 여러 국가지질공원이 있고, 그 가운데 일부는 유네스코 세계지질공원으로도 인정받았다.

지질공원대표 볼거리시대 제주도주상 절리, 용암 동굴신생대 한탄강현무암 협곡신생대 경북 동해안, 고성공룡 발자국중생대
그림 2. 국가지질공원은 각 시대의 지질 기록을 직접 볼 수 있는 야외 교실이다.

2.5.3예제 풀이

예제 2.5.2

제주도의 주상 절리는 두께 20 m의 용암이 식으며 만들어졌다. 용암이 식으면서 부피가 약 3% 줄었다면, 높이 20 m인 기둥의 윗면 지름 1 m짜리 육각 기둥들 사이에는 대략 어느 정도의 틈이 생기겠는가? (부피 감소가 가로 방향으로만 일어났다고 가정하고, 지름이 줄어드는 비율을 넓이 감소의 절반 정도로 어림한다.)

넓이가 3% 줄면 지름은 약 1.5% 줄어든다. 지름 1 m의 1.5%는 약 1.5 cm이다.

따라서 기둥 사이에 1~2 cm 정도의 틈이 생긴다. 용암이 식으면서 수축할 때 표면에 같은 간격으로 갈라짐이 생기는데, 같은 넓이를 가장 짧은 경계로 나누는 모양이 육각형이어서 기둥 단면이 육각형에 가깝게 된다. 갈라진 틈은 식는 면에 수직으로 자라 긴 기둥을 이룬다.

한반도의 암석 하나하나는 수십억 년 동안 일어난 지각 변동의 기록이다. 아래 탐구 카드에서 한반도 암석의 나이, 주상 절리, 국가지질공원을 직접 살펴보자.

  1. 우리나라의 중생대 지층에서는 공룡 발자국이 매우 많이 발견되어, 경남 고성과 전남 해남, 화순 등은 세계적인 공룡 발자국 화석지로 꼽힌다.
마무리

한반도는 선캄브리아 시대의 변성암을 뼈대로, 고생대의 석회암과 석탄층, 중생대의 화강암과 공룡 화석 퇴적층, 신생대의 현무암이 차례로 더해져 만들어졌다. 그래서 처음 질문의 여러 암석은 한반도가 겪어 온 서로 다른 시대의 기록이며, 국가지질공원은 그 기록을 보전하고 배우는 곳이다.

탐구 1

한반도의 암석은 언제 만들어졌을까?

한반도의 지질 · 시대 맞추기

장소 0 / 8곳

  1. 질문북한산의 화강암 봉우리, 채석강의 층층이 쌓인 절벽, 한탄강의 현무암 협곡 가운데 가장 오래된 것은 무엇일까?
  2. 복원지질 시대는 선캄브리아 시대, 고생대, 중생대, 신생대로 나뉜다. 그리고 퇴적암은 쌓인 때, 화성암은 마그마가 굳은 때가 그 암석의 시대이다.
  3. 설명한반도에는 모든 시대의 암석이 있고, 가장 넓게 드러난 것은 선캄브리아 시대의 편마암과 중생대의 화강암이다. 고생대에는 얕은 바다에서 석회암이 쌓였고(조선 누층군), 중생대 백악기에는 경상도 일대의 큰 호수와 강에서 공룡 발자국이 찍힌 지층이 쌓였다. 그리고 신생대 제4기에는 제주도, 울릉도, 한탄강 일대에서 화산 활동이 있었다.
  4. 연결이런 곳 가운데 보존 가치가 큰 지역을 국가지질공원으로 정해 보호하고 교육에 쓴다. 제주도, 한탄강, 무등산권, 청송, 강원고생대, 진안·무주, 전북 서해안권 등이 그 예이다.
  5. 적용여덟 곳을 모두 시대 위에 놓아 보자. 고생대 중기에는 놓을 장소가 없는데, 아래 막대의 ‘퇴적층 거의 없음’이 그 답이다. 이 시기 한반도는 대부분 물 위에 드러나 깎이고 있었다.
  6. 판단경관이 만들어진 때와 암석이 만들어진 때는 다르다. 북한산 화강암은 중생대에 지하 깊은 곳에서 굳었지만, 지금의 봉우리 모양은 그 위의 암석이 깎여 나간 훨씬 뒤에 드러난 것이다. 또 이 그림의 눈금은 대마다 폭을 따로 정했으므로 막대 길이로 기간을 비교하면 안 된다.

확인조건이 달라지면

어떤 지역의 석회암층에서 삼엽충 화석이 나오고, 그 석회암을 화강암이 뚫고 들어와 있다. 화강암의 나이로 가능한 것은?

탐구 2

용암은 어떻게 육각기둥이 될까?

주상 절리 · 균열 무늬 모형
같은 넓이를 나눌 때 정육각형 대비 균열 길이
육각형 비율
—
평균 변의 수
—
균열 길이
—

균열 무늬는 수축 중심을 고르게 퍼뜨리는 단순한 모형(보로노이 분할의 반복)으로 그린 모식이다.

  1. 질문제주 중문·대포 해안이나 한탄강 절벽에는 연필을 묶어 세운 듯한 돌기둥이 늘어서 있다. 누가 깎은 것도 아닌데 왜 기둥 단면이 대개 육각형일까?
  2. 복원용암은 식으면서 부피가 줄어든다. 그래서 두꺼운 용암이 굳은 뒤에도 계속 식으면 표면이 당겨지고, 버티지 못한 곳이 갈라진다.
  3. 설명갈라진 틈은 식는 면(위아래 표면)에 수직으로 안쪽을 향해 자란다. 그래서 단면은 다각형, 옆에서 보면 기둥이 되며, 이렇게 생긴 절리를 주상 절리라고 한다.
  4. 연결그런데 넓이를 똑같이 나눌 때 균열이 가장 짧은 무늬가 정육각형이다. 틈을 만드는 데 드는 에너지가 균열 길이에 비례하므로, 식으며 틈이 자라는 동안 무늬는 육각형 쪽으로 다듬어진다.
  5. 적용‘균열이 자란 정도’를 0에서 끝까지 올려 육각형 비율과 평균 변의 수가 어떻게 바뀌는지 보자. 아래의 도형 버튼으로 정삼각형과 정사각형은 균열이 몇 배 긴지도 확인하고, ‘식는 속도’를 바꿔 기둥 굵기가 달라지는 것도 보자.
  6. 판단실제 주상 절리는 완전한 육각형만으로 이루어지지 않는다. 오각형, 칠각형도 섞여 있고, 평균 변의 수가 6에 가깝다. 또 주상 절리는 현무암에서 흔하지만 무등산처럼 뜨거운 화산재가 쌓여 굳은 암석에서도 생긴다. 그래서 암석 종류보다 두꺼운 층이 천천히, 고르게 식었다는 조건이 더 중요하다.

확인조건이 달라지면

두꺼운 용암층의 위쪽은 공기에 닿아 빨리 식고, 아래쪽은 땅에 닿아 천천히 식었다. 기둥의 굵기로 예상할 수 있는 것은?

탐구 3

국가지질공원에서는 무엇을 보고, 왜 지켜야 할까?

국가지질공원 지도 · 답사 활동지 · 보전과 활용
공원
시대

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암석
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구조
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시대
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다른 명소
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답사 활동지, 관찰할 것

    안전, 지킬 것

    —

    지질공원에서 해도 될까?

    국가지질공원은 환경부가 인증하며, 이 지도는 그 가운데 14곳만 담았다. 인증은 4년마다 다시 평가하고 새 공원이 계속 늘고 있으니, 최신 목록은 국가지질공원 누리집에서 확인한다. 점은 대표 명소 부근의 어림 위치이고, 한 공원 안에도 여러 시대의 암석이 있다. 지도는 Natural Earth 1:50m이다.

    1. 질문한탄강 협곡의 현무암 기둥, 태백 구문소의 석회암 구멍, 부안 채석강의 층층이 쌓인 절벽은 모두 국가지질공원 안에 있다. 이런 곳을 왜 따로 공원으로 정할까? 그리고 가서는 무엇을 봐야 할까?
    2. 복원암석의 종류(화성암, 퇴적암, 변성암)는 그 암석이 만들어진 과정을, 층리, 절리, 화석 같은 구조는 그때의 환경을 알려 준다. 즉 노두 하나가 수천만 년 전 그곳에서 일어난 일을 기록한 자료이다.
    3. 설명지질공원은 지질학적으로 중요하고 경관이 뛰어난 지역을 보전하면서, 그것을 교육과 관광에 활용해 지역이 함께 지속 가능하게 발전하도록 하는 제도이다. 개발을 막고 사람의 출입을 제한하는 보호구역과 달리, 주민이 그대로 살며 명소를 지키고 알리는 주체가 된다. 그리고 국내 기준을 갖추면 환경부가 국가지질공원으로 인증하고, 국제 기준을 갖추면 유네스코 세계지질공원이 된다.
    4. 연결시대로 걸러 보면 지역마다 다른 이야기가 보인다. 강원 남부와 단양에는 고생대 바다에서 쌓인 석회암이, 경상도와 전라도에는 중생대 백악기의 퇴적층과 화산암이, 제주, 울릉도, 한탄강에는 신생대 화산 지형이 있다. 즉 한반도가 겪은 바다, 호수, 화산의 역사가 공원마다 나뉘어 남아 있는 셈이다.
    5. 적용"신생대"만 골라 신생대 화산 지형이 어디에 있는지 보자. 한탄강과 무등산권을 차례로 골라 주상 절리를 만든 암석과 시대를 비교하고, 답사 활동지의 관찰 항목을 하나 골라 실제로 무엇을 기록할지 정한 뒤, 마지막으로 "해도 될까?"의 행동 다섯 가지를 판정해 보자.
    6. 판단"지질공원이면 아무것도 손대면 안 되는 곳"도, "관광지니까 무엇을 해도 되는 곳"도 아니다. 명소의 노두는 보전하고, 주민의 생활과 관광은 함께 이어 간다. 또 같은 공원 안에도 여러 시대의 암석이 섞여 있으므로, 지도의 색 하나로 공원 전체의 나이를 말할 수는 없다.

    확인지질공원의 역할

    어느 마을 해안에 공룡 발자국 화석이 드러났다. 이곳을 지질공원 명소로 만들 때 지질공원 취지에 가장 잘 맞는 계획은?

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