알타이드 조산대의 진화와 유라시아 고생대의 지각성장(crustal growth)
| 중앙아시아는 인문학적으로 우리와 통하는 점이 많다. 최근의 고구려사와 관련된 동북공정의 불공정한 해석은 역사와 현실을 제대로 구분하지 못한 소치에 기인한다. 아는 만큼 보인다. 아는 만큼 앞서 간다가 아니라 아는 만큼 차지한다로 바꿔야 할 시점인 것 같다. 인문학이라는 것도 크게 보아 자연과학의 손자학문임을 주지한다면, 우리와 뿌리가 맞닿는 중앙아시아와 큰 그림의 지구조를 등한시 해온 점이 없지 않는지? 어린 시절이었던가... 사랑방 다락에서 손자를 위해 아껴둔 사탕과 과자를 건네주는 심정으로 이 글을 소개하고 싶다. 알타이드 조산대는 만주 북쪽에서 몽골과 고비사막 그리고 중앙아시아의 제국과 지구상에서 가장 광대한 고생대의 조산대라 할 수 있다. 크게 보아 유럽지괴와 시베리아지괴 그리고 한중지괴의 사이에 위치하는 조산대이다. 수에스(Suess)는 아시아가 고생대 동안에 앙가라핵(지괴)의 주로 서쪽과 남쪽 주변으로 성장하여 이루어진 것으로 인지하고 이러한 조산운동과 진화에 관련된 것을 알타이드라 이름하였다. 이 이후 소위 독립적인 조산운동이 알타이드 내에서 구분되어져 왔다. 동에서부터 서로 가면서, 몽골-오호츠크, 알타이/사이안, 카자흐스탄 미세대륙(또는 카자흐스타니아), 텐샨, 그리고 우랄 등이 있다. 최근, 이들 조산대의 대부분이 거대한 마그마 호상열도가 차곡차곡 접혀져 형성된 것으로 제시되었다. 그러니까 현재의 알래스카와 캄챠카 반도 사이에 위치하는 베링해를 구분하는 알류산 열도와 같은 거대한 규모의 화산열도들이, 주변 해양지각의 섭입과 열도 양측의 대륙들이 점점 가까워져 충돌하면서, 차곡차곡 겹쳐진 상태와 같다는 것이다. 이처럼 단일한 마그마호를 따른 거대규모의 섭입-부착응결 복합체의 성장부가 시베리아와 발티카 사이에 끼여져 있다는 새 지구조 모델에 의하면, 아시아는 고생대 동안에 남북한 육지면적의 200배에 달하는 5,300,000km2 면적의 지각이 성장하였다. 이 성장부분의 절반은 맨틀로부터 새로이 생성된 초생지각의 부착에 의한 것이며, 이러한 모델은 현생이언 동안 계속해서 상당한 대륙의 성장이 일어나고 있음을 지지함을 알 수 있다. 아시아 북부 지역의 고기지각의 핵인 앙가라지괴를 둘러싸고 있는 고생대 후기와 중생대 초기의 조산대인 알타이드 조산대의 형성은 전형적인 충돌조산대인 알프스나 히말라야와는 오래전부터 다르게 인식되어 왔다. 주요한 차이는 알타이드 조산대에서는 이전의 대륙조각을 나타내는 넓은 고기 편마암지괴와 일반적으로 이들 사이에 발달하는 몰라세퇴적물로 채워진 조산대 전방의 퇴적대가 없다는 점이다. 알타이드 조산대는 주로 화성기원의 넓은 심성암체에 의해 관입되고 화산쇄설성 퇴적물로 덮혀지는 현재의 섭입-부착복합체에서 일반적으로 발견되는 물질들로 주로 구성되어져 있다. 쌍고르(?engor) 등(1993)(1)은 조산대의 형성 윤곽을 해석하는 구조적 지시자로 사용될 수 있는 측방으로 연속하는 암층군과 구조들이 없는 관계로 호(弧)에서의 화성활동의 해양쪽 경계부로 정의되는 ‘화성활동전단부’를 알타이드에서의 조산대의 자취를 지시하는 새로운 종류의 구조적 지시자로 이용하였다. 그 결과 알타이드 내에서 소위 개별적인 조산대로 취급되었던 우랄, 텐샨, 카자흐스탄, 알타이/세이얀 그리고 몽골-오호츠크 조산대들이 ‘킾착 호(弧)’라 불리는 호상열도의 전단부에서 한 부분을 이루었던 섭입대를 따라서 진화한 것으로 해석하였다. 이 킾착 호는 캠브리아기에서 합치되어있던 발틱카/시베리아 지괴의 배후지(hinterland)에서 열곡작용으로 분리되었으며 고생대 말에 두 강괴가 서로 접근(수렴)함에 따라 만곡조산대(orocline)의 형태로 중첩되며 휘어지게 되었다. 알타이드 조산대가 진화함에 따라 화성기원의 호(弧)의 축이 킾착과 알타이-몽골 호(弧) 체계의 전단부에서, 성장을 계속하던 섭입-부착응결 복합체 내로 이동하였고, 그 결과, 대륙지각은 확장되어갔다. 우랄조산대에 대해 처음 판구조론적 해석으로 해밀톤(Hamilton)은 우랄과 카자흐스탄 고지(uplands) 그리고 알타이/세이얀 서부가 하나의 만곡조산대를 이루는 단일조산대 체계의 한 부분임을 제시했다. 이 제의는 널리 받아들여지지는 않았지만 환앙가라 고생대 조산대가 확연히 멀리 서부 쪽에서도 유사함을 인식하게 했다. 최근에 많은 부분의 알타이드대가 주로 고생대의 초대규모의 섭입-부착응결 복합체로부터 형성되었음과 지구조 운동의 시기와 형태나 양식이 놀랄 만큼 일정함이 알려졌으며, 섭입과 이에 관련된 퇴적작용이나 화성활동의 발달과 함께 확연히 환태평양계의 조산운동 양식인 소위 ‘터어키형 조산운동’을 이루고 있음이 인지되었다. 그러므로 알타이드 조산대에서 독립적인 조산계의 존재는 의문이다. 왜냐하면 거대한 부착응결복합체 속으로 깍여져 들어간 막대한 양의 쇄설물들이 원래의 주 대륙에서부터 유래된 것이기 때문이다. 만약 카자흐스탄 미세대륙이 독자적으로 이동해온 것이라면 주 대륙과는 아주 동떨어진 기원물질을 보일 것이다. 쌍고르 등(1993)은 알타이드 조산대를 형성하는 모든 조산대들이 하나로 되어 있던 발틱-시베리아 대륙의 동쪽 연변부를 따라 캠브리아기 동안 발달하였던 단일한 섭입대를 따라 주로 진화하였다는 제시를 지지하는 증거를 종합 검토하여 제시하였다. 알타이드 조산대는 주로 편암과 점판암, 염기성 화성암 그리고 화강암으로 구성되어져 있다. 그러므로 이전의 대규모 섭입-부착응결복합체가 우세하였음을 반영하고 있다. 이들 암상이 주로 현무암과 쳐어트 그리고 저탁류퇴적물로 구성되는 단조로움과 이들 내부에 관통상으로 발달하는 구조들의 거의 혼란된 양상은 대규모 섭입-부착응결복합체에서 대규모 구조의 윤곽을 잡는데 필요한 지시자를 찾는데 어렵게 하고 있다. 이런 점이 알타이드 조산대 구조의 이해를 어렵게 하고 있다. 가장 작은 독립적인 판구조적 요소인 대규모의 고지구조 단위들의 측방연장을 찾고 도면화 하기 위해 이전의 호(弧)체계의 화성활동 전단부를 이용하였다. 이들 화성활동 전단부는 호에서 화성활동의 해양 쪽 경계부에 해당한다. 이들을 구조지시자로 선택하였으며, 이는 수 천 만년이라는 시간규모에서 명확하게 지속적이기 때문이며 섭입대 전단부를 따라 연속적이기 때문이다. 지도상에는 벤디아기-고생대의 섭입-부착응결복합체(단지 동남부 일부는 트라이아스기)를 하나의 영역으로 묶었으며 부정합을 이루는 호전방 퇴적물과/또는 이들을 자르며 관입하고 있는 암석들에 의해 구분되어진 부착응결의 최소시기에 따라 벤디아기-캠브리아기 초기, 캠브리아기 중기-실루리아기 그리고 데본기-석탄기의 것 등 세 영역으로 세분하였다. 이들과는 달리 구분되어지는 첫 번째 차원의 구조는 알타이드 대륙지각 이전의 조각들이다. 이들 대륙 조각들은 부착응결 복합체에 대한 버팀체(backstop)를 형성하는 현재의 호 기원의 지괴를 이루었던 것으로 판단된다. 부착응결복합체 내에는 부정합을 덮고 있는 호전방퇴적물 아래 위치하는 부착응결 이동방향성을 파악하고, 이를 화성기원의 전단부가 향하는 방향(섭입대의 경사방향에 반대인 방향)과 호 지괴와 부착응결 쐐기대 사이의 접촉부가 향하는 방향에 부가하여 섭입(상부)의 진행방향성을 설정하는 부수적인 증거로 사용하였다. 급한 경사를 보이며 측방으로 연장을 보이거나, 직선상 또는 완만하게 곡선상을 보이는 단층이 단위체 전체를 자르며 발달한 경우 주향이동경계로 인식하였으며, 이 경우 체계적으로 변위를 구했다. 몇몇 이전의 주향이동단층들은 현저한 만곡조산대성의 휘어짐이나 더 복잡한 경우 수직축을 중심으로 습곡되었기 때문에 이들에 대한 인지는 운동학적 과정과 고지구조적 복원을 필요로 한다. 아시아에서 알타이드 합체(collage) 조산대의 고생대 진화는 주로 주향이동단층운동에 의한, 복잡한 합체조산대의 최종산물로서의 기원과 진화과정 그리고 분열(disruption) 과정을 기록하고 있다. 이와 같이 화성활동의 전단부를 구조지시자로 사용하고, 운동학적으로 지구조를 복원함으로써 팬-아프리카계와 같은 강괴(craton)들로 구성되며 아직 해결되지 않은 선캠브리아기의 합체를 이해하는데 도움이 될 수 있다. 알타이드 조산대 진화의 복원을 시도함으로써 얻을 수 있는 결론으로, 조산합체대의 자세한 지질학적 복원에 대한 시도가 없이 단지, 고지자기나 고기후 그리고 고생물지리학 자료만으로 대륙 조각들의 과거 위치를 복원하려는 시도는 결코 높은 성공률을 가진다는 것은 기대하기 어려울 것임을 알 수 있다. ※ 위 글의 많은 부분은 아래 논문의 내용을 발췌 및 요약한 것이다. (1) Sengor, A. M. C., Natal\'in, B. A., & Burtman, V. S., 1993, Evolution of the Altaid tectonic collage and Paleozoic crustal growth in Eurasia. Nature, 364, 299-307. |