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지질명소 소개

용머리 응회환

용머리는 산방산 용암돔의 남쪽 해안에 작은 돌기처럼 돌출해 있는 형상을 하고 있다. 용머리의 전반적인 지질구조는 용머리가 응회환(수성화산의 한 종류로 높이에 비해 상대적으로 큰 분화구를 지닌 화산체; White and Houghton, 2000)의 잔존물임을 지시한다. 전반적으로 얇은 층리와 이들 내부에 발달하는 파동층리, 수평층리, 그리고 거대연흔 사층리는, 용머리가 주로 화쇄난류에 의해 퇴적되었음을 지시한다(Sohn, 1995). 이들 층 내에 협재되어 있는 렌즈 모양의(아래로 볼록 또는 위로 볼록한 모양) 괴상층들은 습한 화산쇄설물의 붕괴 또는 화구를 채우고 있던 화산쇄설물 반죽이 넘쳐흘러 간헐적으로 쇄설류가 발생했음을 지시한다(Sohn, 1995). 전반적으로, 용머리 응회환은 분출 당시 상당히 습한 조건 하에서 분출하였던 것으로 해석된다.

용머리 응회환 복합체의 지질도와 지형도. 서로 다른 근원 하도들로부터 공급된 수매의 화구륜 지층 또는 지층 다발(SP)로 구성되어 있다(after Sohn and Park, 2005).
  • 용머리 응회환 복합체의 지질도와 지형도. 서로 다른 근원 하도들로부터 공급된 수매의 화구륜 지층 또는 지층 다발(SP)로 구성되어 있다(after Sohn and Park, 2005).
용머리 응회환 복합체는 전반적으로 화쇄난류에 의해 퇴적된 파동구조 또는 거대연흔 구조를 지닌 얇은 층상응회암으로 구성되어 있다.
  • 용머리 응회환 복합체는 전반적으로 화쇄난류에 의해 퇴적된 파동구조 또는 거대연흔 구조를 지닌 얇은 층상응회암으로 구성되어 있다.
용머리 남쪽 끝 부분에 나타나는 양 방향으로 경사진 지층은 이들이 응회환의 화구륜 주변에서 쌓였음을 지시한다.
  • 용머리 남쪽 끝 부분에 나타나는 양 방향으로 경사진 지층은 이들이 응회환의 화구륜 주변에서 쌓였음을 지시한다.

용머리는 작은 크기에도 불구하고, 다양한 지층의 지세와 암상 분포를 보여준다. 용머리 남쪽부분에 나타나는 양방향으로 경사진 지층은 용머리 복합체가 응회환의 화구륜 일부를 포함함을 지시한다. 하지만 전반적인 암상 특성들은 수월봉 및 송악산의 응회환들처럼 근거리-원거리의 퇴적상 변화로 설명되지 않는다. 용머리에 대한 세밀한 퇴적학적 조사를 통해 용머리 응회환이 3개의 지층묶음(strata package; SP)으로 구성되어 있으며 각각의 지층묶음은 서로 다른 근원 화구들로부터 유래되었음이 밝혀졌다. 이 지층묶음들의 경계는 측방으로 연장성을 가지며 발달하는 침식면에 의해 확연히 구분된다.

용머리는 측방연장성이 좋은 침식면에 의해 경계 되어지는 3개의 층서묶음(SP)로 구성되어 있다. 각각의 층서묶음은 다른 근원화구에서 유래되었다(Sohn and Park 2005).
  • 용머리는 측방연장성이 좋은 침식면에 의해 경계 되어지는 3개의 층서묶음(SP)로 구성되어 있다. 각각의 층서묶음은 다른 근원화구에서 유래되었다(Sohn and Park 2005).

SP I은 용머리의 북쪽 지역에 노출되어 있다. 이 지층묶음의 북쪽은 후기에 분출한 용암류인 산방산 조면암에 의해 덮여 있으며, 남쪽은 가파르게 경사진 침식면을 사이에 두고 SP II에 의해 피복되어 있다. SP I은 북쪽으로 완만히 경사진 얇은 층상 화산력응회암과 응회암으로 구성되어 있으며, 드물게 탄낭과 저각의 사층리가 관찰되기도 한다.

SP II는 북동쪽에서 가장 두꺼우며, 남쪽과 서쪽 방향으로 층의 두께가 얇아진다. 또한 지층들은 남쪽과 서쪽 방향으로 경사져있다. 남동쪽 부분의 지층은 렌즈형이거나 층상의 층으로 구성되어 있으며, 깎고 채운 구조가 나타난다. 반면, 나머지 부분은 얇은 층상 화산력응회암으로 구성되어 있으며, 이들 내부에는 국부적으로 거대연흔이 발달하고 있다. 또한 침식된 곡부를 채우고 있는 괴상의 화산력응회암과 응회암이 드물게 협재되어 있다.

SP III는 용머리의 남쪽 부분에서 가장 두껍고, 양방향으로 경사진 지층을 보여주고 있으며, 북쪽과 북서쪽 방향으로 층의 두께가 얇아진다. 이들의 남동쪽 부분은 주로 층상 화산력응회암으로 구성되어 있으며, 몇몇 U자형 하도구조를 보여주기도 한다. 반면 서쪽과 북쪽 부분은 주로 층상 응회암과 거대연흔 사층리 응회암이 혼합되어 나타난다.

용머리 응회환의
분출과 진화

전반적으로 얇은 층리와 이들 내부에 발달하는 파동구조 또는 거대연흔 구조들은), 용머리 응회환복합체가 주로 화쇄난류에 의해 퇴적되었음을 지시한다(Sohn, 1995). 층 내부에 종종 협재되어 있는 렌즈 모양의(아래로 볼록 또는 위로 볼록한 모양) 괴상 퇴적층들은 습한 화산쇄설물이 붕괴하거나 화구를 채우고 있는 화산쇄설물 반죽이 넘쳐흘러 간헐적으로 쇄설류가 발생했음을 지시한다(Kokelaar, 1983; Ross, 1986; Sohn, 1995; Sohn and Chough, 1992). 지층의 자세와 고유향이 매우 분산되어 있고, 응회환 전체에 2개의 침식면이 발달해 있는 점은 용머리의 위치가 고정된 하나의 근원화구에서 유래된 것이 아니었음을 지시한다.

SP I는 몇몇 비대칭의 탄낭과 저각의 사층리를 기준으로 남쪽으로부터 유래했다고 해석된다. 측방 암상변화, 즉 하류쪽으로 이동하는 거대연흔과 파동구조 그리고 U자형 하도들의 배열방향은 SP II의 근원화구가 현재의 해안선을 넘어 용머리의 북동쪽 해저에 위치하고 있었음을 지시한다. SP III는 풍부한 거대연흔과 U자형 하도, 그리고 양방향으로 경사진 지층과 퇴적동시성 단층과 같은 구조들을 바탕으로, 근원화구의 위치가 현 용머리의 남쪽 끝자락에서 동쪽 방향으로 수 백 m 떨어진 곳에 놓여 있었던 것으로 해석된다.

SP I과 SP II 사이에 뚜렷하고 가파르게 경사진 침식면은 화산활동의 일시적인 중단과 함께 SP I의 대규모 붕괴에 의해 형성되었던 것으로 해석된다. 이러한 붕괴는 응회환체의 차별하중 또는 화구의 크기 증가에 따른 화구륜 지층의 불안정성에 기인한 것으로 보인다. 침식면이 남쪽으로 경사져 있는 것은 붕괴된 화산쇄설물의 대부분이 화도 방향으로 미끄러져 붕괴했음을 지시한다.

SP II와 SP III의 경계는 거의 정합적이어서 확인하기가 어렵다. 하지만 인접한 지층들에서 이동 방향이 서로 반대인 거대연흔들이 나타나고 한 층준을 따라 연속적으로 발달한 침식곡 또는 하도구조에 두 지층묶음의 경계면이 인지된다. 이러한 침식곡 또는 하도구조들은 화도의 이동이 일어나는 동안 그리고 새로운 화도에서 분출이 재개하기 전에 강우에 의한 침식 기간이 존재했었음을 지시한다(Sohn, 1995).

용머리의 SP I과 SP II 사이의 급경사 침식면은 지반의 붕괴에 기인한 것으로 해석이 되는데, 이는 용머리가 U층과 서귀포층의 일부분 위에 쌓여 형성되었기 때문으로 해석된다. U층은 주로 미고결 모래와 실트로 구성되어 있으며, 시추공에서 암심으로 거의 회수가 되지 않는 미고결 퇴적층이다. 서귀포층의 화산쇄설성 물질들은 하부에 놓여 있는 U층에 비해 현재 상당이 암석화되어 있지만, 이들은 플라이스토세 수성화산들과 거의 동시기에 퇴적되었다. 따라서 전기에서 중기 플라이스토세 동안의 서귀포층은 전반적으로 거의 암석화되어 있지 못해, 동시기의 수성화산들을 충분히 지탱할 만한 암석 강도를 제공할 수 없었던 것으로 보인다. 게다가 무르고 불안정한 지반은, 화도의 크기가 확대되면서 쉽게 파여버려(Lorenz, 1986; White, 1991; White and McClintock, 2001), 화도 측벽들이 쉽게 제거되었던 것으로 보인다. 또한 물로 포화되어 있는 지반의 퇴적층은 화산분출에 동반한 지진파 또는 충격파들에 의해 액화되었을 수도 있다(White, 1996). 이러한 작용들이 조합하여 지반과 그 위에 놓여 있는 화산쇄설성 퇴적물까지 동시에 거대한 지층 붕괴가 일어난 것으로 보인다.

붕괴된 화산쇄설물의 대부분은 화도 내부로 미끄러져 떨어진 것으로 해석되며, 이러한 현상으로 인해 화도가 막힌 것으로 보인다. 하지만, 용머리는 다른 수성화산들처럼 즉각적인 분출양상의 변화, 즉 수성화산분출에서 마그마성 분출로의 변화는 일어나지 않았지만(Houghton and Hackett, 1984; Houghton and Nairn, 1991; Houghton et al., 1999), 대신 이들의 분출 중심지가 이동하였다. 이는 지반이 붕괴된 후에 마그마가 또 다른 경로를 찾아 수성화산분출을 지속시켰기 때문인 것으로 보인다. 이런 과정 사이에 분출활동의 휴지기가 있었고, 침식작용도 일어난 것으로 보인다. 이러한 화산체 붕괴와 화도이동 이후에도 수성화산분출이 지속될 수 있었던 것은 하부에 놓여있는 퇴적층들이 풍부한 물을 포함하고 있었기 때문인 것으로 보인다. 이와 같이 다량의 물이 주변 퇴적층에 존재했던 것이 수성화산분출을 지속시킨 원동력이라 할 수 있다.

용머리의 SP II와 SP III의 침식면은 분출활동이 멈춘 사이에 일어난 침식작용에 의해 형성되었다. 이러한 침식면은 이전 화도에서의 분출 중단 이후, 어느 정도 시간이 지난 뒤에 새로운 화도에서의 분출이 시작되었음을 지시한다. 따라서 화도이동과 새로운 화도에서의 분출활동은 침식면의 생성, 지반과 상부에 놓인 화산쇄설물의 붕괴 이후에 발생한 것으로 해석된다.

화산체의 붕괴와 화도이동은 분명 용머리 수성화산체의 크기와 면적을 증가시켰고, 아울러 화산의 형태와 구조를 결정짓는데 매우 중요한 역할을 하였다. 이는 지반 붕괴와 그에 수반한 화도이동이 수성화산의 측방성장의 중요한 수단이 될 수 있음을 지시한다(cf. Borgia et al., 2000). 또한 화도이동은 대규모 수성화산화도 복합체 또는 수성화산함몰체를 형성하는 주요한 작용들 중의 하나인 것으로 보인다(White and McClintock, 2001).

용머리해안 형성과정

용머리해안 형성과정
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