동아프리카 지구대
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1. 개요
동아프리카 지구대는 아프리카 대륙을 가르는 거대한 열곡대로, 아파르 삼각지대에서 시작하여 남서쪽으로 모잠비크까지 이어진다. 동부와 서부로 나뉘며, 지진 활동과 화산 활동이 활발하다. 이 지구대는 신생대 제3기부터 형성되었으며, 홍해와 아덴만에서는 새로운 해양 지각이 생성되고 있다. 동부 열곡대는 에티오피아, 케냐, 탄자니아 등을 지나고, 서부 열곡대는 콩고민주공화국, 우간다, 탄자니아 등을 포함한다. 이 지역은 인류 진화 연구에 중요한 화석이 많이 발견되는 곳으로, 루시와 같은 고대 인류 화석이 출토되었다. 미래에는 열곡이 더 벌어져 바다가 될 것으로 예상된다.
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| 동아프리카 지구대 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 종류 | 대륙 열곡대 |
| 위치 | 동아프리카 |
| 길이 | 약 4,000km |
| 폭 | 35~60km |
| 지질학적 특징 | |
| 발달 위치 | 아프리카 판 내부 |
| 지각 확장 속도 | 6~7 mm/년 |
| 형성 원인 | 판 구조론에 따른 지각 활동 |
| 주요 구성 | 단층 화산 지구대 |
| 관련 지각판 | |
| 누비아 판 | 누비아 판은 시계 반대 방향으로 회전 |
| 소말리아 판 | 소말리아 판은 다른 판과 다른 방향으로 회전 |
| 기타 | |
| 주요 연구 | 열곡대 확장에 관한 연구 진행 중 |
2. 지리적 범위 및 구조
아프리카 대륙을 둘로 나누고 있는 동아프리카 열곡대는[44] 아파르 삼각지대에서 시작하여 남서쪽으로 뻗어 에티오피아 고원을 가르고 모잠비크 부근까지 이어진다. 이 열곡대는 여러 개의 독립된 열곡 분지로 구성되어 있으며, 수천 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있다.[5] 동아프리카 지구대는 크게 동부 지구대와 서부 지구대로 나뉜다.[45]
신생대 제3기 초 올리고세(30∼35 Ma)부터 북쪽에서부터 형성되기 시작하여 현재까지 대륙 내부에서 지구조 확장운동이 일어나고 있다. 더 북쪽의 홍해와 아덴만에서는 현재까지 확장 운동에 의해 새로운 해양지각이 생성되고 있다.[46] 지진 활동 또한 활발하다.[47]
아파르 삼중점 북쪽에서는 지구대가 두 갈래로 나뉘어, 서쪽으로는 홍해 열곡을 따라, 동쪽으로는 아덴 만의 아덴 해령을 따라 이어진다. 아파르 삼중점 남쪽에서는 동아프리카 지구대가 두 개의 주요 가지로 구성된다. 동쪽 열곡 계곡(그레고리 열곡)은 에티오피아 주요 열곡을 포함하며 아파르 삼중점에서 남쪽으로 뻗어 케냐 열곡 계곡으로 이어진다.[6] 서쪽 열곡 계곡은 알버틴 열곡과 더 남쪽의 말라위 호 계곡을 포함한다.
이 지구대는 모잠비크 해안에서 케림바와 라세르다 지구대를 따라 해저로 이어지며, 이들은 다비 해령과 연결된다. 다비 해령은 길이 약 2,200km의 중앙 해령 잔존 균열대로,[6] 탄자니아와 모잠비크의 경계를 가로지르며 서소말리아 분지를 가로지른다.[6] 다비 해령의 폭은 30~120km이며,[6] 남쪽 절반 길이에 걸쳐 서쪽을 향한 절벽(동쪽으로 경사지는 아치)이 있으며 해저에서 2,300m 높이까지 상승한다.[6][8] 이 해령의 움직임은 동아프리카 지구대와 동시에 발생한다.[9]
동부 열곡대는 아파르, 주 에티오피아, 투르카나, 케냐 열곡으로, 서부 열곡대는 알버트, 키부, 탕가니카, 루콰, 말라위 열곡으로, 남서 열곡대는 오카방고 열곡을 포함한다.[48]
2. 1. 동부 열곡대
동부 열곡대는 아파르 지역에서 시작되어 남서쪽으로 이어지며 에티오피아 고원을 둘로 가르고 모잠비크 인근까지 이어진다. 케냐와 탄자니아 중앙부를 지나며,[49] 아파르 함몰지와 주 에티오피아 열곡대를 포함한다.[50]
이 열곡대는 신생대 제3기 초 올리고세(30∼35 Ma)부터 북쪽에서부터 형성되기 시작하여 현재까지 대륙 내부에서 지구조 확장운동이 일어나고 있다. 더 북쪽의 홍해와 아덴만에서는 확장 운동에 의해 새로운 해양지각이 생성되고 있으며,[46] 지진 활동 또한 활발하다.[47]
2. 1. 1. 주 에티오피아 열곡대
투르카나호에서 홍해 및 아덴만 열곡대와 만나는 아파르 함몰지까지 대략 폭 70km-80km, 길이 700km로 뻗어 있다.[51] 동아프리카 지구대의 최북단에 해당한다.[52][53] 3천만 년 전 화산 활동이 시작되었고, 1100만 년 전[54]부터 지각 확장이 시작되어 많은 양의 현무암이 분출하며 융기되었다. 열곡 중심축에서는 제4기 지각 확장이 일어나는 원지(Wonji) 단층대가 발달했으며, 이 단층대를 따라 커다란 화산체가 분포한다.[41]2. 1. 2. 케냐 열곡대
케냐와 탄자니아 중부를 지난다.[49] 케냐 열곡대는 투르카나호에서 탄자니아 북부까지 이어지는 열곡대이며, 신생대 제3기 마이오세 초기에 북쪽 투르카나호에서부터 형성되기 시작하여 중기 및 말기 마이오세에 활성화되면서 남쪽으로 확장되었다.[41] 이 열곡대에 의해 케냐는 활발한 지진 활동을 보인다.[55]2. 2. 서부 열곡대
서부 열곡대는 동아프리카 지구대의 서쪽 가지로, 앨버트 열곡대, 키부 열곡대, 루콰 열곡대, 말라위 열곡대 등을 포함한다. 콩고 민주 공화국, 우간다, 탄자니아 사이의 국경을 따라 발달하며, 고각의 정단층에 의해 특징되는 전형적인 반지구대(half graben)이다.[41] 지진 활동이 활발하고 다수의 지진이 이곳에 집중되나, 화산 활동은 비교적 적다.[57][58] 2016년 9월 10일 탄자니아 지진은 빅토리아 호 서쪽에서 발생했으며, 이는 동아프리카 열곡대의 서부 열곡대와 가깝다.[59]
콩고 남부와 잠비아의 탕가니카 호에서부터 남서 방향으로 1700km 연장되어 보츠와나의 오카방고(Okavango) 열곡대와 연결되는 남서 열곡대는 서부 열곡대에서 남서 방향으로 분기되었다.[67][41][68] 2005년 12월 탕가니카 호에서 규모 6.8의 지진이 발생했다.[69]
2. 2. 1. 앨버트 열곡대와 리노 지구대
서부 열곡대는 동아프리카 대지의 가장자리와 빅토리아호의 서쪽인 콩고 민주 공화국, 우간다, 탄자니아 사이의 국경을 따라 발달하며,[56] 고각의 정단층에 의해 특징되는 전형적인 반지구대(half graben)이다.[41] 앨버트(Albertine) 열곡대는 서부 열곡대의 일부이며, 앨버트호에서 탕가니카호까지 연장된다. 앨버트 열곡대에는 주변의 선캄브리아기 암석에서 유래된 사암과 셰일 지층이 있다. 앨버트, 리노 지구대는 서부 열곡대의 북부 분절이며 리노 지구대는 북서 방향의 아스와 전단대(Aswa shear zone)에 의해 끊긴다.[60]
2. 2. 2. 키부 열곡대
키부 열곡대는 서부 열곡대의 중앙 부분이며, 르완다, 부룬디, 콩고 민주 공화국 동쪽을 거쳐 탄자니아 북서부까지 이어진다.[61][62]2. 2. 3. 루콰 열곡대
루콰 열곡대는 서부 열곡대의 일부이며, 탄자니아 남서부의 탕가니카호와 말라위를 잇는 북서-남동 방향의 열곡이다.[63] 폭은 50km, 연장은 300km이며, 루콰 호(Lake Rukwa)를 지나고 반지구대(half-graben)의 모습을 보인다.[63]2. 2. 4. 말라위 열곡대
말라위 열곡대는 동아프리카 지구대 서부 열곡대의 남쪽 부분이며, 폭은 40~90km, 연장은 800km이다.[64] 1989년 3월 10일 규모 6.3의 지진과[65] 2006년 2월 22일 규모 7.0의 지진이 말라위 열곡에서 발생했다.[66]2. 3. 남서 열곡대
서부 열곡대에서 남서 방향으로 분기된 남서 열곡대는 콩고 남부와 잠비아의 탕가니카호에서부터 남서 방향으로 1700km 연장되어 보츠와나까지 이어진다.[67][41][68] 2005년 12월 탕가니카호에서 규모 6.8의 지진이 발생했다.(:en:2005 Lake Tanganyika earthquake)[69]
2. 3. 1. 오카방고 열곡대
동아프리카 지구대의 남서쪽 끝에 위치한 대륙 열개 분지(continental rift basin)이다.[70]3. 지질학적 진화
동아프리카 지구대는 아파르 삼각지대에서 시작하여 남서쪽으로 이어져 에티오피아 고원을 가르고 모잠비크 부근까지 뻗어 있는 거대한 열곡대이다. 신생대 제3기 올리고세 (약 3000만 년 전)부터 북쪽에서부터 형성되기 시작하여 현재까지 확장 운동이 진행 중이며, 홍해와 아덴만에서는 확장 운동에 의해 새로운 해양지각이 생성되고 있다.[46]
동아프리카 지구대의 진화를 설명하기 위해 여러 이론들이 제시되었다. 1972년에는 지각 밀도 차이에 의해 발생했다는 주장이 제기되었고, 1990년대 이후에는 맨틀 플룸의 존재를 뒷받침하는 증거들이 발견되었다.[10] 아프리카 초플룸(superplume)이 맨틀 변형을 일으킨다는 주장도 제기되었다.[11][12][13]
2009년에 제시된 가장 최근 이론에 따르면, 마그마 작용(magmatism)과 판 구조론(plate tectonics)이 상호 작용하여 동아프리카 지구대가 형성되었다. 암권의 박화는 화산 활동을 일으키고, 관입(intrusion) 및 수많은 작은 플룸과 같은 마그마 과정을 더욱 증가시킨다. 이러한 과정은 암권을 더욱 박화시켜 중앙 해령(mid-ocean ridge)처럼 작용하게 한다.[12] 해양 지질학자 캐슬린 크레인(Kathleen Crane)에 따르면, 이 열곡 작용은 결국 동아프리카를 본토로부터 분리시킬 수 있지만, 수천만 년이 걸릴 수 있는 잠재적인 사건이다.[15]
3. 1. 형성 과정
아프리카 대륙을 열개(裂開)시키는 동아프리카 열곡대는[44] 신생대 제3기 초 올리고세(30∼35 Ma)부터 북쪽에서부터 형성되기 시작하여 현재까지 대륙 내부에서 현생 지구조 확장운동이 일어나고 있다.[46]열곡이 형성되기 전, 거대한 대륙 홍수 현무암(Large igneous province)이 분출하여 에티오피아 고원, 소말리아 고원, 그리고 동아프리카 고원을 융기시켰다. 동아프리카 열곡대(EAR)의 열곡 형성 첫 단계는 전체 열곡대를 따라 열곡 국지화와 마그마 작용이 특징이었다. 신장 기간과 상대적 불활동 기간이 번갈아 나타났다. 또한 지각 내 선캄브리아기 약대, 여러 크라톤(craton)의 봉합대(suture zone), 큰 경계 단층을 따라 변위, 그리고 깊고 비대칭적인 분지의 발달이 있었다.[5] 열곡 형성의 두 번째 단계는 큰 경계 단층의 비활성화, 내부 단층 구간의 발달, 그리고 열곡을 향한 마그마 작용의 집중이 특징이었다.
오늘날, 동아프리카 열곡계(East African Rift system)의 좁은 열곡 구간은 국지적인 변형대를 형성한다. 이러한 열곡들은 모든 지각 열곡대에서 전형적인 많은 정단층(normal Fault (geology))의 작용의 결과이다. 앞서 언급했듯이, 많은 양의 마그마 작용과 대륙 홍수 현무암이 일부 열곡 구간을 특징짓는 반면, 서부 지맥과 같은 다른 구간은 매우 적은 양의 화산암만 가지고 있다.[23]
동아프리카 지구대의 진화를 설명하려는 많은 이론들이 제시되었다. 1972년에는 동아프리카 지구대가 판 활동이 아닌 지각 밀도 차이에 의해 발생했다는 주장이 제기되었다. 1990년대 이후로는 동아프리카 지구대 아래에 맨틀 플룸이 존재한다는 증거들이 발견되었다.[10] 다른 이들은 아프리카 초플룸(superplume)이 맨틀 변형을 일으킨다는 주장을 제기했다.[11][12][13] 깊게 뿌리내린 맨틀 플룸(mantle plumes)의 영향은 중요한 가설이지만, 그 위치와 역학은 아직 잘 알려져 있지 않으며 활발한 연구 대상이다.[23] 이 문제는 여전히 논쟁 중이다.
가장 최근에 받아들여지고 있는 견해는 2009년에 제시된 이론으로, 마그마 작용(magmatism)과 판 구조론(plate tectonics)이 사면성 리프팅 조건에 의해 제어되는 상호 작용을 한다는 것이다. 이 이론에 따르면, 암권의 박화는 화산 활동을 일으키고, 관입(intrusion) 및 수많은 작은 플룸과 같은 마그마 과정을 더욱 증가시킨다. 이러한 과정은 포화된 지역에서 암권을 더욱 박화시켜 박화된 암권이 중앙 해령(mid-ocean ridge)처럼 작용하게 한다.[12] 해양 지질학자 캐슬린 크레인(Kathleen Crane)에 따르면, 이 리프트는 결국 동아프리카가 본토로부터 분리될 수 있지만, 이러한 잠재적 사건은 수천만 년이 걸릴 수 있다.[15]
3. 2. 지질학적 특징
동아프리카 지구대는 아프리카 대륙을 열개(裂開)시키는 열곡대로, 아파르 삼각지대에서 시작하여 남서쪽으로 모잠비크 인근까지 이어진다. 이 열곡대는 신생대 제3기 초 올리고세(30∼35 Ma)부터 북쪽에서부터 형성되기 시작하여 현재까지 대륙 내부에서 확장 운동이 일어나고 있다.[46] 홍해와 아덴만에서는 확장 운동으로 새로운 해양지각이 생성되고 있으며,[46] 지진 활동 또한 활발하다.[47]동아프리카 지구대에는 빅토리아(Victoria), 로부마(Rovuma), 루완들(Lwandle) 등의 미판(microplates)이 존재한다.[71] 빅토리아 미판은 동부와 서부 열곡대 사이에 위치하며,[72] 소말리아판과 로부마 미판은 시계방향으로, 빅토리아 미판은 반시계방향으로 회전하고 있다.[73]
동아프리카 지구대는 크게 동부 열곡대와 서부 열곡대로 나뉜다.[45]
| 구분 | 구성 |
|---|---|
| 동부 열곡대 | 아파르(Afar), 주 에티오피아(Main Ethiopian), 투르카나(Turkana), 케냐(Kenya) 열곡[48] |
| 서부 열곡대 | 알버트(Albert), 키부(Kivu), 탕가니카(Tanganyika), 루콰(Rukwa), 말라위(Malawi) 열곡, 남서 열곡대는 오카방고(Okavango) 열곡을 포함[48] |
주 에티오피아 열곡대(Main Ethiopian Rift: MER)는 투르카나호에서 홍해 및 아덴만 열곡대와 만나는 아파르 함몰지(Afar Depression)까지 폭 70-80 km, 길이 700 km로 뻗어있다.[51] 3천만년 전 화산활동, 1100만년 전[54] 확장이 시작되었으며, 열곡 중심축에는 제4기 지각 확장이 일어나는 원지(Wonji) 단층대가 발달해 있다.[41]
앨버트(Albertine) 열곡대는 서부 열곡대의 일부이며, 앨버트호에서 탕가니카호까지 뻗어있다. 앨버트 열곡대에는 주변의 선캄브리아기 암석에서 유래된 사암과 셰일 지층이 있다.[60]
동아프리카 지구대에는 탄자니아와 카압발 크라톤과 같이 많은 크라톤이 분포되어 있다. 크라톤은 녹색암대, 토날라이트 등으로 특징지어지며, 금, 안티몬, 철, 크롬, 니켈 등 광물 자원의 주요 매장지이다.[22]
올리고세 동안 대량의 대륙 홍수 현무암이 분출되었으며,[11][23] 화산암의 조성은 초알칼리성에서 토레이이트성 및 장석질 암석까지 연속적이다. 동아프리카 지구대는 고대 분지에 퇴적된 오래된 퇴적암도 통과한다.[24]
4. 화산 활동
아프리카 대륙을 열개(裂開)시키는 동아프리카 열곡대에는 킬리만자로산, 케냐산 등 많은 휴화산과 활화산이 분포되어 있다.[75] 올 도이뇨 렝가이 화산은 세계 유일의 나트로카보나타이트 화산이다. 동아프리카 열곡대의 신생대 화산 활동은 북부, 특히 동부 열곡대에 분포하며, 남부에서는 드물다.[75]
동아프리카 지구대에는 킬리만자로산, 케냐산, 롱고노트산, 메넨가이 분화구, 카리심비산, 니라공고산, 메루산, 엘곤산, 탄자니아의 크레이터 고지 등 많은 활화산과 휴화산이 있다.[24]
동아프리카 지구대 화산 활동의 주목할 만한 활화산에는 에르타 알레, 달라필라(가불리 또는 알루-달라필라라고도 함), 올 도이뇨 렝가이가 있다. 에르타 알레는 에티오피아 북동부 아파르 지역에 있는 현무암질 순상화산으로, 적어도 1967년부터 지속적으로 활동하고 있으며,[25] 적어도 1906년부터 정상 분화구 호수가 관측되었다.[26] 달라필라의 2008년 분화는 홀로세 시작 이후 유일하게 기록된 활동이다.[27] 올 도이뇨 렝가이는 현재 지구상에서 유일하게 활동하는 나트로탄산염암 화산이다.[28] 이 화산의 마그마는 실리카가 거의 없으며, 일반적인 용암류의 점성은 100 Pa⋅s 미만으로,[29] 26°C의 올리브 오일과 비슷하다. 홀로세 이후 활동이 확인된 동아프리카 지구대 관련 화산 지형은 에티오피아에 약 50개,[5] 케냐에 17개, 탄자니아에 9개가 있다.
5. 지진 활동
동아프리카 지구대는 현재 지구상에서 가장 큰 지진 활동이 있는 지구대 시스템이다. 대부분의 지진은 아파르 함몰지대 근처에서 발생하며, 가장 큰 지진은 일반적으로 주요 경계 단층을 따라 또는 그 근처에서 발생한다.[23] 지난 세기의 지진은 최대 모멘트 규모 7.0에 달했을 것으로 추정된다. 지진 활동 경향은 지구대 시스템과 평행하며, 지구대 축 아래 12km~15km의 얕은 진원 깊이를 보인다. 지구대 축에서 멀어질수록 진원 깊이는 30km보다 깊어질 수 있다.[23][30] 진원 메커니즘 해는 북동 방향을 향하고 있으며, 좌측 주향 이동도 관찰되지만 일반적으로 정단층을 보인다.[5]
1989년 말라위 지진(1989년 말라위 지진]), 2006년 모잠비크 지진(2006년 모잠비크 지진]), 2016년 탄자니아 지진(2016년 탄자니아 지진]) 등은 동아프리카 지구대에서 발생한 주요 지진이다.
6. 기후에 미치는 영향
동아프리카 지구대는 지역, 대륙, 지구 전체의 기후에 영향을 미친다. 에티오피아 고지대와 케냐 고지대를 포함한 고지대 지역은 동아프리카의 반건조·건조한 저지대 가운데 강우량이 많은 지역이다.[31] 빅토리아 호를 포함한 지구대 내에 형성된 호수는 지역 기후에 큰 영향을 미친다.[32] 호수는 수증기의 원천이며, 호풍계의 형성을 유도하여 동아프리카의 광대한 지역의 날씨에 영향을 준다. 케냐 북부의 투르카나 해협과 잠베지 강 계곡을 포함한 지구대 내의 동서 방향의 강 계곡은 저지대의 동풍을 집중시켜 중앙아프리카를 향해 가속화한다.[33] 이로 인해 동아프리카는 본래보다 건조해지고, 콩고 분지 열대우림의 높은 강우량을 유지하는 데 기여한다.[34] 동서 방향의 계곡 형성은 수백만 년에 걸친 동아프리카의 건조화에 중요한 역할을 했을 수 있다.[34]
동아프리카 지구대가 형성하는 장벽은 인도양 서부에서 계절풍(소말리아 제트 기류로 알려짐)을 집중시킨다.[35] 소말리아 제트 기류는 인도 계절풍 기간 동안 높은 강우량에 필요한 수증기를 공급하며,[36] 해들리 순환의 하부 가지에서 전 지구적인 적도를 가로지르는 대기 질량 수송의 약 절반을 담당한다.[37]
7. 인류 진화와의 관련성
동아프리카 지구대는 인류의 진화를 연구하는 화석이 풍부한 곳이다. "루시"라는 이름으로 알려진 오스트랄로피테쿠스 아파렌시스 화석을 포함한 여러 사람과의 조상 뼈가 발견되었다.[76] 이곳은 인류 진화 연구를 가능하게 하는 풍부한 영장류 화석의 보고이다.[5][38] 빠르게 침식되는 고지대는 계곡을 퇴적물로 빠르게 메워, 유해 보존에 유리한 환경을 조성하였다. 현생 인류의 여러 영장류 조상들의 뼈가 이곳에서 발견되었는데, 그중에는 인류학자 도널드 요한슨이 발견한 300만 년 전의 부분적인 오스트랄로피테쿠스 골격인 "루시"도 포함된다. 리처드와 메리 리키 또한 이 지역에서 중요한 연구를 수행하였다.[39]
2008년에는 이곳에서 또 다른 두 종의 영장류 조상이 발견되었다. 에티오피아 동부 아파르 지구대에서 발견된 1000만 년 전의 유인원 ''Chororapithecus abyssinicus''와 역시 1000만 년 전의 ''Nakalipithecus nakayamai''이다.[40]
8. 미래 전망
먼 미래에 열곡대는 더욱 벌어져 바닷물이 들어와 바다가 되고, 중앙해령으로 변할 것으로 보인다.[77]
참조
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