열개지
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1. 개요
열개지는 지각이 얇아지고 확장되면서 형성되는 지형으로, 일반적으로 여러 개의 세그먼트로 구성된다. 열개지의 발달은 초기 정단층 형성을 시작으로, 세그먼트 연결, 열곡 어깨 융기, 지각 얇아짐, 마그마 활동 등을 거쳐 대륙 분열로 이어질 수 있다. 열개지는 광물과 탄화수소 매장지로서 경제적 중요성을 가지며, 전 세계적으로 다양한 열개지들이 존재한다.
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| 열개지 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 지각이 갈라져서 생긴, 길게 뻗은 저지대 또는 골짜기 |
| 특징 | 판 구조론에서 판이 갈라지는 발산 경계에서 주로 나타남. |
| 형성 과정 | 지각이 맨틀 물질의 상승으로 솟아오르면서 균열이 생기고, 이 균열을 따라 단층 작용과 화산 활동이 일어나면서 형성됨. |
| 주요 지형 | 지구대, 열곡, 단층애, 화산 등 |
| 상세 정보 | |
| 어원 | 영어 'rift'에서 유래 |
| 관련 용어 | 지구대, 열곡, 단층, 화산 |
| 형성과정 | |
| 단계 | 1단계: 지각이 맨틀 물질의 상승으로 솟아오르면서 균열 발생 2단계: 균열을 따라 단층 작용과 화산 활동이 일어남 3단계: 열곡 또는 지구대 형성 |
| 관련 요인 | 맨틀 플룸 판 구조 운동 지각 확장 |
| 주요 지역 | |
| 동아프리카 지구대 | 세계적으로 유명한 열곡대로, 활발한 화산 활동과 단층 작용이 나타남. |
| 바이칼호 | 세계에서 가장 깊은 호수로, 열곡대에 위치함. |
| 아이슬란드 | 대서양 중앙 해령 위에 위치하여 활발한 화산 활동과 지각 변동이 일어남. |
| 특징적인 구조 | |
| 그라벤(Graben) | 단층으로 둘러싸인 내려앉은 지형 |
| 틸트 블록(Tilt Block) | 경사진 단층 블록 |
| 반(半) 그라벤(Half Graben) | 한쪽만 단층으로 경계를 이루는 그라벤 |
| 기타 | |
| 중요성 | 지각 변동 연구와 지열 에너지 개발에 중요한 지형. |
2. 기하학적 특징
대부분의 열곡은 열곡의 특징인 선형 구역을 함께 형성하는 일련의 개별 세그먼트로 구성된다. 개별 열곡 세그먼트는 주로 반지구 형태이며, 단일 분지 경계 단층에 의해 제어된다. 세그먼트 길이는 암석권의 탄성 두께에 따라 달라진다.
바이칼 열곡과 같이 두껍고 차가운 암석권에서는 세그먼트 길이가 80km를 초과할 수 있지만, 더 따뜻하고 얇은 암석권에서는 30km 미만일 수 있다.[5] 열곡 축을 따라 주요 열곡 경계 단층의 위치와 극성(경사 방향)은 세그먼트마다 변경된다. 세그먼트 경계는 종종 복잡한 구조를 가지며, 일반적으로 높은 각도로 열곡 축을 가로지른다. 이러한 세그먼트 경계 구역은 세그먼트 간 단층 변위의 차이를 수용하며, 완충 구역으로 알려져 있다.
완충 구역은 동일 극성의 두 주요 단층 사이의 단순한 릴레이 램프에서, 특히 세그먼트가 반대 극성을 갖는 복잡한 구조 구역에 이르기까지 다양한 형태를 취한다. 완충 구역은 오래된 지각 구조가 열곡 축과 교차하는 곳에 위치할 수 있다. 수에즈만 열곡에서 자파라나 완충 구역은 아라비아-누비아 방패의 전단대가 열곡과 만나는 곳에 위치한다.[6]
2. 1. 열곡 측면 (숄더)
열곡 측면(숄더)은 열곡 주변의 융기된 지역으로, 일반적으로 약 70km 너비이다.[7] 브라질 고지대, 스칸디나비아 산맥, 인도의 서고츠와 같은 융기된 수동 대륙 연안(EPCM)은 열곡 숄더가 아닌 것으로 판단된다.[7]3. 열곡의 발달 과정
열곡은 암석권 상부가 여러 개의 연결되지 않은 정단층에서 확장되면서 시작되며, 고립된 분지가 형성된다.[8] 시간이 지나면서 개별 단층 세그먼트들이 성장하여 더 큰 경계 단층으로 연결되고, 열곡 축을 따라 지속적인 침강이 발생한다. 이 과정에서 열곡 어깨의 융기가 발생하여 분지의 배수 및 퇴적에 큰 영향을 미친다.[8]
지각이 얇아지면서 모호면이 상승하고, 동시에 맨틀 암석권이 얇아져 연약권 상단이 상승한다. 상승하는 연약권에서 얇아지는 암석권으로 높은 열 흐름이 발생하여 변성 용융을 위한 조산 암석권을 가열, 극심한 변성을 일으킨다. 이는 인장 환경에서 일종의 조산 운동으로 이어지며, 이를 열곡 조산 운동이라 한다.[9]
열개 작용이 멈추면, 열개 지점 아래의 맨틀이 냉각되고, 이는 광범위한 지역의 후기 열개 침강을 동반한다. 침강량은 열개 단계 동안의 얇아짐 정도와 관련이 있다.[10][11] 일부 열곡은 북해 열개지와 같이 여러 단계의 열개 작용을 거치며 복잡한 역사를 가지기도 한다.[4]
열개 작용은 계속 진행될 경우 대륙 분열과 해양 분지의 형성을 초래할 수 있으며, 성공적인 열개 작용은 해령을 따라 해저 확장과 해양 분리에 의해 분리된 한 쌍의 짝을 이루는 대륙 연안의 형성을 야기한다.[14]
3. 1. 열곡의 시작
암석권 상부가 여러 개의 연결되지 않은 정단층에서 확장되면서 시작되며, 고립된 분지가 형성된다.[8] 초기에는 주로 내부 배수가 이루어지며, 관통 배수 요소는 없다.3. 2. 성숙 단계
개별 단층 세그먼트들이 성장하여 더 큰 경계 단층으로 연결된다. 더 긴 단층과 넓은 단층 간격으로 인해 열곡 축을 따라 지속적인 침강이 발생한다.[8] 열곡 어깨의 융기가 발생하여 분지의 배수 및 퇴적에 큰 영향을 미친다.[8] 지각이 얇아지면서 모호면이 상승하고, 동시에 맨틀 암석권이 얇아져 연약권 상단이 상승한다. 상승하는 연약권에서 얇아지는 암석권으로 높은 열 흐름이 발생하여 변성 용융을 위한 조산 암석권을 가열, 극심한 변성을 일으킨다. 이는 인장 환경에서 일종의 조산 운동으로 이어지며, 이를 열곡 조산 운동이라 한다.[9]3. 3. 열곡 후 침강
열개 작용이 멈추면, 열개 지점 아래의 맨틀이 냉각되고, 이는 광범위한 지역의 후기 열개 침강을 동반한다. 침강량은 열개 단계 동안의 얇아짐 정도와 직접적으로 관련이 있으며, 이는 베타 계수(초기 지각 두께를 최종 지각 두께로 나눈 값)로 계산되지만, 열개 분지가 각 단계에서 얼마나 채워지는지에 따라서도 영향을 받는데, 이는 물에 비해 퇴적물의 밀도가 더 크기 때문이다.[10][11] 열개 단계를 순간적인 것으로 간주하는 단순한 '매켄지 모델'은 후기 열개 침강량 관찰을 통해 지각 얇아짐의 양을 일차적으로 추정하는 데 유용하다. 이 모델은 일반적으로 '굴곡 캔틸레버 모델'로 대체되었는데, 이는 열개 단층의 기하학적 구조와 지각 상부의 굴곡 지각 평형을 고려한다.[12]3. 4. 다단계 열개
일부 열곡은 여러 단계의 열개 작용을 거치며 복잡한 역사를 가진다. 북해 열개지는 1억 년이 넘는 기간인 페름기부터 초기 백악기까지 여러 개의 분리된 열개 단계에 대한 증거를 보여준다.[4]3. 5. 열개에서 대륙 분열까지
열개 작용은 대륙 분열과 해양 분지의 형성을 초래할 수 있다. 성공적인 열개 작용은 해령을 따라 해저 확장과 해양 분리에 의해 분리된 한 쌍의 짝을 이루는 대륙 연안의 형성을 야기한다.[14] 열개 작용은 맨틀 대류에 의해 제어되는 활동적일 수 있으며, 판을 늘리는 원거리 지각력에 의해 유도되는 수동적일 수도 있다. 연안 구조는 신장 변형 단계 사이의 공간적, 시간적 관계에 따라 발달한다. 연안 분절은 궁극적으로 모호면 지형의 변화를 특징으로 하는 열개 영역을 형성하며, 여기에는 단층 회전 지각 블록이 있는 근접 영역, 지각 기저암의 얇아짐이 있는 넥킹 영역, 깊은 쳐짐 분지가 있는 원위 영역, 대양-대륙 전이 및 해양 영역이 포함된다.[15]변형과 마그마 작용은 열개 진화 과정에서 상호 작용한다. 마그마가 풍부하거나 마그마가 부족한 열개 연안이 형성될 수 있다.[15] 마그마가 풍부한 연안은 주요 화산 지형을 포함한다. 전 세계적으로 화산 연안은 수동적 대륙 연안의 대부분을 차지한다.[16] 마그마가 부족한 열개 연안은 대규모 단층 작용과 지각 과신장에 영향을 받는다.[17] 그 결과, 상부 맨틀 감람암과 반려암이 일반적으로 노출되어 해저의 신장 단층을 따라 사문암화된다.
4. 마그마 작용
많은 열개는 특히 열개의 초기 단계에서 최소한의 마그마 작용 활동이 일어나는 곳이다.[18] 알칼리 현무암과 이중 화산 작용은 열개 관련 마그마 작용의 일반적인 산물이다.[19][20]
최근 연구에 따르면 충돌형 조산대에서 충돌 후 화강암은 수렴하는 판 경계에서 열개 마그마 작용의 산물이다.
5. 경제적 중요성
대륙 열곡과 관련된 퇴적암은 중요한 광물과 탄화수소 매장지를 포함하고 있다.[21]
5. 1. 광물 자원
SedEx 광상은 주로 대륙 열곡 환경에서 발견된다. 마그마 활동과 관련된 열수 유체가 해저에서 분출될 때, 열곡 형성 이후의 지층 내에서 형성된다.[22]5. 2. 석유 및 가스
대륙 열곡은 바이킹 그라벤과 수에즈 만 열곡과 같이 상당한 석유 및 가스 매장 지역이다. 거대 석유 및 가스전의 30%가 이러한 환경에서 발견된다.[23] 1999년에는 열곡에 매장된 회수 가능한 석유 매장량이 로 추정되었다. 근원암은 활성 열곡을 채우는 퇴적물 내(동열곡)에서, 호수 환경 또는 제한된 해양 환경에서 형성되는 경우가 많지만, 모든 열곡이 이러한 지층을 포함하는 것은 아니다. 석유 저장소는 열곡 이전, 동열곡 및 열곡 이후 지층에서 형성될 수 있다.이암 또는 증발암이 퇴적되는 경우 열곡 이후 지층 내에 효과적인 지역 밀봉이 존재할 수 있다. 추정 석유 매장량의 절반 이상이 해양 동열곡 및 열곡 이후 지층을 포함하는 열곡과 관련되어 있으며, 4분의 1 미만이 비해양 동열곡 및 열곡 이후 지층, 그리고 8분의 1이 해양 열곡 이후 지층을 갖는 비해양 동열곡과 관련되어 있다.[24]
6. 주요 열곡의 예
- 아순시온 지구대 - 파라과이 동부
- 캐나다 북극 지구대 - 북아메리카 북부
- 동아프리카 지구대
- 서부 및 중앙 아프리카 지구대
- 홍해 지구대
- 캘리포니아 만
- 바이칼 열곡대 - 바이칼 호 바닥은 지구상에서 가장 깊은 대륙 열곡이다.
- 수에즈 만 지구대
- 북아메리카의 분지 및 산맥 지역 전역
- 미국 남서부의 리오그란데 지구대
- 그리스의 코린토스 만을 포함하는 열곡대
- 리일풋 열곡 - 미시시피 만입의 뉴마드리드 지진대 아래에 있는 고대 매몰 실패 열곡
- 라인 열곡 - 독일 남서부, 상부 라인 계곡으로 알려져 있으며, 유럽 신생대 열곡 시스템의 일부
- 타우포 화산 지대 - 뉴질랜드 북섬
- 오슬로 지구대 - 노르웨이
- 온타리오와 퀘벡의 오타와-본셰르 지구대
- 브리티시컬럼비아, 유콘, 알래스카의 북부 산맥 화산 지역
- 남극의 서남극 열곡 시스템
- 미드컨티넨트 열곡 시스템 - 북아메리카 중부의 후기 선캄브리아 시대 열곡
- 스코틀랜드의 미들랜드 밸리
- 캐나다 남동부의 트라이아스기 열곡 분지인 펀디 분지
- 인도 북서부 데칸 트랩의 Cambay, Kachchh, Narmada 열곡[25]
- 지구대 - 동아프리카에서 홍해·사해까지 뻗어 있다. 홍해 남단에서는 아덴만·아파르 삼각지·홍해의 세 리프트가 교차하고 있다.
참조
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