하와이-엠페러 해저산열
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1. 개요
하와이-엠페러 해저산열은 하와이 핫스팟의 화산 활동으로 생성된 해저 산맥으로, 하와이 제도와 엠페러 해저산군으로 구성되어 있다. 이 열점은 태평양 판의 이동에 따라 형성되었으며, 약 120°로 꺾인 굴곡을 보이는데, 이는 과거 판 이동 방향의 변화 또는 핫스팟 자체의 이동으로 설명된다. 하와이-엠페러 해저산열은 핫스팟에서 멀어질수록 화산의 연령이 증가하며, 고지자기학 연구를 통해 형성과 이동 과정을 연구한다. 이 지역은 과거 어업 활동이 있었으며, 태평양 판의 움직임과 관련된 연구에 중요한 지역이다.
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| 하와이-엠페러 해저산열 - [지명]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 다른 이름 | 하와이 제도 |
 | |
| 국가 | 미국 |
| 주 | 하와이 주 |
| 최고점 | 마우나 케아 |
| 최고점 위치 | 하와이, 미국 |
| 해발 고도 | 4207m |
| 길이 | 6200km |
| 방향 | 북동-남서 |
 | |
| 지질학적 정보 | |
| 조산 운동 | 하와이 열점 |
2. 형성 과정
하와이 열점에 의해 생성된 해산들이 태평양판의 이동에 따라 해저로 가라앉아 해산군을 이루었다. 과거 판이 북쪽으로 이동할 때는 남북 방향의 해산군(엠페러 해산군)이, 약 4천만 년 전부터 이동 방향이 서쪽으로 바뀌면서 동서 방향의 해산군(하와이 해령)이 형성되었다. 이 둘을 합쳐 '''하와이-엠페러 해저산열'''이라고 부른다.[20]
1963년, 지질학자 존 투조 윌슨은 하와이-엠페러 해저산열이 하와이 핫스팟의 화산 활동으로 생성되었으며, 태평양 판이 북서쪽으로 이동하는 동안 핫스팟은 사실상 고정되어 있었다고 설명했다. 해저산열의 굴곡은 약 4천 7백만 년 전 태평양 판의 이동 방향이 북쪽에서 북서쪽으로 바뀐 결과라고 알려져 왔다.[11]
투아모투 제도와 오스트랄 제도의 해산군도 하와이-엠페러 해저산열과 유사하게 'ㄱ'자 형태(도그-레그 벤드)를 띤다.[21]
최근에는 열점이 이동한다는 연구가 발표되면서, 기존의 해양저 확장설, 판 이동 방향 변경설은 재검토되고 있다.[20]
2. 1. 핫스팟과 화산 활동
하와이 열점은 지구 맨틀 깊은 곳에서 뜨거운 암석 기둥(맨틀 플룸)이 솟아오르는 지점이다. 이 핫스팟은 고정된 위치에서 지속적으로 마그마를 분출하며, 이 마그마가 해저에서 분출하여 화산을 형성한다.[11] 시간이 지남에 따라 화산은 성장하여 화산섬이 된다.1963년, 지질학자 존 투조 윌슨은 하와이-엠페러 해저산열이 핫스팟의 화산 활동으로 생성되었다는 가설을 제시했다.[13] 태평양 판이 북서쪽으로 이동하면서 핫스팟은 사실상 고정된 채로 남아 침식된 화산섬과 해저산을 남겼다는 것이다. 해저산열에서 나타나는 약 4천 7백만 년 전의 굴곡은 태평양 판의 이동 방향이 북쪽에서 북서쪽으로 바뀌면서 나타난 것으로, 판이 비교적 갑작스럽게 방향을 바꿀 수 있다는 예시로 제시되었다.[11]
최근 연구에서는 이 굴곡이 약 5천만 년 전에 시작되었으며, "전통적인" 원인, 즉 태평양 판의 이동 방향 변화로 형성되었다고 해석한다.[12] 그러나 핫스팟 자체가 시간이 지남에 따라 이동했을 수 있다는 연구 결과도 있다.[13] 고지자기학 증거는 엠페러 해저산의 고위도가 나이가 감소함에 따라 북쪽에서 남쪽으로 변화함을 보여주며, 이는 하와이 핫스팟이 지구 맨틀 내에서 이동했음을 시사한다.[15]
해저산열 굴곡의 원인에 대한 두 가지 주요 해석은 다음과 같다.
- 태평양 판 이동 방향의 변화
- 핫스팟의 이동
2004년 지질학자 야오링 니우는 굴곡의 원인이 핫스팟의 일부 이동과 함께 판의 이동 변화에 기인한다고 제안했다. 그는 "해구 정체"로 인해 엠페러 해저산열의 해저산이 북부 섭입대에 도달하면서 섭입을 저항, 판의 이동 방향을 재조정했다고 설명한다.[14]
해양 지각이 하와이 열점 위를 이동하면서 화산은 마그마 근원지로부터 멀어져 분화가 덜 빈번하고 약해지다가 결국 멈춘다. 이후 화산은 침식과 침강으로 인해 점차 감소하여 환초 섬, 환초를 거쳐 해산 또는 기요가 된다.
2. 2. 판 이동과 해저산열의 형성
태평양 판이 핫스팟 위를 이동하면서 새로운 화산이 생성되고, 기존 화산은 핫스팟에서 멀어져 활동을 멈춘다. 핫스팟에서 멀어진 화산섬은 침식과 침강 작용으로 인해 해수면 아래로 가라앉아 해산이 된다. 이러한 과정이 반복되면서 하와이-엠페러 해저산열과 같은 긴 해저 산맥이 형성된다.[20]1963년, 지질학자 존 투조 윌슨은 하와이-엠페러 해저산열이 핫스팟의 화산 활동으로 생성되었다고 설명했다. 태평양 판이 북서쪽으로 이동하는 동안 핫스팟은 사실상 고정된 채로 남아 침식된 화산섬과 해저산을 남겼다는 것이다. 해저산열에서 나타나는 굴곡은 약 4천 7백만 년 전 태평양 판의 이동 방향이 북쪽에서 북서쪽으로 바뀌면서 나타난 것으로, 판이 비교적 갑작스럽게 방향을 전환할 수 있다는 예시로 제시된다.[11]
최근 연구에서는 이 굴곡이 약 5천만 년 전에 시작되었으며, "전통적인" 원인, 즉 태평양 판의 이동 방향 변화로 형성되었다고 본다.[12] 그러나 핫스팟 자체가 시간이 지남에 따라 이동했을 수 있다는 연구 결과도 있다. 고대 자기장의 방향 분석에 따르면, 엠페러 해저산의 고위도는 나이가 감소함에 따라 북쪽에서 남쪽으로 변화하며, 이는 하와이 핫스팟의 이동을 시사한다.[13]
엠페러 해저산열 굴곡의 원인에 대해서는 두 가지 주요 해석이 있다. 첫째는 태평양 판 이동 변화만으로 굴곡이 발생했다는 것이고, 둘째는 핫스팟 이동만으로 굴곡이 발생했다는 것이다. 2004년 지질학자 야오링 니우는 핫스팟의 일부 이동과 판 이동 변화가 결합된 모델을 제시했다. 그는 "해구 정체"로 인해 4천 3백만 년 전에 굴곡이 시작되었다고 주장한다.[14]
최근 연구에서는 맨틀 플룸 이동과 판 구조 운동 변화 사이의 관계를 제안하기도 한다. 4천 7백만 년 전까지 태평양 판 이동은 주로 북쪽 방향이었으나, 이후 북쪽 방향의 힘이 종식되면서 하와이 핫스팟의 움직임에도 변화가 있었다는 것이다.[16]
해저산열은 해양 지각이 하와이 열점 위를 이동하면서 생성된다. 화산 분화는 지각이 마그마 근원지로부터 멀어지면서 멈추고, 침식과 침강으로 인해 화산은 환초 섬, 환초를 거쳐 해산이나 기요가 된다.[20]
과거에는 판이 북쪽으로 이동하여 남북 방향의 해산군이 형성되었지만, 4천만 년 전부터 이동 방향이 서쪽으로 바뀌면서 동서 방향의 해산군이 생겨났다. 4천만 년 이전에 생성된 해산군을 '''엠페러 해산군''', 이후에 생성된 해산군을 '''하와이 해령'''이라 부르며, 이 둘을 합쳐 '''하와이-엠페러 해산열'''이라고 부른다.[21]
투아모투 제도와 오스트랄 제도의 해산군도 하와이-엠페러 해산열과 마찬가지로 'ㄱ'자 형태(도그-레그 벤드)를 띠고 있다.[21]
최근 열점 이동설이 제기되면서, 기존의 해양저 확장설이나 판 구조론에 대한 재검토가 이루어지고 있다.[20]
2. 3. 해저산열의 굴곡 (Bend)
존 투조 윌슨은 1963년에 하와이-엠페러 해저산열이 핫스팟의 화산 활동으로 생성되었으며, 태평양판이 북서쪽으로 이동하는 동안 핫스팟은 거의 고정된 채 침식된 화산섬과 해저산을 남겼다고 설명했다.[11] 해저산열의 굴곡은 약 4천 7백만 년 전 태평양 판의 이동 방향이 북쪽에서 북서쪽으로 바뀌면서 나타난 것으로 알려져 왔으며, 지질학 교과서에서는 판의 이동 방향이 비교적 빠르게 변할 수 있다는 예시로 사용되었다.
하지만 최근 연구에 따르면, 핫스팟 자체도 시간이 지남에 따라 이동했을 가능성이 제기되고 있다.[13] 샤프와 클레이그는 굴곡이 약 5천만 년 전에 시작되었으며, 태평양 판의 이동 방향 변화가 주된 원인이라고 결론 내렸다.[12]
반면, 타르두노 등은 해저산에서 채취한 용암의 자철광에 보존된 고지자기학적 증거를 바탕으로, 핫스팟이 지구 맨틀 내에서 이동했을 수 있다고 주장했다.[15] 엠페러 해저산의 고위도는 나이가 젊어질수록 북쪽에서 남쪽으로 변화하는데, 이는 핫스팟의 이동을 시사한다.
해저산열 굴곡의 원인에 대해서는 다음과 같은 해석이 존재한다.
야오링 니우는 2004년에 굴곡이 4천 3백만 년 전에 시작되었으며, "해구 정체" 현상으로 인해 발생했다고 제안했다. 엠페러 해저산열의 해저산이 북부 섭입대에 도달하면서 섭입을 방해하여 판 이동 방향을 재조정했다는 것이다. 이 모델은 엠페러 해저산열과 유사한 굴곡을 보이는 다른 섬 사슬의 방향으로 뒷받침된다.[14]
후 등은 맨틀 플룸 이동과 판 구조 운동 변화 사이의 관계를 제안하며, 4천 7백만 년 전까지 태평양 판의 북쪽 이동은 이자나기-태평양 해령 섭입대가 아닌 크로노츠키 및 올류토르스키 호를 포함하는 대양 내 섭입대의 영향이 컸다고 주장했다.[16] 이 섭입대의 활동이 멈추면서 하와이 핫스팟의 이동에도 변화가 생겼고, 서쪽의 새로운 섭입대와 함께 해저산열의 굴곡을 설명할 수 있다는 것이다.
열점에서 생성된 해저 화산은 태평양판의 이동에 따라 해저로 가라앉아 해산군이 된다. 과거에는 판이 북쪽으로 이동하여 남북 방향의 해산군(엠페러 해산군)을 형성했지만, 약 4천만 년 전부터 이동 방향이 서쪽으로 바뀌면서 동서 방향의 해산군(하와이 해령)이 만들어졌다.
투아모투 제도와 오스트랄 제도의 해산군도 하와이-엠페러 해저산열과 유사하게 'ㄱ'자 형태(도그-레그 벤드)[21]를 보인다.
최근에는 핫스팟이 이동한다는 연구가 발표되면서, 기존의 해양저 확장설이나 판 이동 방향 변경설에 대한 재검토가 이루어지고 있다.[20]
3. 지리적 구분
하와이-엠페러 해저산열은 크게 세 부분으로 나뉜다.
- 하와이 제도(일명 ''윈드워드 제도''): 미국 하와이주를 구성하며, 40만 년~510만 년 전에 형성되었다. 열점에 가장 가까워 화산 활동이 활발하다.[1][2]
- 북서 하와이 제도(일명 ''리워드 제도''): 720만 년~2770만 년 전에 형성되었으며, 침식으로 인해 대부분 환초, 환초섬, 사멸된 섬으로 구성되어 있다.[2]
- 엠페러 해저산군: 3900만 년[6]~8500만 년 전[7]에 형성되었으며, 가장 오래되고 심하게 침식되었다. 모든 화산은 해수면 아래로 가라앉아 해저산과 가이요트가 되었다.
엠페러 해저산군과 하와이 해저산열은 약 120°의 각도를 이룬다. 이 굴곡은 판 이동 방향의 변화[8] 또는 열점 자체의 이동[9]으로 설명된다.
3. 1. 하와이 제도 (Hawaiian Islands)
하와이-엠페러 해저산열은 세 개의 하위 구역으로 나눌 수 있는데, 그 중 첫 번째가 하와이 제도(일명 ''윈드워드 제도'')이다. 이곳은 미국의 하와이주를 구성하는 섬들로 이루어져 있다. 열점에 가장 가깝기 때문에 화산 활동이 활발한 이 지역은 해저산열에서 가장 젊은 부분으로, 그 연령은 40만 년[1]에서 510만 년[2] 사이이다. 하와이섬은 5개의 화산으로 구성되어 있으며, 그중 4개(킬라우에아, 마우나로아, 후알랄라이, 마우나 케아)는 여전히 활동 중이다. 마우이 섬에는 활화산인 할레아칼라 산이 있다. 카마에후아카날로아 해저산은 하와이섬 연안에서 계속 성장하고 있으며, 해저산열에서 해저 전 방패 단계에 있는 것으로 알려진 유일한 화산이다.[17]3. 2. 북서 하와이 제도 (Northwestern Hawaiian Islands)
하와이 제도보다 오래된 섬들로, 침식이 많이 진행되어 환초, 침수된 섬(submerged island) 형태로 남아있다. 이 섬들은 세계 최북단의 환초 중 다수를 포함하고 있으며, 이 그룹의 쿠레 환초는 지구상 최북단의 환초이다.[3] 이 섬들은 720만 년에서 2770만 년 사이의 연령을 가지고 있다.[2] 2006년 6월 15일, 조지 W. 부시 미국 대통령은 1906년 골동품법에 따라 파파하나우모쿠아케아 해양 국립 기념물을 조성하는 포고문을 발표했다. 하와이 제도의 생물 다양성을 보호하기 위한 국립 기념물[4]은 북부의 모든 섬을 포함하며, 세계에서 가장 큰 보호 구역 중 하나이다. 포고문은 이 지역의 관광을 제한하고 2011년까지 어업을 단계적으로 폐지할 것을 촉구했다.[5]3. 3. 엠페러 해저산군 (Emperor Seamounts)
엠페러 해저산군은 하와이-엠페러 해저산열의 가장 오래되고 심하게 침식된 부분으로, 3900만 년 전[6]에서 8500만 년 전[7] 사이에 형성되었다. 엠페러 해저산열과 하와이 해저산열은 약 120°의 각도를 이룬다. 이 굴곡은 오랫동안 판 이동 방향의 비교적 갑작스러운 60° 변화 때문으로 여겨졌지만, 2003년 연구에서는 열점 자체의 이동이 굴곡을 일으켰다는 주장이 제기되었다.[8] 이 문제는 학계에서 논쟁 중이다.[9]엠페러 해저산군의 모든 화산은 오래전에 해수면 아래로 가라앉아 해저산과 가이요트가 되었다. 많은 해산이 일본 천황의 이름을 따서 명명되었는데, 이는 1954년 미국의 해양학자 로버트 싱클레어 디츠가 제안한 것이다.[20] 해산 이름과 천황의 즉위 순서는 관계가 없으며, 모든 해산에 역대 천황의 이름이 붙은 것은 아니다.[20] 엠페러 해저산군은 서태평양으로 뻗어 있으며, 러시아 경계에 있는 섭입대인 쿠릴-캄차카 해구에서 끝난다.[10]
열점 위에 생성된 해저 화산은 태평양판의 이동에 따라 해저로 침강하여 해산군을 형성했다. 과거에는 판이 북쪽으로 이동하여 남북 방향의 해산군이 형성되었지만, 4000만 년 전부터 이동 방향이 서쪽으로 바뀌면서 동서 방향의 해산군이 생겨났다. 4000만 년 이전에 생성되어 북북서-남남동으로 이어지는 해산군을 '''엠페러 해산군''', 그 이후에 생성되어 북서-동남동으로 이어지는 해산군을 '''하와이 해령'''(Hawaiian ridge)이라고 부르며, 이 둘을 합쳐 '''하와이-엠페러 해산열'''이라고 한다.
열점 이동설(플룸 테크토닉스)이 제기되면서, 기존의 해양저 확장설이나 판 이동 방향 변경설은 재검토되고 있다.[20]
4. 연대 측정 및 연구
1963년 존 투조 윌슨은 하와이-엠페러 해저산열이 핫스팟의 화산 활동으로 생성되었으며, 태평양 판이 북서쪽으로 이동하는 동안 핫스팟은 사실상 고정되어 침식된 화산섬과 해저산을 남겼다는 가설을 제시했다.[11] 해저산열의 굴곡은 약 4천 7백만 년 전 태평양 판의 이동 방향이 북쪽에서 북서쪽으로 바뀌면서 나타난 것으로, 판의 비교적 갑작스러운 방향 전환의 예시로 제시된다.
최근 연구에서 샤프와 클레이그는 굴곡이 약 5천만 년 전에 시작되었으며, 이는 태평양 판 이동 방향의 변화로 형성되었다고 결론 내렸다.[12] 그러나 핫스팟 자체가 시간이 지남에 따라 이동했을 가능성도 제기된다.
고지자기학적 증거는 고정된 핫스팟에 대한 일반적인 견해보다 더 복잡한 역사를 보여준다.[13] 엠페러 해저산의 고위도는 나이가 감소함에 따라 북쪽에서 남쪽으로 변화하는데, 이는 지구 맨틀 내 하와이 핫스팟의 이동을 시사한다. 타르두노 등은 해저산열의 굴곡이 판 이동 변화가 아닌, 흐르는 고체 맨틀(맨틀 "바람")의 순환 패턴에 의해 발생했을 수 있다고 해석했다.[15]
해저산열 굴곡의 원인에 대해, 2004년 야오링 니우는 핫스팟의 일부 이동과 판 이동 변화가 결합된 모델을 제시했다.[14] 그는 "해구 정체"로 인해 4천 3백만 년 전에 굴곡이 시작되었다고 제안한다. 두껍고 부력이 큰 해저산이 섭입을 저항하여 판 이동 방향을 재조정했다는 것이다. 이 모델은 현재까지 엠페러 해저산열의 굴곡에 대한 가장 잘 뒷받침되는 이론으로 보인다.
후 등은 맨틀 플룸 이동과 판 구조 운동 변화 사이의 관계를 제안했다.[16] 약 4천 7백만 년 전까지 태평양 판 이동은 주로 북쪽 방향이었고, 이는 이자나기-태평양 해령 섭입대가 아닌 크로노츠키 및 올류토르스키 호를 포함하는 대양 내 섭입대의 영향이었다. 이 섭입대가 태평양 판을 북쪽으로 당기는 역할을 했고, 약 4천 7백만 년 전 이 힘이 종식되면서 하와이 핫스팟 이동에도 변화가 생겼다는 것이다.
5. 경제 활동
1960년대부터 1980년대까지, 하와이-엠페러 해저산열에서는 저층 트롤 어업이 활발하게 이루어졌다. 이후 트롤 어업은 낮은 수준으로 계속되었으며, 특히 Pentaceros wheeleri를 잡는 일본 선박에 의해 이루어졌다. 북태평양 어업 위원회는 이 지역의 어업을 규제한다.
참조
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Tarduno et al. (2009)
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