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2천3백만년 전 일본이 한국으로부터 떨어져 나갔다. 현재 한국과 일본의 간격은 점차 좁혀지고 있으며, 이 경향은 1천만년 후까지 계속될 것이다. 이때 동해안 일대의 지형이 불안정해져 현재의 일본처럼 지진과 화산이 활발해질 것으로 전망된다.

지구는 지독한 기록광이다. 자신에게 일어났던 일들을 매 순간마다 낱낱이 기록하는 습성을 가지고 있다. 하지만 지구는 인간처럼 일기장이나 컴퓨터를 이용하지 않는다. 암석과 퇴적물이란 훌륭한 매체를 사용해, 경우에 따라서는 수십억년이나 그 기록을 보존하기도 한다. 그 속에는 당시에 살았던 생물의 흔적이나 유해, 지구 자기장의 강도와 방향, 암석 생성과 변형에 관련된 구조뿐만 아니라 기후와 환경변화에 따라서 퇴적되는 지층의 두께나 입자의 종류에 대한 정보가 가득 들어 있다.

지구에 무슨 일들이 있었길래 수많은 생물들이 나타나 사라졌던 것일까. 지질 시대를 통해 본 인간은 과연 어떤 존재이며, 앞으로 지구에 무슨 일이 일어날까. 이런 의문들에 대한 긴요한 해답을 바로 우리 주변 암석에서 찾을 수 있다. 특히 한반도는 좁은 면적임에도 불구하고 오랜 시대에 걸쳐 형성된 다양한 암석들이 담겨져 있어, 우리나라 자체가 자연사 박물관이다. 한반도가 미래에 어떻게 변하며 이에 따른 환경 변화는 어느 정도일까. 이를 예측하기 위해 필수적으로 알아야 할 지식들이 모두 여기에 숨어있다. 이처럼 오랜 지질시대를 거쳐 암석에 남겨진 이 불가사의한 블랙박스를 해독하는 일은 분명 매력있고 신나는 일이다.

동해가 열린 사건

“동해물과 백두산이 마르고 닳도록…”애국가 1절에 가장 먼저 등장하는 한반도의 영역은 동해다. 바로 이 동해가 미래 한반도의 모습을 알 수 있는 열쇠다. 1천만년이 지나면 동해는 현재보다 크기가 줄어들 것이고, 한반도의 동쪽 해안은 격심한 지진과 화산활동의 무대가 될 가능성이 크다.

동해는 평균 깊이가 수천m에 달하지만, 그저 밑밑하게 꺼져있는 바다가 아니다. 2천m 미만의 상대적으로 얕은 수심을 갖는 지형들이 분포하고 있다.

이 해저지형들과 함께 일본의 꺾여진 부분을 모아서 한반도의 동쪽 해안선에 끼워맞추는 퍼즐놀이를 해보자. 그러면 금새 놀라운 사실을 발견하게 될 것이다. 앗! 동해가 없어졌다!(그림1)

그렇다. 동해는 원래 존재하지 않았으며, 약 2천3백만년 전에 새로이 탄생한 바다였던 것이다. 즉 한반도와 일본은 하나의 육지로 연결돼 있었다는 말이다.

독자 여러분은 2천3백만년 전이라 하면 무작정 아득히 먼 옛날로만 느껴질 것이다. 하지만 생각해보자. 어린 시절 라디오 방송에 '장수만세'라는 프로그램이 있었다. 거기서 4세대가 동시에 사는 장수 집안이 소개된 기억이 있다. 조선시대의 건국시기는 불과 6백년 전으로 대개 20세대 내외에 해당하는 기간이라고 한다면, 4세대가 다섯번만 거쳐 도달하는 너무 가까운 과거다. 이 6백년이 불과 17번만 거듭하면 도달하는 1만년 전의 석기시대 역시 그리 멀지 않은 옛날이며, 이 1만년을 2천3백회만 되풀이하면 동해가 막 벌어지는 시기에 도달하게 된다.

그렇다면 한반도에 붙어있던 일본을 수제비 떼어내듯 쉽게 분리시킨 힘은 어떻게 생기는 걸까? 그 해답을 알기 위해 먼저 1960년대 확립된 판구조론을 살펴보자. 판구조론에 따르면 지구 표면은 서로 다른 방향으로 움직이는 10여개의 주요 판들로 구성돼 있다. 현재의 한반도는 유라시아판에 속해 있으며, 북동쪽으로는 북아메리카판, 동쪽에는 태평양판, 남쪽에는 필리핀판, 그리고 서남쪽으로 인도-오스트레일리아판이 위치하고 있다(그림2, 판구조도).

태평양의 바닥 깊숙히 뜨거운 맨틀층에서 끊임없이 솟구쳐 오른 용암은 거대한 바다산맥(해령)을 만들고, 용암이 바닷물에 닿으면서 온도가 떨어져 장대한 해양지각을 이룬다. 계속되는 용암의 활동은 해령을 포함한 주변의 땅을 바깥쪽으로 멀리 밀어낼 것이다. 밀려난 해양지각이 상대적으로 가벼운 유라시아판을 만나게 되면, 유라시아 지각 밑으로 들어가면서 뒤따라 오는 해양 지각을 식탁보 잡아당기듯 끌어온다. 그 결과 유라시아판과 태평양판이 만나는 경계 부위에서는 깊은 골짜기(해구)가 형성된다.그림3).

기름에 감자 볶듯

땅 속으로 들어간 해양판에서는 어떤 일이 벌어질까? 뜨거운 맨틀층이 차가운 해양판을 달가워할 리가 없다. 마치 달구어진 기름(맨틀층)에 감자(해양판)를 넣었을 때 감자 표면의 수분과 기름이 튀어오르는 것처럼 일대 요동이 발생하는 것이다. 더욱이 해양판 위에는 다량의 물을 포함한 퇴적물의 일부가 존재한다. 수분이 많아진 탓에 해양판은 보다 낮은 온도에서도 잘 녹아 막대한 양의 마그마(용암이 분출되기 이전의 상태)가 만들어진다. 마그마의 세력이 충분히 커지면 땅 속에서 더욱 강렬한 움직임을 일으키고, 이 힘에 밀려 대륙 연변부의 약한 부분이 떨어져 나간다. 바로 일본이 더 이상 유라시아판에 붙어있지 못하고 태평양쪽으로 떨어져 나간 상황이다.

그러나 또다른 설명도 있다. 1980년대 중반 프랑스의 졸리베 박사는 동해가 만들어진 원인에 대해 기발한 아이디어를 떠올렸다. 5천만년 전 인도대륙이 유라시아판에 충돌했기 때문에 일본이 떨어져 나갔다는 주장이다(그림4).

이 주장을 간단히 이해하기 위해 테니스 공 하나를 떠올려보자. 공을 땅에 대고 한쪽면을 누르면 공은 납작해진다. 이때 누르는 방향과 수직으로 공이 늘어나는 것을 알 수 있다. 이와 같은 원리로 인도대륙이 충돌을 일으키면서 유라시아의 한쪽 귀퉁이에 있는 일본을 옆으로 밀어냈다는 설명이다.

독자들 중에는 ‘작은 인도대륙이 거대한 유라시아판에 그렇게 큰 영향을 미칠까?’ 라고 미심쩍어 하는 사람도 있을 것이다. 하지만 우리가 보는 작은 인도대륙은 물 위에 보이는 ‘빙산의 일각’일 뿐이다. 인도판은 유라시아대륙 밑에 엄청난 양의 지각을 밀어넣고 그 한쪽 귀퉁이를 들어 올릴 정도의 ‘얼굴만 작은 장사’다.

인도판은 약 8천만년 전 아프리카 마다가스카르에서 1년에 수십cm에 달하는 무서운 속도로 북진했고, 5천만년 전부터 유라시아판에 충돌하기 시작했다(이 시기에 오스트레일리아판과 결합했기 때문에 현재는 인도-오스트레일리아판으로 불린다). 지상 최고의 히말라야산맥이 형성된 것이 바로 이 때문이다. 유라시아와 인도 사이의 바다에서 쌓였던 퇴적물이 3천만년 전 급격히 고산지대로 변해버린 것이다. 하지만 졸리베 박사의 주장처럼 인도대륙의 충돌이 2천3백만년 전 동해 확장을 주도할 정도로 강력한 것이었는지는 아직 정확히 검증되지 않았다.

현재 한국의 동해는 계속 넓어지고 있을까. 그렇지 않다. 지질학적 증거에 따르면 동해가 벌어지는 일이 끝난 것은 대략 1천5백만년 전이었고, 약 5백만년 전부터는 오히려 조금씩 좁혀지고 있다. 2천3백년 전 이후 8백만년 동안 동해가 넓어지다가 1천만년 동안 움직임이 멈췄다는 얘기다. 그렇다면 동해가 열리고 닫히는 일이 주기성을 가지고 일어나는 것은 아닐까. 즉 8백만년이 열리거나 닫히는 기간이고 1천만년 동안 멈춰있는 것은 아닐까. 이렇게 본다면 앞으로 3백만년 후에 일본은 한반도에 맞닿을 정도로 아주 가깝게 다가설 것이다.

태평양 속의 해저잠수함

하지만 이런 일은 벌어지지 않을 것이다. 현재 판의 움직임은 2천3백만년 전과 매우 다르기 때문이다.

한반도가 속한 유라시아판은 동쪽으로 움직이고 있다. 여기에 정면으로 맞서 서쪽으로 다가오는 것이 태평양판이다. 아래에서는 인도-오스트레일리아판, 그리고 필리핀판이 북상하고 있다. 바로 이 4가지 판이 현단계 한반도의 지각변형을 주도하고 있다.

유라시아판과 태평양판이 서로 가깝게 다가선다는 것은 언젠가는 동해가 다시 닫힐 것을 시사한다. 더욱이 인도-오스트레일리아판이 북상하면서 유라시아판을 밀어붙여 그 귀퉁이에 있는 한반도를 오른쪽으로 진행하도록 힘을 가하고 있다. 인도판이 유라시아판에 충돌해 일본을 떨어뜨렸을 것이라는 설명과 같은 맥락이다.

하지만 이것은 과거 수천만년 동안 벌어진 판의 움직임이 앞으로도 지속될 것이라는 가정 아래에서 설명한 한가지 시나리오일 뿐이다. 언제 이런 일이 벌어질지 정확히 예견하기 어렵다. 일본 국립천문대가 발표한 지구위치정보시스템(GPS)을 분석해보면 최소한 1천만년 후까지 동해가 닫히는 ‘경향’이 계속되기는 하겠지만, 동해가 완전히 사라지는 일은 그때까지 벌어지지 않을 것으로 추측된다. 즉 1천만년 후에도 현재 판들 간의 ‘알력’은 비슷하게 유지될 것이며, 한반도의 모습은 외형상 크게 달라질 것이 없다(그림5).

그렇다고 안심할 수만은 없는 상황이다. 1천만년 후에 동아시아에 커다란 영향을 줄 수 있는 무시무시한 복병이 태평양판 안에 존재하기 때문이다. 태평양판의 서측부에는 약 1억2천만년 전 거대한 맨틀이 치솟아 만들어진 돌출부(Shatskiy Rise)가 있다. 한반도보다 조금 큰 규모다.

문제는 이 돌출부가 연간 약 10cm의 속도로 일본을 향해 돌진하고 있다는 점이다. 2차 대전 때 일본의 카미가제 특공대가 태평양의 하와이를 습격한 것과 정 반대의 상황이랄까. 이들 간의 거리는 불과 약 1천3백km 정도다. 그렇다면 1천3백만년 후부터 이 거대한 ‘해저잠수함’이 일본과 부딪히게 된다. 일본은 물론 한반도를 포함한 동아시아에 일대 지각 변동을 일으킬 것이 당연하다. 예를 들어 한반도 동해안에는 현재보다 훨씬 강력한 지진이 일어날 것이며, 화산 활동도 활발하게 전개될 것이다. 현재의 일본과 비슷한 상황이 벌어지는 것이다. 또 돌출부의 밀어붙이는 힘 때문에 동해는 정상 속도에 비해 빨리 닫힐 가능성이 커진다.

지금보다 훨씬 무더워질지도

1천만년 후 한반도에 영향을 미치는 또다른 변수는 인도-오스트레일리아판이다. 이 판은 현재 동남아시아 군도들을 연간 약 7-10cm 정도의 속도로 힘차게 밀어 붙이고 있다. 한 계산에 따르면 이 힘으로 동남아시아 군도가 일본 남단에 도착하는데 걸리는 시간은 약 5천만년 정도라고 한다. 이때 한반도는 중국과 함께 유라시아에서 약간 동쪽으로 밀려나겠지만, 태평양판의 저항에 부딪혀 결국 다시 유라시아판에 귀속될 가능성이 크다.

한편 1천만년 후 정도에 오스트레일리아는 적도 가까이까지 올라올 것이다. 이때 동남아시아 군도들의 간격이 조금씩 좁혀지면서, 서쪽으로 향하는 적도 해류의 흐름이 차단될 것으로 예상된다. 그렇다면 뜨거운 적도 해류가 역류해 한반도 근해까지 다가올지 모른다. 한반도가 현재보다 훨씬 무더운 아열대성 기후로 바뀔 가능성을 보여주는 것이다.

인도-오스트레일리아판과 태평양판, 동남아시아 군도의 계속되는 압축에 따라 오스트레일리아 위에 위치한 뉴기니아섬에 또하나의 히말라야가 탄생할 가능성이 있다. 또 현재의 추세대로라면 히말라야산맥이 지금보다 약간은 더 높아질 것이다. 이런 지형적 변화는 한반도를 비롯해 환태평양 지역 전체의 기후 구도에 일대 변혁을 가져올 것이다.

일본은 왜 가운데가 꺽여있을까 - 쌍부채꼴 모델에서 2단계 분리설로

지도에서 보면 일본 열도는 가운데가 움푹 꺼져있는 모습을 띠고 있다. 유라시아판에서 떨어져 나갈 때 어떤 일이 벌어졌길래 이런 모습을 가지게 된 것일까.

1980년대 일본 고베대학의 오토후리 교수는 ‘부채꼴 확장설’을 제시했다. 처음 일본 열도가 분리될 때 가장자리보다 가운데에 강한 힘을 받은 탓에 중심 부위가 꺽인 채 태평양을 향해 밀려나갔다는 설명이다. 이때 일본 열도의 북단과 남단은 각각 반시계방향과 시계방향으로 50도 정도 회전했다. 이 모습이 마치 부채를 펼치는 것과 비슷하다고 해서 이름이 붙여졌다. 오토후리 교수가 평소 즐겨 찾던 술집의 문이 양쪽으로 밀고 들어가는 형태였는데, 어느날 이 문을 보고 힌트를 얻었다고 해서 ‘bar-door’ 모델이라고도 불린다.

그런데 최근 필자는 또다른 모델의 가능성을 제시했다. 일본 열도가 일단 일직선으로 밀려내려오다 어느 순간 가운데가 굽기 시작했다는 ‘2단계설’이다.

1990년대 미국 남가주대학의 휼러 교수는 필리핀판에 대한 중요한 연구결과를 발표했다. 필리핀판이 시계방향으로 90도 가까이 회전하면서 북상했다는 주장이다. 회전 방향만 반대일 뿐 이동해온 경로나 회전하는 모습을 보면 태풍과 유사하다. 이 자료는 영국 런던대학의 홀 교수에 의해 더욱 정밀하게 검토됐다.

필자는 고지자기와 고생물에 대한 연구를 진행하며 일본이 2단계에 걸쳐 한반도에서 떨어져나갔다고 예측했다. 그런데 필리핀판에 대한 연구 결과가 커다란 도움을 제공했다. 즉 2천3백만년 전 일본 열도는 일직선 형태로 태평양을 향해 진행하다, 1천5백만년 전 필리핀판이 일본 서남쪽 일대(규슈)와 충돌을 일으켰다는 설명이다. 그 결과 충돌지점을 축으로 해서 일본 열도의 서쪽은 북상하고 동쪽은 남하하게 돼 현재와 같은 형태가 만들어졌다. 한국 울산 앞바다의 주름진 지층은 이때 규슈가 북상하면서 서로 만들어낸 작품이다.

동아시아는 본디 많은 지각 조각들이 모여 모자이크처럼 복잡하게 구성된 대륙이며, 이들 경계의 이음새는 흔히 화성암이나 변성암으로 용접돼 있다. 이 용접부는 덜 아문 상처와 같아서, 작은 충격에도 다시 떨어질 수 있다. 특히 4-5천만년 전에 있었던 태평양판의 운동 변화가 일본 주변부에 연약대를 만들었으며, 결국 2천3백만년 전 일본은 더이상 유라시아판에 붙어있지 못하고 태평양쪽으로 떨어져나간 것이다.