우리나라 최고의 관광지 제주도.신혼여행, 수학여행 등 많은 이가 한번쯤 찾아가본 곳이다.그리고 방문객은 제주도가 화산으로 형성된 지형임을 여러 곳에서 확인할 수 있다.하지만 제대로 아는 것이 얼마나 될까. 제주도 지질답사를 통해제주도 지질에 대한 상식을 뒤집어보자.
1 제주도에는 현무암만 있을까 화산과 무관한 퇴적층도 풍부
제주도를 다녀온 기념으로 사오는 물건 중 하나가 돌하루방이다. 육지의 장승과 비슷한 의미를 갖는 수호석인데, 돌하루방의 재료로 쓰이는 돌은 구멍이 숭숭 뚫린 현무암이다. 돌하루방뿐 아니라 밭 사이를 막는 밭담도 마찬가지로 검은 색의 현무암이다. 이처럼 제주도에는 육지에서 보기 힘든 현무암이 지천에 널려있다.
그런데 구멍이 있어야 현무암일까. 아니다. 구멍 없는 현무암도 있다. 어쩌면 구멍이 없는 현무암이 더 많을지 모른다.
현무암에 구멍이 생기는 이유는 흐르는 용암에 갇혀있던 기포 때문이다. 그러나 용암의 안쪽 부분이 굳어 생긴 현무암에는 구멍이 없다. 오랫동안 뜨거운 상태를 유지하기 때문에 굳기 전에 대부분의 가스가 빠져나간다. 바깥과 맞닿은 부분의 용암은 급히 식기 때문에 기공이 있는 현무암이 되는 것이다. 혹시 현무암에 대해 잘못 알고 있는 사람이 있다면 이 기회에 바로잡자. 용암의 안쪽 부분이 굳어 형성된 현무암에는 구멍이 없다는 사실을….
또하나 제주도 암석에 대한 잘못된 상식은 ‘화산폭발에 의해 형성됐기 때문에 제주도에는 현무암과 같은 화산암 종류만 발견된다’는 것이다. 과연 그럴까.
재미있게도 제주에서 퇴적암을 볼 수 있는 곳이 심심찮게 있다. 제주 남서쪽 모서리에 위치한 송악산을 찾아가보자. 여기는 우리나라 최남단 섬 마라도로 향할 때 찾아가는 곳이다. 송악산 해안가로 내려가보자. 해안 절벽을 살펴보면 퇴적층이 눈에 들어온다. 어떻게 형성된 것일까.
화산이 폭발할 때 용암과 함께 엄청난 양의 화산가스와 화산재가 공중으로 솟아오른다. 이들은 날아가거나 지표면을 따라 흐르면서 쌓여 퇴적층을 만든다. 바로 이것이 송악산 퇴적암으로 응회암이라고 한다. 응회암은 화산분출에 의해 형성됐지만 퇴적작용으로 쌓였고, 여러가지 퇴적구조를 가지고 있기 때문에 퇴적암으로 분류된다. 화산분출지역에는 화산암 외에도 퇴적암이 발견되는 것은 어찌 보면 당연한 일이다. 송악산 외에도 수월봉, 일출봉에서도 응회암을 쉽게 찾을 수 있다.
더욱 놀라운 사실은 화산활동과 무관한 퇴적층을 볼 수 있다는 것이다. 최고의 관광코스 서귀포 천지연폭포를 찾아가보자. 이곳의 주차장에서 해저유람선 선착장을 옆에 끼고 바다쪽으로 돌면 해안절벽이 보일 것이다. 바로 이곳에서 화산활동과 무관한 퇴적층을 볼 수 있다. 이 지층을 ‘서귀포층’이라 부른다. 천연기념물로 지정, 보호되고 있는 서귀포층에는 조개류를 포함해서 1백여종의 화석이 있다. 조개류 화석과 생물이 구멍을 파고 살았던 흔적도 찾을 수 있다. 이 사실은 서귀포층이 얕은 바다에서 형성됐다는 정보를 제공한다. 또한 이 시기 한반도가 어떤 환경이었는지에 대한 정보도 간직하고 있다. 서귀포층에 들어있는 화석생물 중 약 50%의 후손이 현재 대부분 먼 남쪽바다에 살고 있다. 이는 서귀포층이 쌓일 때의 바다가 지금보다 따뜻했음을 말해준다.
그렇다면 이 지층은 언제 생겨난 것일까. 수천년 전 제주도에 화산폭발이 끝난 다음에 생겨난 것일까. 아니다. 서귀포층은 지금의 제주도가 모양을 갖추기도 전에 형성됐다. 하지만 화산활동이 전혀 없던 시기에 쌓인 것은 아니다. 첫번째 화산활동 이후인 약 70만년 전쯤 형성됐다. 이것은 화석을 포함하는 퇴적층 아래가 현무암이라는 점에서 알 수 있다.
2 한라산이 유일한 화산이었을까 3백60여개에 달하는 기생화산
제주도는 거대한 한라산과 3백60여개의 오름이 있다. 이것과 관련해서 ‘설문대 할망’이라는 민간설화가 내려온다. 설문대 할망은 제주를 만든 여신이다. 그녀는 키가 작고 힘이 셌다고 한다. 할망이 삽으로 7번 흙을 파서 던졌는데, 그것이 바로 한라산이었다. 그리고 할망이 신고 다니던 나막신에서 떨어진 흙덩이리가 바로 수백개의 오름이 됐다는 얘기다. 이 외에도 제주의 형성과 관련된 신화와 설화가 여럿 전해진다.
오름은 기생화산을 뜻하는 제주방언이다. 기생화산은 한라산을 형성한 큰 화산 주위에 생겨난 작은 화산체다. 그런데 오름은 왜 이다지도 많은 것일까. 이것은 한번의 큰 화산폭발이 아닌 크고 작은 규모의 것들이 오랜 시간에 걸쳐 일어났음을 의미한다. 암석의 연대측정을 통해서 실제로 제주도의 화산활동은 약 1백20만-수천년 전에 일어났음이 확인됐다. 따라서 제주의 지형은 수많은 화산폭발로부터 생겨났기 때문에 복잡한 구조를 이룬다. 지질과학자는 특정 지층이 어느 화구로부터 분출돼 나와 형성된 것인지를 연구한다. 즉 화구의 위치를 찾는 것이다.
화구 위치에 대한 단서는 지층에서 찾는다. 제주 서쪽해안을 따라 비양도를 지나가다 만나는 작은 봉우리 수월봉을 찾아가보자. 이곳 입구에서 해안으로 가면 흙이나 자갈이 쌓여 형성된 퇴적층을 볼 수 있다. 70m 두께의 응회암으로 이뤄진 수월봉 퇴적구조다. 그런데 여기에는 꽤 큰 암석덩어리가 보인다. 이 암석덩어리는 화산이 폭발할 때 날아와 쌓인 화산자갈과 화산암괴다. 좀더 유심히 살펴보면, 무게 때문에 아래 지층이 휘어있음을 알 수 있다. 이런 구조를 ‘화산탄낭’이라고 한다. 이 화산탄낭에는 암석이 어느 방향으로부터 날아왔는지가 선명하게 남아있다. 때문에 이 암석이 화구 위치에 대한 정보를 담고 있다. 재미있게도 수월봉의 경우 그 방향이 제주도 안쪽이 아니라 해안 쪽인 것이다. 그렇다면 바다에서 폭발한 화산에서 날아왔단 말일까.
수월봉 앞 바다에는 바다 낚시터로 유명한 섬 차귀도가 보인다. 이 섬은 수월봉처럼 응회암 퇴적층으로 돼 있는데, 그 방향이 수월봉 응회암의 퇴적된 방향과 서로 반대다. 이것은 무엇을 의미할까. 화산이 분출하면 먼지나 재는 사방으로 퍼져나간다. 그러다 쌓여 굳어지면 응회암이 형성되는 것이다. 이때 산의 모양에 따라 응회암의 경사가 생긴다. 따라서 화구를 중심으로 단면을 잘랐을 때 양쪽의 퇴적방향이 정반대가 된다. 또한 화구에서 멀어질수록 화산먼지나 화산재의 입자 밀도가 감소하기 때문에 퇴적층의 두께가 가늘어진다. 수월봉의 경우에는 한라산쪽으로 두께가 가늘어진다(그림1).
이제 어떤 결론을 내릴 수 있을까. 수월봉과 차귀도는 같은 화산폭발로 형성됐다. 그리고 화구는 수월봉과 차귀도 사이의 바다에 위치한다는 것이다. 그러나 화구는 보이지 않는다. 어찌된 노릇일까. 오랜 세월 동안 해수의 침식으로 화산체의 중심부가 사라진 것이다.
3 지하수가 풍부한 이유 물 저장하는 퇴적층 덕택
제주도의 연평균 강수량은 1천8백mm로, 육지보다 6백mm가 더 내리는 한반도 최고의 다우지역이다. 그러나 1970년대까지만 해도 제주도는 물이 귀한 곳이었다. 비가 와도 금세 지하로 스며들기 때문이다.
땅으로 스며든 물은 해안가에서 용천수로 솟아오른다. 제주 마을이 해안을 중심으로 형성된 까닭이 바로 이것이다. 이처럼 독특한 자연환경으로 인한 제주 특유의 유물이 있다. 아낙네들이 우물에서 집까지 물을 길어 나르는 물통인 물허벅이 그것이다.
그러나 이제는 그 같은 정겨운 모습을 보기가 쉽지 않다. 민속박물관에나 가야 아낙네가 물허벅을 이고 있는 모습의 모형을 볼 수 있을 뿐이다. 더이상 제주는 물이 귀한 곳이 아니기 때문이다. 막대한 양의 지하수가 지하에 분포한다는 사실을 알고 1970년대부터 개발에 들어간 것이다. 그래서 지금은 오히려 물이 풍부해 다른 지역으로 팔 정도다. 어떻게 가능한 일일까.
먼저 빗물이 지하로 스며드는 이유를 알아보자. 구멍 뚫린 현무암이 제주 전체를 덮고 있기 때문일까. 아니다. 현무암이 구멍 뚫렸다고 물이 지하로 스며들어가는 것은 아니다. 현무암의 구멍이 서로 연결돼 있지 않아서 결코 이 역할을 담당하지 않는다.
그럼 무엇 때문일까. 바로 제주도 지표면에 갈라진 틈, 절리 때문이다. 특히 수직방향으로 틈이 형성돼 있어 더욱 쉽게 물이 지하로 내려간다. 이렇게 절리를 따라 제주 땅 밑으로 들어간 물은 어떻게 될까. 해수면과 비슷한 위치에 다다를 때까지 계속 수직으로 하강한다. 이때 물은 용암동굴을 지나가기도 한다. 그리고 응회암과 같은 퇴적층을 만나 잠시 머물기도 한다.
그러다가 해수면보다 조금 높은 위치에서 물은 이전보다 훨씬 두꺼운 퇴적층을 만난다. 여기서부터는 물은 퇴적층에 흡수돼 저장된다. 퇴적층은 물을 함유할 수 있어 저장고 역할을 한다. 제주 지하수의 비밀은 바로 여기에 있다. 충분한 양의 지하수를 저장할 수 있는 퇴적층이 해수면 근처에서부터 발달돼 있기 때문이다.
따라서 제주에 지하수가 있다는 것은 단순히 제주도의 땅 속이 현무암으로만 이뤄지지 않았다는 것을 보여준다. 현무암층 사이에 응회암이나 퇴적층이 있기 때문에 지하수가 존재할 수 있다. 또한 해수면 근처의 높이에서부터는 더욱 퇴적층이 많기 때문에 많은 양의 물이 보존되는 것이다. 현무암만 있었다면 결코 제주에서 지하수를 찾을 수 없다. 지하수가 분포하기 시작하는 땅속의 경계인 지하수면이 해수면보다 약간 높이 위치한다. 해안가에 용천수가 존재하는 이유다.
4 왜 폭포는 서귀포 근처에만 분포할까 솟아오른 섬의 남서지역
제주 관광객들은 제주시가 있는 북쪽 지역보다 서귀포가 있는 남쪽 지역을 주로 돌아다닌다. 특히 중문단지에서 서귀포까지 제주 남서쪽 지역이 최고 관광코스다. 이 지역에만 주로 나타나는 절경이 있기 때문이다.
그 중 하나가 폭포. 천지연, 정방, 천제연 제주 3대 폭포가 모두 제주 남서쪽에 위치한다. 왜일까.
당연한 말이겠지만 폭포가 있는 곳에는 반드시 절벽이 있다. 그렇다면 남서쪽에만 절벽이 있을까. 맞다. 제주도 남서쪽 지방은 전체적으로 약간 솟아올랐다. 좀더 학문적으로 표현하면 융기한 것이다. 이것이 이 지역에 폭포가 있는 이유다. 그러나 폭포는 절벽만이 있다고 다 되는 것은 아니다. 물이 흘러야 자고로 폭포인 것이다.
하지만 제주도 지표에서는 물이 귀하다. 지하로 스며들기 때문에 계곡은 비가 올 때만 물이 흐른다. 그렇다면 폭포로 흘러내는 물은 어디에서 생겨났을까. 바로 지하수가 폭포 위쪽 지역에서 솟아오른 것이다. 제주 폭포는 지하수인 셈이다.
한편 융기로 인해 아름다움 절경을 보여주는 곳도 있다. 중문관광단지를 지나 서귀포방향으로 가다 대포동이라는 해안마을을 찾아가보자. 이 마을에서 서남쪽으로 농로를 따라 6백여m쯤 들어가면 소나무 사이로 놀라운 전경이 나타난다. 제주 사람들이 지삿개라고 부르는 곳이다.
마치 성의 기둥처럼 생긴 오각이나 육각의 돌기둥 절벽이 눈에 들어온다. 이런 지형을 주상절리라고 부른다. 어떻게 이런 모양이 생길 수 있을까. 화산암은 마그마가 지표에서 굳어진 것이기 때문에 급속하게 냉각돼 암석으로 변한다. 이런 변화는 암석 내에 수직 방향의 틈을 발달시킨다.
따라서 화산암에는 주상절리가 잘 발달하며, 우리나라에서는 화산암이 많이 분포하는 제주도, 울릉도, 연천 지역에서 주상절리를 많이 관찰할 수 있다. 제주에서는 지삿개 외에도 산방산, 한라산, 정방 폭포, 화순해수욕장 주변에서 볼 수 있다. 하지만 지삿개의 주상절리가 더 분명한 형체를 드러내고 있다.
그런데 지삿개의 주상절리는 이 지역이 융기했다는 것과 무슨 관계가 있는 것일까. 지삿개 주상절리는 융기지형과 바닷물의 침식작용에 의해 형성된 작품이라고 할 수 있다. 만약 이곳이 융기하지 않았다면 지삿개의 절경은 보지 못했을지도 모른다.
이 지역이 융기해 절벽을 이룬 후 오랜 세월동안 바닷물의 침식작용을 받아 지금과 같은 아름다운 자연의 경관을 이루게 됐다. 만약 북쪽 지역이 융기했다면 마찬가지로 그 지역에서도 폭포와 주상절리를 볼 수 있을 것이다.
박정웅 교사의 제주 지질답사 가이드
제주도 민속자연사박물관
제주 지질답사의 첫 방문지. 자연사 전시실, 민속 전시실, 야외 전시실로 구성돼 있다. 특히 자연사 전시실을 방문하면 제주도의 형성과정, 지질암석, 해양식물, 동물, 식물 등을 한눈에 볼 수있다. 또한 야외전시장에는 삼다 중 하나인 돌이 전시돼 있다. 입구에 있는 커다란 구멍이 뚫린 현무암은 안내판에 쓰여진 것과는 달리 용암이 흐를 때 가스가 들어있는 것이다(안내판에는 용암수형이라고 쓰여 있음). 작은 용암동굴이라
고 생각할 수 있다.
수월봉
수월봉에서 차귀도라는 섬이 보인다. 수월봉과 차귀도는 하나의 화구로부터 형성된 것이다. 이를 수월봉 해안가로 내려가면 확인할 수 있다. 화산먼지와 화산재가 쌓여 생긴 퇴적층인 응회암을 관찰할 수 있다.
한라산
한라산은 동서로 길고 남북으로 짧다. 매우 완만한 편으로, 경사가 동서의 경우 3-5˚, 남북의 경우 5-7˚다. 그런데 아래쪽과 위쪽의 경사 차이가 심하다. 완만하던 것이 해발 1천2백m에서 정상까지는 경사가 20˚이상으로 급하다. 이것은 한라산을 형성한 화산폭발의 전기와 후기 유형이 다르기 때문이다. 전기에는 용암의 흐름이 빠른 화산이 폭발해서 완만한 경사를 이루는 지형이 생겨났다. 이런 화산을 순상화산이라고한다.
후기에는 용암의 흐름이 느린 화산폭발이 있었다. 이를 종상화산이라고 한다. 이 때문에 한라산의 꼭대기는 화구를 중심으로 경사가 심한돔 형태의 지형이다.
산방산
돔 모양으로 종상화산으로 형성된 것. 산방산은 약 70만년전에 형성된 화산으로 제주도에서는 나이가 꽤 많은 암석에 속한다. 남쪽 사면을 자세히 살펴보면 벌집모양의 구명과 암석의 수직방향으로 기둥모양의 틈이 발달돼 있는 것을 확인할 수 있다. 벌집모양의 구멍은 타포니라고 불리는데, 풍화작용으로 생긴 구멍이다. 기둥모양의 틈은 마그마가 지표에서 굳어져 급속하게 냉각돼 생긴 주상절리이다.
마라도
대한민국 최남단. 검은 색깔의 현무암으로만 돼있다. 현무암 절벽을 자세히 보면 여러 켜의 현무암층이 보인다. 현무암층 사이에 노랗게 보이는 얇은 층은 용암류가 흐르지 않았던 시간에 풍화작용이 있었음을 나타낸다. 또 해식 동굴이 몇개 보인다. 마라도는 역시 3백60여개의 기생화산 중 하나다.
지삿개
현무암 주상절리로 유명한 곳. 해식절벽에는 기둥모양으로 쪼개진 현무암이 분포하며, 주상절리가 수직을 깎인 단면에는 육각형 모양의 절리의 단면이 잘 나타난다. 주상절리가 수백m 길이로 펼쳐진 이곳은 필자가 권하는 제주도 제1경이다.
천지연폭포
제주 남서부 지역의 융기로 인해 형성된 폭포. 흐르는 물은 상류로부터 흘러서 내려온 것이 아니라 지하수다. 해안가로 돌아가면 바다화석이 있는 퇴적층인 서귀포층을 볼 수 있다. 서귀포층에 들어있는 패류화석, 생흔화석, 퇴적구조 등을 주의깊게 관찰해보자. 주변에 떨어져 있는 구멍이 없는 현무암을 관찰하는 것도 중요하다. 현무암에 깨알 만한 크기의 광물은 대개 휘석 결정이다.
만장굴
제주도 대표적인 용암동굴. 만장굴은 길이가 10여km지만 약 1km만을 관광객에게 개방한다. 석회동굴과는 달리 비교적 단순하고 큰 편이다. 용암동굴 안에는 용암이 지나간 흔적이 다양하다. 용암선반, 용암유흔, 용암 언덕, 용암 종유석, 용암석주 등이 있다. 용암이 흐른 방향을 알려주는 새끼구조가 여러 군데 발달돼 있다. 주로 만장굴 내부와 만장굴 입구에서 관찰할 수 있다.
사라봉∙별도봉 산책로
제주 시민의 아침 산책로. 제주 땅 속 깊은 곳에 어떤 종류의 암석이 있는지를 알수 있는 곳이다. 별도봉 북쪽 해안에는 검은 색의 현무암 사이에 크고 작은 흰색 암석 덩어리가 흩어져 있다. 이것은 한반도에서 흔히 있는 화강암이다. 화강암은 커다란 하얀 색의 장석과 무색의 석영, 까만 흑운모로 이루어져 있다. 땅 속 깊은 곳의 암석을 지표면에서 볼 수 있는 이유는 마그마가 지표로 분출할 때 함께 뜯겨 올라왔기 때문이다.
우도
제주에서 가장 큰 섬으로 소가 길에 누워있는 모습과 닮았다고 해서 붙여진 이름이다. 우도에는 하얀 색깔의 해안이 있다. 이 해안은 모래와 작은 자갈 크기의 산호 부스러기가 모여 이뤄진 우리나라 유일의 산호 해수욕장이다. 이곳의 바닷물은 에메랄드빛으로 매우 창백한 푸른색을 띤다. 우도에는 우도팔경을 안내하는 버스를 타고 여행하는 것도 좋다. 친절한 버스운전기사가 들려주는 재미난 이야기를 듣다보면 금방 시간이가버린다.
성산 일출봉
대표적인 제주도 화구 중 하나. 최고 정상은 1백92m이고 분화구내의 최저고도는 98m다. 폭발적인 화산활동으로 형성됐다. 해안가로 내려가면 퇴적층을 자세히 볼 수 있다. 일출봉에 올라 한라산 방향으로 아래 지형을 살펴보면 좁은 모래톱 모양의 지형이 눈에 들어온다. 육계도라고 불리는 곳이다. 만약 육계도가 없었다면 일출봉은 섬이 됐다.
