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| 제주 중문 · 대포해안 주상절리대 | 경주시 양남 주상절리군 |
1. 개요
주상절리(柱狀節理, columnar joint)는 암석에 발달하는 절리 중에서, 일련의 절리면이 교차하면서 암석이 기둥 모양으로 구분되어 있는 것 혹은 그러한 구조를 만든 절리면을 말한다. 암석이 결과적으로 다각형 기둥 모양이 열주하여 있게 보여 이러한 이름이 붙었다.이론상으로는 벌집처럼 원형으로 수축하면서 깔끔한 6각기둥 모양으로 되지만, 실제로는 3~7각형의 다양한 기둥들이 만들어진다. 기둥의 직경은 작게는 수 센티미터 크기밖에 안되지만 크면 미터 단위이기도 하다. 기둥의 높이 역시 수 미터에서 백 미터 규모까지 다양하게 나타난다.
주상절리가 만들어지는 이유는 급격한 온도 변화에 의하여 마그마의 외부 표면이 급속도로 식어서 굳으면 내부의 마그마는 외부의 굳어진 벽을 뚫지 못하고 그대로 굳어지면서 수축하고, 이 때 상하 방향은 중력 때문에 길이를 유지하지만 좌우 방향은 잡아 줄 힘이 없어 수축하면서 갈라지기 때문이다.
2. 형성
주상절리는 한 눈에 보아도 특이한 지질 구조이기 때문에 전 세계 이곳저곳에서 기암괴석으로 간주되었다. 그렇지만 현대적인 논의가 된 것은 아일랜드 북단에 있는 주상절리의 형성 원인에 대한 것이었다. 당시에는 암석이 물에서 만들어진 것인지, 고온에서 만들어지는 것인지에 대한 논쟁이 있었다. 주상절리의 독특한 모양은 암석이 물에서 결정화된다는 이른바 수성론에 힘을 실어주기도 했다.그러나 지질학의 발전으로 오늘날 주상절리의 형성 원인은 많은 사람들에게 잘 알려진 상식이 되었다. 주상절리는 뜨거운 용암이나 갓 퇴적된 뜨거운 화산재 등이 급격하게 식으면서 만들어지는 균열이다. 퇴적된 화산재가 무척 뜨거워서 그 퇴적층에 주상절리가 발달하는 경우도 있는데, 일반적으로는 두터운 용암류가 식으면서 만들어진다. 지질학적으로 절리라는 것은 암석이 완전히 식은 뒤 지표로 올라오면서 부피 팽창, 즉 풍화의 과정에서 만들어지는 2차적인 구조임을 고려할 때, 주상절리는 절리 중에서도 그 형성 과정이 특이한 편에 속한다.
뜨겁게 흐르거나 쌓인 화산암(쉽게 용암이라 하자)이 주변의 차가운 환경(공기)와 만나게 되면 표면부터 식게 된다. 그런데 이 용암이 내부에서 딱히 많이 흐르고 있는 게 아니라서 단순히 껍질만을 만들고 끝나는게 아니라면, 식으면서 만들어지는 균열이 하부 층으로 전파된다. 아래로 전파된 균열은 하부층의 열기가 빠져나가는 걸 돕고, 그렇게 되면 또 수축이 일어나면서 한층 더 아래로 전파한다. 전파가 단계적이므로, 아주 이상적인 주상절리는 끌 무늬(chisel mark)라고 표현하는, 일련의 수평면에 대한 계단 형식의 표면이 발달한다. 물론 물리적 조건에 따라 끌 무늬가 아닌 물결 무늬가 나타나기도 하고, 아예 깨끗하게 정의되는 평면이 발달하기도 한다.
이러한 절리면이 서로 교차하면서 다각형의 기둥 모양이 구축된다. 육각형이 대부분인 이유는 구조상 응력이 강해지기 때문. 이런 구조를 허니 페이퍼 또는 허니콤이라고 하며, 이름을 보듯 벌집과 같은 구조이다. 이 균열의 발달 원리를 잘 생각해보면, 두꺼운 용암류에서는 공기와 접촉하는 상부 말고도 지면과 접촉하는 하부에서도 주상절리가 발달할 수 있다는 걸 알 수 있다. 그래서 잘 발달한 현무암질 용암류의 절리 구조는 상층과 하부에 각각 주상절리층이 분포한다.
또한 균열이 차가워진 암석의 수축이 일어나면서 전파되는 형식이라는 점을 생각해보면, 균열의 발달 방향이 등온도선에 수직으로 발달할 것이라는 점도 알 수 있다. 그래서 주상절리는 중력에 대한 방향은 별로 의미가 없으며, 용암이 식을 당시 등온도면이 어떻게 분포했느냐가 중요하다. 예컨대 용암이 특정한 계곡 모양의 채널을 따라 이동했다면, 그 채널의 벽면에는 수평한 방향으로 발달한 주상절리를 발견할 수 있다. 또한 특정 균열이 특히 강하게 발달하여 그곳으로 열기가 잘 빠져나가면, 균열의 끝단으로부터 방사상으로 발달하는 주상절리도 볼 수 있다.
주상절리를 아이들에게 설명하는 동영상: 네이버 지식백과 EBS 동영상
3. 대한민국의 주상절리
대한민국에는 화산지형인 제주도[1]와 울릉도, 한탄강 일대[2], 광주광역시, 울산광역시, 포항시, 경주시, 고성군 등에 주상절리가 분포하고 있다. 대부분 국가지질공원으로 지정되어 있다.- 포천 한탄강 멍우리 협곡(명승 제94호)
- 포항 달전리 주상절리(천연기념물 제415호)
- 문섬, 범섬 천연보호구역(천연기념물 제421호) : 서귀포 앞바다에 떠 있는 무인도 문섬과 범섬에서도 주상절리를 볼 수 있다.
- 한탄강 대교천 현무암 협곡(천연기념물 제437호)
- 제주 중문, 대포해안 주상절리대(천연기념물 제443호)
- 무등산 주상절리대(천연기념물 제465호) : 서석대(1,100m)와 입석대(1,017m)가 바로 이것이다. 해발 1000m가 넘는 내륙 고지대에 위치한 두께가 약 100m의 커다란 주상절리라는 점에서 특이한 사례이다. 참고로 바위로 뒤덮여 있는 산등성이인 너덜은 주상절리가 풍화되어 무너져내리면서 생긴 지형이다. 한국에서 발견되는 주상절리 중 단연 최대 크기이며, 성분도 석영안산암질이라 무척 특이한 사례이다.
- 경주 양남 주상절리대(천연기념물 제536호) : 다른 지역과 다르게 주상절리가 부채꼴 모양으로 퍼져 있다. 부채꼴 모양이 가장 잘 보이는곳에 전망대도 설치해놨다.
- 포천 한탄강 현무암 협곡과 비둘기낭 폭포(천연기념물 제537호)
- 포천 아우라지 베개용암(천연기념물 제542호)
- 강동 화암 주상절리(울산광역시 시도기념물 제42호)
- 2016년 4월 고흥군의 한 골재 채취장에서 채취 도중 대규모의 주상절리대가 새로 발견되었다고 한다. 동영상 리포트가 포함된 KBS 보도 약 100미터대의 수직/방사형 복합체로서 세계에서도 드문 사례라고. 다만, 지역이 채취장이라 훼손 우려가 높은데, 아직까지 확인된 바가 없다.
4. 해외의 주상절리
북아일랜드에 있는 주상절리 자이언트 코즈웨이(Giant's Causeway). 과거 거인들이 만든 길이라는 미신이 있었기에 이런 이름이 붙었다. 레드 제플린의 5집 Houses of the Holy의 앨범 아트를 촬영한 장소이기도 하다. 그리고 아이슬란드에도 주상절리가 많다. 대표적으로 레이니스파라.
5. 여담
치열이 비뚤거리는 모양을 주상절리에 비유하곤 한다.[1] 특히 주상절리를 떠올릴 때 한국인들은 제주도에 있는 주상절리를 떠올리는 경우가 많을 것이다.[2] 이 지역에 용암대지가 형성되어 있다는 것을 고려한다면 주상절리가 있는 건 당연하다. 뜬금없이 한탄강이 나온다고 당황하지 말자.