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이웃집과학자

한반도 최초 운석충돌구 발견

By 이웃집과학자

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백악기 후반에 집중적으로 발생한 운석충돌은 공룡의 대멸종과 더불어 지상 생물의 주인공으로 포유류가 등장하게 된 생물학적 거대사건이자 한반도 역사에서는 미스터리로 남아있습니다. 그동안 밝혀지지 않던 한반도의 운석충돌구에 대한 직접적인 증거를 한국지질자원연구원 연구진이 규명했습니다.

적중-초계분지 (대암산 정상에서 촬영) 및 운석충돌 증거

출처KIGAM

한국지질자원연구원(KIGAM) 국토지질연구본부 지질연구센터 연구팀은 올 1월부터 경남 합천군에 위치한 약 7km 직경의 적중-초계분지의 현장조사와 분석을 실시했고 그 연구 결과 한반도 최초 운석 충돌구를 발견했습니다. 해당 연구는 'Gondwana Research'에 게재됐습니다.


한반도 최초 운석 충돌구

적중-초계 분지 위치(A, B) 및 시추 지점(C, D).

출처KIGAM

적중-초계분지는 한반도 남동쪽에 위치한 약 7km 직경의 독특한 그릇모양의 지형입니다. 그동안 운석충돌의 흔적이 여러 차례 발견됐으나, 직접적인 증거를 찾지 못해 국내외 지질학계의 숙원으로 남아 있었습니다.


적중-초계분지에서 회수한 시추코어 사진 (지하 142m까지 시추).

출처KIGAM

연구팀은 분지 내에서 깊이 142m 시추코어 조사와 탄소연대측정 결과를 통해 적중-초계분지가 운석충돌에 의해 약 5만 년 전에 생성된 한반도 최초 운석충돌구임을 밝혀냈습니다. 연구 결과, 분지 중앙의 142m 퇴적층은 크게 3개의 퇴적층서 단위로 구분됐습니다.


△코어 상부(0~6.2m)에 있는 토양 및 하천퇴적층

△ 6.2~72m의 세립질 실트 점토의 엽층리를 포함하고 있는 호수퇴적층

△ 72~142m에서 발견된 충격각력암층


운석이 충돌할 때는 강한 충격파가 일어나 지하에 거대한 웅덩이를 형성합니다. 이 때 발생한 충격파의 영향으로 기존 암석과 광물 속에 충격변성에 의한 흔적(shock-metamorphic effects)이 남습니다. 이러한 흔적에 대한 암석학․지구화학적 변형구조 추적으로 과거에 운석충돌이 있었는지를 판별할 수 있습니다.

운석충돌 시 발생하는 강력한 충격파 영향으로 만들어지는 석영 내의 평면변형구조. - 평행하게 길게 늘어선 홈처럼 보이는 흰색 선들(붉은색 화살표 방향).

출처KIGAM

연구팀은 적중-초계분지의 퇴적층 분석을 통해 운석충돌에 의한 고유한 충격파로 만들어지는 미시적 광물 변형증거와 거시적 암석변형을 확인했습니다. 시추코어 142m 충격각력암층에서 발견된 사암의 석영광물입자에서는 충격파로 만들어진 평면변형구조가 미시적 증거로 확인됐습니다.


운석충돌 시 발생하는 강력한 충격파 영향으로 만들어지는 shatter cone 구조 (정점에서 방사상으로 홈이 나 있는 운석충돌 원뿔구조(암)).

출처KIGAM

130m에서는 셰일암석에 충격파로 형성된 원뿔형 암석 구조(shatter cone)가 거시적 증거로 발견됐습니다. 특히 동아시아 지역에서는 처음으로 발견된 거시적 증거이기에 매우 의미있다고 할 수 있습니다. 분지의 호수퇴적층 속에서 발견된 숯을 이용한 탄소연대측정 결과는 적충-초계분지의 운석충돌이 약 5만 년 전에 발생했을 가능성을 보여줍니다.


현재 전세계에 공식적으로 인정된 운석충돌구는 200여개입니다. 적중-초계분지는 동아시아 지역에서는 2010년에 발표된 중국의 슈엔 운석충돌구(Xiuyan crater) 이후로 2번째입니다. 

슈엔 운석충돌구(Xiuyan crater)

운석충돌구는 직경 약 1.8km로 110m 시추코어를 확보해 연구를 진행했습니다. 106m 퇴적층에서 발견된 호성퇴적물(황토층)의 연대측정 결과 약 5만 년 전 이상, 즉 더 오래전에 운석충돌이 있었다는 결론을 내고 있습니다.

제1저자인 임재수 박사는 "그동안 지질학계의 미스터리로 남아있던 적중-초계분지가 한반도 최초 운석충돌구로 확인돼 연구자로서 보람을 느낀다"며 "앞으로 추가 연구를 통해 적중-초계분지의 운석충돌 시기에 대한 정확하고 명확한 규명을 위해 최선을 다하겠다"고 밝혔습니다.

운석 충돌 시 발생 에너지 어마어마해...

출처AdobeStock

한편, 참고로 기존 연구에 따르면, 약 직경 2km 운석충돌구는 약 100m 직경의 운석이 떨어져서 만들어진다고 주장합니다. 또한 그 에너지는 1908년 샌프란시스코 대지진 (M=8.4) 때의 발생 에너지와 같다고 제시하고 있는데요. 적중-초계분지의 운석충돌구 직경을 4km로 가정하면, 직경 약 200m 크기의 운석이 떨어진 것으로 볼 수 있습니다. 이 때 발생하는 에너지는 1,400MT(메가 톤, TNT)에 해당하는데 1980년 세인트헬렌스 화산 폭발 당시 발생한 총에너지와 맞먹는다고 합니다.


##참고자료##

  • Lim, Jaesoo, et al. "First finding of impact cratering in the Korean Peninsula." Gondwana Research (2020). 


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