Do Tsunamis Come in Super-size? (쓰나미는 초대형 규모로 나타나는가?)

by William A. Hoesch and Steven A. Austin - IMPACT No. 382 April 2005

감자튀김 같은 패스트푸드 음식(consumables)은 ‘초대형 사이즈’로 나오는 것으로 알려져 있다. 할리우드 영화에서는, 쓰나미도 그렇게 나온다. 그러나 과거에 초대형 규모의 쓰나미에 대한 과학적 증거가 있는가? 인도양의 비극은 이러한 커다란 해파가 지구상의 가장 심각한 자연재해 가운데 한 자리를 차지했다는 사실에 관심을 일으켰다. 물은 압축될 수 없기 때문에, 해양저에서의 교란(disturbance)은 표면파(surface wave)를 일으킨다. 깊은 물에서는 그러한 파가 시속 800km의 속도(파속; celerity--고여 있는 물에서 미약한 교란에 의해 전파되는 작은 표면파의 전파 속도)로 전파되는데, 깊은 해양을 가로질러 지나갈 때는 거의 감지되지 않는다. 그러나, 수심이 얕아짐에 따라 파 에너지(wave energy--수면에 일어나는 파도가 가지고 있는 에너지)는 더 작은 물기둥으로 채워지게 되고, 파도는 느려지거나 ‘여울로 되어(shoal)’ 그것은 무시무시한 크기가 된다.

2004년 인도양의 쓰나미

그 격변은 수마트라 해안가의 수심이 깊은 순다 해구(Sunda Trench)에서 발생한 규모(magnitude) 9.0의 지진과 더불어 2004년 12월 26일에 시작되었다. 3-4분 이내에, 1,200km 길이의 파열(rupture)이 해양저를 갈랐고, 길이는 대략 캘리포니아정도이며 폭은 그 반정도 되는 지역이 약 2미터 가량 수직으로 이동되었다. 그와 관련된 일(work)이 쓰나미로 전달된 에너지의 척도이다. 이 경우에, 그것은 히로시마 규모의 원자폭탄 약 100개와 맞먹는다.¹⁾

진앙지(epicenter) 바로 동쪽에 수마트라 아체도(Aceh province)의 해안선이 위치하고 있는데, 그곳에는 해수면 위로 30미터 높이(10층짜리 건물 높이)의 급상승하는 파도가 덮쳤다. 인도양을 가로질러, 스리랑카 해안에서는 10미터 높이에 달하는 파괴적인 파도가 밀어닥쳤다. 할리우드 영화에 나오는 가파르게 말려 올라간 파도가 장관으로 보일지는 모르나, 일반적으로 그것은 사실이 아니다. 오히려 쓰나미는 물의 고원이 앞으로 진행하는 것과 같으며, 파면(波面; wave front)의 모양은 대개 그 뒤를 따라오는 물의 양에 비하면 보잘 것 없는 편이다. 해안으로 밀려드는 파도와 밀려나가는 파도 모두 다 특이한 퇴적물(sedimentary deposits)을 만드는 지질작용을 한다.

지진에 의해 발생된 파

쓰나미를 일으키는 메커니즘으로는 주로 다음의 네 가지가 있다(다른 것도 있을 수는 있다). 즉, 지진, 산사태, 화산, 혹은 외계물질의 충돌(extraterrestrial impact). 인도양 쓰나미는 지진에 의해 유발된 종류의 예인데, 그런 경우는 이전에도 많이 있었다. 1775년에, 규모 8.7로 추정되는 지진에 뒤이어 커다란 파도가 포르투갈의 리스본을 강타해서 국가의 선적 산업(shipping industry)과 해군을 밤사이에 황폐하게 만들었었다. 또, 순다 해구와 매우 유사한 심해 해구가 지진에 의해 활성화되어 워싱턴-오레곤 해안 위에 올라앉은 것으로 보이기도 한다.²⁾ 지질학자들은 태평양 북서쪽의 연안 소택지(coastal marshes)에서 지난 수백 년에 걸쳐 몇 번의 쓰나미 타격에 대한 증거를 발견했다. 이 경우의 쓰나미는 그 크기가 2004년 12월 26일 인도양 사건에 필적했을 것이다.

대부분의 쓰나미를 유발하는 종류인 천발지진(shallow-focus earthquakes)은 규모와 에너지가 제한적인 것처럼 보인다. 반면에, 심발지진(deep-focus earthquakes)은 전적으로 다른 과정에 의해 유발된다. 감람석(olivine; 참고 1)과 같은 저밀도 광물(low density minerals)은 첨정석(尖晶石; spinel; 참고 2)이나 회티탄석(perovskite; 참고 3)과 같은 고밀도 광물로 변할 수 있는데, 이것이 광물의 부피를 갑작스럽게 바꾼다.³⁾ 이런 갑작스런 상변화(phase-change)로 인한 부피 감소는 엄청난 지진충격(seismic jolt)을 발생할 수 있다. 역사적인 심발지진은, 창세기 대홍수와 동반하여 일어난 전지구적인 판의 이동 이후에 남겨진 잔류응력(residual stresses)을 나타나는 것일 뿐이다. 이론적으로 전체 맨틀이 뒤집힌 이 시기 동안에 규모 13 이상의 지진의 지진이 일어났을 것이다.⁴⁾ 과거에 ‘초대형 규모’의 쓰나미를 유발시킨 메커니즘이 이 안에 들어 있다.

* (참고 1) 일반식 R₂SiO₂(R은 Mg, Fe 혹은 Ca)로 표시되는 사방정형에 속하는 광물족명.

* (참고 2) 무색, 적색, 청색, 황색, 홍색과 같이 다양한 색을 보이는 등축정계 광물군

* (참고 3) 흑색, 회흑색, 갈흑색, 적갈색의 단사정계 광물. CaTiO₃. D4.01, H5.5, S무색 내지 회색, 금강광택

산사태에 의해 발생된 파도

1929년에 인구가 희박했던 뉴펀드랜드 해안과, 1998년 파푸아뉴기니 북부 해안을 강타한 커다란 파도는 산사태에 의한 지질작용을 입증해주고 있다. 이들 쓰나미로 인한 산사태의 급경사면과 쇄설 퇴적물이 해양저에 위치해 있다.⁵⁾ 이와 같이, 과거의 쓰나미에 대한 증거는 해안선의 침식 흔적으로, 혹은 간접적으로는 거대한 산사태, 급경사면, 그리고 심해저에 놓여있는 퇴적물더미의 형태로써 발견할 수 있다.

산사태 퇴적물은 하와이군도 자체의 면적보다 5배나 큰 지역에 걸쳐 대부분 해수면 아래의 하와이 해령(ridge)을 덮고 있다.⁶⁾ 개개의 산사태는 크기가 17,000 입방 킬로미터 정도인 것으로 확인되었다. 해저지도에서 보면 그 퇴적물은 덩어리 모양으로 나타나는데, 그 모양은 1980년 세인트헬렌 산의 산사태가 남긴 것과 현저히 유사하며, 크기는 그것의 1000배가 된다. 이러한 산사태는 시속 100km 정도의 속도로 수면 아래를 이동한 것이 분명하며, 의심할 나위 없이 엄청난 쓰나미를 일으켰다. 그러나 그것들은 얼마나 컸을까? 라나이(Lanai) 섬의 현재 해수면에서 375미터의 높이에서 발견된 현무암 왕자갈(cobbles)과 산호초 퇴적물은, 최근에 수마트라를 강타했던 것보다 10배나 높은 파도가 하와이 산허리로 퇴적물을 휩쓸어왔다는 것을 입증한다. 뉴저지와 오레곤 두 지역의 앞바다에 있는 비슷한 산사태 퇴적물은 과거에 굉장한 쓰나미가 미국 대륙을 덮쳤었다는 것을 입증한다.⁷⁾

산사태에 의해 유발된 쓰나미 중 가장 큰 것은, 멕시코만을 둘러싸고 있는 전체 대륙붕(continental shelf)이 무너져서 그 지역을 가로지르는 200미터 이상의 쓰나미를 만들어냈을 때 발생한 것으로 나타난다.⁸⁾ 그렇게 넓은 지역을 가로질러 이러한 붕괴가 동시에 일어난 계기는 멕시코 유카탄 반도에 칙술루브(Chicxulub) 혜성이 충돌한 때문이라고 주장되었다. 북아메리카에서 가장 커다란 유전(oil fields) 중의 일부는 이 쓰나미에 의해 이동된 퇴적물 때문에 생겨났다.⁹⁾ 유전 지질학자들은 멕시코만 지역 내에 격변적인 지질현상이 있었다는 것을 진지하게 받아들인다.

화산붕괴에 의해 유발된 파도

커다란 복합 원추형(composite-cone) 화산체는 대개 분출 후에 안쪽으로 붕괴하면서 칼데라(caldera)라고 불리는 함몰지와 같은 화구(crater)를 형성한다. 만약 해수면 가까운 곳이라면, 금방 형성된 뜨거운 칼데라 속으로 해수가 갑자기 돌진하게 되어 강력한 쓰나미를 유발할 수 있다. 인도네시아의 순다 해협(Sunda Strait)에 있는 크라카토아 화산이 분출하여(1883) 남긴 화구는 약 5x6 km 정도이다. 이 칼데라에 해수가 갑자기 채워짐으로 말미암아 아마도 이웃한 해안선에 37미터 높이의 쓰나미가 덮쳐서 36,000명을 죽음으로 몰고 갔을 것이다. 에게 해(Aegean Sea)에 있는 산토리니 화산(Santorini Volcano)은 B.C. 1490년경에 폭발적으로 분출해서 크라카토아 붕괴 용량보다 10배가 넘는 약 8x11 km의 칼데라를 남겼다. 바다로부터 운반된 부석(pumice--담색의 다공질 유문질 암석으로서 물에 뜨는 암편. 경석은 동의어. 물에 뜨지 않는 분석(scoria)과는 구분) 퇴적물이 아나피(Anaphi) 섬 가까이의 해수면으로부터 250미터 높이에 있는 것과, 특이한 심해 퇴적물이 동부 지중해의 대부분을 가로질러 수십 미터 두께로 있는 것은, 둘 다 산토리니 쓰나미로 인한 것이다.¹⁰⁾ 전 지구적으로, 적어도 37개의 화산성 화구들이 산토리니와 크라카토아보다 10배 이상 큰 것으로 알려져 있으며, 이들 중 많은 것들이 해수면에서나 해수면 가까이에서 발견된다.¹¹⁾ 일부 초대형 규모를 포함해서 화산붕괴로 유발된 파도는 확실히 지구역사에서 주된 역할을 했다.

운석 충돌에 의해 발생된 파도

적어도 18개의 커다란 소행성(asteroid)이나 혜성(comet) 충돌 사건을 알려주는 화구와 화구로 추정되는 것들이 대륙 가장자리에서 발견되었다.¹²⁾ 역사적인 전례의 부족에도 불구하고, 충돌에 의해 초대형 규모의 가능성이 있는 쓰나미가 과거에 일어났다. 반경 90km인 체사피크만(Chesapeake Bay) 구조가 버지니아 북동쪽에 있는 400-500미터의 해안 퇴적물 아래에 놓여있다.¹³⁾ 지진파 영상을 보면 깊이는 그랜드 캐년 만큼 되고 둘레는 로드 아일랜드 주(Rhode Island)의 두 배가 되는 거의 원형의 화구를 나타낸다. 이렇게 순식간에 형성된 화구 속으로 세차게 흘러든 물이 초기 혹은 ‘최초의(primary)’ 높이가 500미터에 달하는 파도를 바깥쪽으로 유발했을 것이며, 이것은 애팔래치아 산맥의 구릉지대를 해수면 아래로 가게 한 것을 설명하는 모델이 된다.

대부분의 대륙이 아마도 노아의 대홍수 동안에 수면 아래에 있었을 때 훨씬 더 커다란 크기의 충돌이 덮쳤다. 남부 네바다에 있는 10,000평방킬로미터 지역을 가로질러, 붕괴된 석회암체와 다섯 개 정도의 점이층리(graded beds)가, 마치 거대한 쓰나미가 퇴적물을 크기별로 가려낸 것처럼 나타난다.¹⁴⁾ 중북부 아이오와에 위치한 만손 충돌(Manson impact) 구조도 역시 대륙이 수면 아래에 있었을 때 일어났으며, 광범위한 석회암 쓰나미 퇴적물과 관련이 있다.¹⁵⁾

쓰나미는 규모에 한계가 있는가?

우리의 푸른 행성에서의 삶은 인류 역사에 있어서조차도 초대형 규모의 쓰나미를 극복해야만 했었다. 과학은 이러한 사실을 밝혔다. 쓰나미 규모의 한계는 어느 정도인가? 어떤 고대의 책에는 다름과 같이 적혀있다. “노아 육백세 되던 해 이월 곧 그 달 십칠일이라 그 날에 큰 깊음의 샘들이 터지며 하늘의 창들이 열려”(창세기 7:11). 이 책에서는 해양저 교란의 날짜와 기간, 깊이와 범위를 알려주고 있으며, 선지자 모세와 주 예수 그리스도, 그리고 사도 베드로는 그것이 전 세계적이었다고 확언했다. 만약 이것이 정말로 시공의 역사 속에서 발생했다면, 가장 커다란 쓰나미를 만들어냈음이 분명하다. 아시아 남부 지역의 사람들이 인도양 격변으로 인한 피해로부터 정상으로 돌려놓는 동안, 아마도 성경의 이 구절에 대한 새롭고 독특한 관점을 발견할 것이다. 그들이 주 예수 그리스도 안에 있는 구원의 방주를 발견하게 되기를...