추가치-프린스 윌리엄 지형의 지질학: 알래스카의 텍토닉 퍼즐 탐구

추가치-프린스 윌리엄 지형은 북미에서 가장 매력적인 지질학적 이야기 중 하나를 대표합니다. 이는 남알래스카의 해안선을 따라 길게 뻗어 있는 대규모 축적 복합체로, 지구의 텍토닉 프로세스가 수백만 년에 걸쳐 알래스카의 풍경을 어떻게 극적으로 형성했는지를 보여줍니다.

이 복합체는 서쪽으로 슈마긴 제도에서 동쪽으로 야쿠타트에 이르기까지 약 600킬로미터에 걸쳐 있으며, 대략 50,000 제곱킬로미터의 험준한 산악 해안선을 포괄합니다.

추가치-프린스 윌리엄 지형의 지질학적 특성은 두터운 터비다이트 퇴적물, 멜랑주, 화산암으로 구성되어 있으며, 이는 고대 서브덕션, 판의 이동 및 대륙의 성장을 이야기합니다.

### 추가치-프린스 윌리엄 지형의 형성 과정

이 지형의 형성은 약 7500만 년에서 5000만 년 전의 후기 백악기에서 에오세 기간에 걸친 복잡한 지질학적 역사를 나타냅니다.

주요 성분은 해양 판이 서브덕션되며 긁어올린 엄청난 양의 퇴적물이 북미 대륙의 가장자리에 부가되는 과정에서 형성되었습니다.

이러한 퇴적물은 주로 심해 환경에서 발생하는 수중 산사태의 형태로 퇴적되었습니다. 시간이 지나면서 이 퇴적물은 변형되고 접히며 변성작용을 받았습니다.

그 과정에서 지질학자들은 300만입방킬로미터 이상의 부가된 물질이 생성되었다고 추정하고 있으며, 이는 지구상에서 가장 큰 축적 복합체 중 하나입니다.

### 터비다이트 퇴적물: 알래스카의 고대 수중 산사태

추가치-프린스 윌리엄 지형의 가장 두드러진 특징은 광범위한 터비다이트 퇴적물입니다.

이 암석들은 퇴적물로 가득 차 있는 흐름이 대륙 경사면을 따라 깊은 바다로 흐르며 형성된 독특한 층상 퇴적물입니다.

이 터비다이트들은 여러 가지 고전적인 퇴적 구조를 보여줍니다:

– 입자가 저쪽에서 고쪽으로 굵기가 점차 줄어드는 그레이드 베딩
– 플루트 캐스트와 다른 바닥 자국
– 사암과 셰일의 간헐적인 층상
– 후기 변형으로 인한 등축 접힘

이러한 터비다이트는 광범위한 지역에 걸쳐 일관성이 있으며, 이는 막대한 양의 물질이 긴 시간 동안 공급될 수 있는 거대한 퇴적원을 나타냅니다.

이 암석들은 프린스 윌리엄 사운드 전역에서 볼 수 있으며, 한눈에 보일 수 있는 레이어드 사암과 셰일로 가득 차 있습니다.

### 추가치-프린스 윌리엄 지형의 주요 구성 요소

지형은 암석 종류, 연대, 형성 과정에 따라 몇 가지 뚜렷한 구성 요소로 나눌 수 있습니다:

#### 1. 발디즈 그룹 (추가치 지형)

발디즈 그룹은 후기 백악기 동안 (약 7500만에서 6600만 년 전) 형성된 오래된 터비다이트 퇴적물로 구성됩니다.

이러한 암석들은 주로 다음과 같습니다:

– 리듬감 있는 층을 가진 사암과 셰일
– 간헐적인 혼합암층
– 소규모 화산 성분

발디즈 그룹은 슈마긴 제도에서 코디악 섬, 그리고 프린스 윌리엄 사운드까지 이어지며, 이 지역의 대부분의 기반암을 형성합니다.

#### 2. 오르카 그룹 (프린스 윌리엄 지형)

오르카 그룹은 팔레오세와 초기 에오세 기간 (약 6600만에서 5000만 년 전) 동안 형성된 젊은 터비다이트 퇴적물로 구성됩니다.

이 암석들은 발디즈 그룹과 매우 유사하지만, 몇몇 지역에서는 콘택트 단층으로 구분됩니다.

오르카 그룹은 다음을 포함합니다:

– 발디즈 그룹과 유사한 터비다이트 퇴적물
– 더 많이 발견되는 화산 성분, 포함된 베개 화산암
– 간헐적인 석회암 렌즈

발디즈 그룹과 오르카 그룹의 유사성은 많은 지질학자들로 하여금 이 두 그룹이 정말로 분리된 지형인지 아니면 단순히 동일한 축적 복합체의 다른 연대인지 의문을 제기하게 만들었습니다.

#### 3. 멜랑주 유닛

추가치-프린스 윌리엄 지형에는 멜랑주 유닛이 흩어져 있어, 다양한 암석 유형의 혼합물이 변형된 기질에 내재된 혼란스러운 혼합체입니다.

이 유닛에는 다음이 포함됩니다:

– 앵커리지 근처의 맥휴 복합체
– 코디악섬의 유약 복합체
– 동부 지역의 야쿠타트 멜랑주

이러한 멜랑주는 일반적으로 다음과 같은 블록을 포함합니다:

– 석회암
– 케르트
– 화산 암석
– 변성암

멜랑주는 해양 판이 대륙 지각 아래로 서브덕트되는 고도로 변형된 지역에서 형성되어 다양한 암석 유형의 혼란스러운 혼합물을 생성합니다.

#### 4. 블루슐리트 계통의 암석

추가치 지형 북쪽 경계, 특히 경계 범위 단층 근처에서는 블루슐리트 면류체로 이루어진 변성암의 노출이 드물게 나타납니다.

이들은 다음을 포함합니다:

– 리버티 크리크 블루슐리트
– 아이스버그 호수 블루슐리트
– 코디악 섬의 라스베리 슈타인

이 특별히 파란색으로 된 암석들은 서브덕션 존에서 일반적인 고압 저온 조건에서 형성되었습니다.

중요하게도 이 블루슐리트 유닛은 후기 백악기의 터비다이트와 연관된 것과 비교해 훨씬 오래된 (약 200에서 145백만 년 전) 것이며, 이는 지질학자들이 전통적인 추가치 지형의 정의를 재고하도록 이끌었습니다.

### 왜 지질학자들이 추가치-프린스 윌리엄 분류를 재고하고 있나?

최근 연구는 추가치 지형의 전통적인 정의에 도전하고 있습니다.

원래 지질학자들은 블루슐리트 유닛, 멜랑주, 터비다이트를 같은 지형으로 그룹화했습니다.

이것은 모든 전형적인 구성 요소를 포함했다고 생각되었기 때문입니다.

하지만 현대의 연대 측정 기법, 특히 더티리얼 지르콘 분석은 이러한 구성 요소 간의 상당한 연대 차이를 드러냈습니다.

블루슐리트 유닛의 연대는 쥐라기 시대 (약 200-145백만 년 전)이고, 멜랑주 유닛은 여러 연대를 포함하고 있지만 주로 후기 백악기와 관련이 있습니다.

터비다이트 퇴적물은 후기 백악기부터 팔레오세에 걸쳐 (약 7500만-5000만 년 전) 형성되었습니다.

이 연대 차이는 추가치-프린스 윌리엄 복합체가 단일 지형이 아니라 수십만 년 동안 복잡한 텍토닉 프로세스를 통해 나란히 위치한 여러 가지 뚜렷한 지형을 나타낼 수 있음을 시사합니다.

### 이글 리버 스러스트: 근본적인 경계로 제안되다?

일부 지질학자들은 전통적으로 인정된 경계 범위 단층보다 이글 리버 스러스트가 고대 블루슐리트-멜랑주 집합체와 젊은 터비다이트의 근본적 경계를 나타낼 수 있다고 제안하고 있습니다.

이 재해석은 이러한 암석들이 어떻게 조립되고 대륙에 부가되는지가 이해하는 방식을 크게 변화시킬 수 있습니다.

### 근처의 트렌치 플루톤은 어떻게 이 지형과 관련이 있나?

추가치-프린스 윌리엄 지형의 또 다른 흥미로운 측면은 축적 복합체를 관통하는 플루톤 암석의 존재입니다.

사낙-바라노프 벨트는 터비다이트 퇴적물에 가로질러 솟아 있는 일련의 화강암 침식체로, 그 나이는 약 6300만에서 4700만 년입니다.

이 플루톤은 서쪽에서 동쪽으로의 체계적인 연대 변화를 보여줍니다:

– 서쪽의 가장 오래된 (63백만 년) 것은 사낙 섬에서
– 점점 더 젊은 것들이 동쪽으로 진행됨
– 동쪽의 가장 젊은 (4700만 년) 것은 바라노프 섬에서

이 연대 변동은 이러한 플루톤이 능동적인 해양 확장센터가 대륙 가장자리에 서브덕션되는 과정에서 형성되었다는 가설로 이어졌습니다.

이 과정은 뜨거운 맨틀 물질이 상승하여 마그마를 생성할 수 있는 ‘슬랩 윈도우’를 만들었을 가능성이 있습니다.

최근 연구에 따르면 프린스 윌리엄 지형의 충돌 구조는 실제로 두 개의 서로 다른 벨트로 구성되며, 서쪽 섹션에서는 체계적인 연대 변동이 있으며, 동쪽 섹션에서는 복잡한 연대 패턴이 존재합니다.

바라노프 섬의 단일 플루톤은 5300만 년에서 4700만 년의 다양한 암석을 포함할 수 있으며, 이는 단순한 서쪽 대동 모델에 대한 도전을 제기합니다.

이 플루톤의 존재와 연대 패턴은 이 지역의 텍토닉 진화를 제약하는 중요한 요소이며, 추가치-프린스 윌리엄 지형의 포괄적인 모델에 반드시 포함되어야 합니다.

### 알래스카 지질을 태평양 북서부와 연결하는 증거는 무엇인가?

추가치-프린스 윌리엄 지형의 가장 매력적인 측면 중 하나는 이 지형이 현재 위치에서 훨씬 더 남쪽, 아마도 캘리포니아까지 형성되었고, 이후 북쪽으로 이동되었다는 증거입니다.

‘번역 가설’을 뒷받침하는 여러 가지 증거가 존재합니다:

#### 1. 더티리얼 지르콘 연대 분포

추가치-프린스 윌리엄의 터비다이트와 야쿠타트 지형의 더티리얼 지르콘 입자는 북서 태평양의 암석, 특히 브리티시 컬럼비아의 나나이모 그룹과 같은 유사한 연대 분포를 보입니다.

이 유사성은 특정 소스 지역에 특유의 양상인 선별적인 지각 분포를 포함합니다.

#### 2. 하프늄 동위원소 비율

추가치-프린스 윌리엄 지형의 지르콘에서 관측된 하프늄 동위원소 비율은 북서 태평양에서 관찰되는 것과 밀접한 일치를 보입니다.

이는 이들이 동일한 소스 지역에서 파생되었음을 시사합니다.

#### 3. 지르콘 코어의 변성 외피

야쿠타트 그룹의 지르콘은 오래된 코어와 비슷한 변성 외피를 가지고 있으며, 이는 나나이모의 기반암에서 발견된 것과 유사합니다.

이 또한 현재 서로 멀리 떨어져 있는 지역 간의 또 다른 연결을 제공합니다.

#### 4. 고자기적 데이터

코디악 섬에서 수행된 고자기 연구는 이 암석들이 현재 위치보다 더 낮은 위도에서 형성되었음을 보여줍니다.

이 데이터는 추가치-프린스 윌리엄 지형의 일부가 중앙 또는 남부 캘리포니아에서 형성되었음을 시사합니다.

#### 5. 지질학적 상관관계

지구화학적 및 고자기적 증거 외에도 추가치-프린스 윌리엄 멜랑주는 북서 태평양의 멜랑주와 유사한 암석 유형, 구조적 스타일, 전체 조합을 가지고 있습니다.

### 이 지형이 현재 위치로 이동한 방식은?

번역 가설은 추가치-프린스 윌리엄 지형이 남쪽에서 형성되어 대륙 경계를 따라 북쪽으로 이동되었다고 제안합니다.

이는 현대의 샌안드레아스 단층과 유사한 우측 전단 단층 이동의 형태로 발생했을 가능성이 있습니다.

이 북쪽 이동은 에오세에서 올리고세 기간 (약 5000만에서 2500만 년 전) 동안 발생했으며, 이는 다음과 같은 요인들에 의해 발생했을 것으로 보입니다:

– 판의 운동 방향 변화
– 여러 해양 판 간의 상호작용 (가설적인 레주렉션 판 포함)
– 대륙 경계에서의 복잡한 서브덕션 역학

야쿠타트 지형은 추가치-프린스 윌리엄 복합체와 강한 연결이 있으며, 이는 그러한 북쪽으로 이동하는 덩어리의 뒤쪽 가장자리를 형성하고 보브 할락 변성을 통해 지구에서 가장 높은 융기율을 발생시키며 과거 3500만 년 전부터 현재까지 계속해서 효과를 내고 있습니다.

코디악 섬에서 수집된 고자기 데이터는 ‘히트 앤 런’ 모델에 통합되어 대규모의 북쪽 이동에 대한 강력한 증거를 제공합니다.

이 데이터는 현재 알래스카의 남부에서 관측되는 암석들이 중앙 또는 남부 캘리포니아까지 형성되었다는 것을 시사합니다.

### 이 지질학적 퍼즐을 이해하는 데 남은 도전 과제는 무엇인가?

수십 년의 연구에도 불구하고, 추가치-프린스 윌리엄 지형에 대한 많은 질문이 남아 있습니다:

– 정확한 소스 지역: 태평양 북서부와의 연결은 강력하지만, 퇴적물이 정확히 어디서 유래되었는지는 여전히 논란입니다.

– 전송 메커니즘: 북쪽 이동의 정확한 메커니즘과 타이밍은 여전히 완전히 이해되지 않았습니다.

– 다른 지형과의 관계: 추가치-프린스 윌리엄 지형은 특히 북쪽의 랭겔리아 합성 지형과 어떻게 연결되는가?

– 능동부르 귀류 모델: 사낙-바라노프 플루톤에 대한 귀류 서브덕션 가설이 논란이 있으며, 일부 지질학자들은 그들의 형성에 대한 대체 모델을 제안하고 있습니다.

– 내부 경계: 발디즈 그룹과 오르카 그룹 간의 콘택트 단층과 같은 지형 내 경계의 본질과 중요성은 계속해서 조사되고 있습니다.

### 추가치-프린스 윌리엄 지형이 중요한 이유는 무엇인가?

추가치-프린스 윌리엄 지형을 이해하는 것은 다음과 같은 여러 이유로 중요합니다:

– 대륙 성장 프로세스: 이는 대륙의 가장자리에서 축적 과정을 통해 어떻게 성장하는지를 통찰해 보도록 도와줍니다.

– 판의 텍토닉 역사: 이 지형은 수십만 년에 걸친 복잡한 판 상호작용의 증거를 보존하고 있으며, 잠재적인 라이드 서브덕션 사건을 포함합니다.

– 대규모 지각 운동: 번역 가설은 지형의 안정성에 대한 전통적인 견해에 도전하며, 대륙 경계에 따라 대규모 지각 블록이 수백 또는 수천 킬로미터 이동할 수 있는 가능성을 제시합니다.

– 자원 잠재성: 이 지역의 지질학적 역사는 마그마 니켈 퇴적물과 탄화수소 자원의 잠재성 등 자원 가능성에 영향을 미칩니다.

– 지진 위험: 남알래스카의 복잡한 단층 시스템과 지각 구조를 이해하는 것은 이 지역의 지진 위험을 평가하는 데 필수적입니다.

추가치-프린스 윌리엄 지형의 지질학은 북미에서 가장 역동적이고 복잡한 지질학적 이야기를 나타냅니다.

이는 현재 위치로 이동하기 전에 남쪽에서 형성된 대규모 축적 복합체로, 수십만 년에 걸쳐 서브덕션 프로세스, 퇴적물 축적 및 지각 이동의 Remarkable Record입니다.

최근의 연구는 지형의 구조와 역사에 대한 전통적인 해석에 도전하며, 이전에 함께 그룹화된 구성 요소를 분리해야 할 필요성을 강조합니다.

추가치-프린스 윌리엄 지형과 태평양 북서부의 유사한 암석 간의 연결은 대규모 북쪽 이동의 강력한 증거를 제공하여 지형의 안정성에 대한 전통적인 견해에 도전합니다.

여러 가지 과학적 접근을 통해 이 매력적인 지질적 퍼즐에 대한 이해는 더욱 진화할 것이며, 북미 서부 마진을 형성하는 복잡한 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것입니다.

또한 이러한 통찰은 초대륙 주기 및 지질학적 로그 코드의 중요성과 3D 지질 모델링 기술을 사용하여 이러한 복잡한 형성을 정확하게 문서화하는 데 기여합니다.

이미지 출처：discoveryalert