출처:

Hanebuth, Till JJ, et al. “Formation and fate of sedimentary depocentres on Southeast Asia’s Sunda Shelf over the past sea-level cycle and biogeographic implications.” Earth-Science Reviews 104.1-3 (2011): 92-110.

 

Formation and fate of sedimentary depocentres on Southeast Asia’s Sunda Shelf over the past sea-level cycle and biogeographic implications

지난 해수면 순환 동안 동남아시아 순다대륙붕의 퇴적 중심지 형성과 변화, 그리고 생물지리학적 의미

Till J.J. Hanebuth^{a, *}, Harold K. Voris^b, Yusuke Yokoyama^{C, d, e}, Yoshiki Saito^f, Jun’ichi Okuno^{c, g}

틸 J.J. 하네부트 ^{a, *}, 해럴드 K. 보리스^b, 요코야마 유스케(橫山 祐典) ^{c, d, e}, 사이토 요시키(齋藤 文紀)^f, 오쿠노 준이치(奥野 淳一)^{c, g}

• ^a MARUM-Center for Marine Environmental Sciences, and Faculty of Geosciences, University of Bremen, Klagenfurter Strasse 2, 28359 Bremen, Germany
  독일 브레멘 대학교 지구과학부 및 해양환경과학센터(MARUM)
• ^b Department of Zoology, Field Museum of Natural History, Chicago, IL, USA
  미국 시카고 필드 자연사 박물관 동물학과
• ^c Atmosphere and Ocean Research Institute, University of Tokyo, 5-1-5 Kashiwanoha, Chiba 277-8564, Japan
  일본 동경대학 대기해양연구소
• ^d Department of Earth and Planetary Sciences, University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Tokyo 113-0033, Japan
  일본 동경대학 지구행성과학과
• ^e Institute of Biogeosciences, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), 2-15 Natsushima, Yokosuka 237-0061, Japan
  일본 해양연구개발기구(JAMSTEC) 지구생명과학연구소
• ^f Geological Survey of Japan, AIST, Central 7, 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8567, Japan
  일본 산업기술종합연구소 지질조사소
• ^g National Institute of Polar Research, 10-3 Midorimachi, Tachikawa, Tokyo 190-8518, Japan
  일본 국립극지연구소

Keywords: Late Quaternary stratigraphy, siliciclastic shelf architecture, source-to-sink sediment path, biogeography, peat formation

키워드: 후기 제4기 층서학, 쇄설성 대륙붕 구조, 근원지-퇴적지 퇴적물 경로, 생물지리학, 이탄 형성

 

논문 요약

이 논문은 지난 14만 년 동안 해수면이 오르내리면서 동남아시아의 거대한 대륙붕인 순다대륙붕이 어떻게 변해왔는지, 그리고 그 변화가 생물들의 분포에 어떤 영향을 미쳤는지를 종합적으로 분석한 연구다. 연구진은 해수면이 낮아졌을 때 육지(‘순다랜드’)가 되었다가, 다시 해수면이 높아지면서 바다에 잠기는 과정이 반복되면서 독특한 퇴적층이 쌓이고, 생물들이 이동하거나 고립되는 중요한 사건들이 발생했음을 밝혔다. 특히, 해수면 변동 속도가 이 지역의 지질과 생태계 성숙에 결정적인 역할을 했다는 점을 강조한다.

1. 개요: 순다대륙붕은 어떤 곳인가?

순다대륙붕은 오늘날 베트남, 캄보디아, 태국, 말레이시아 반도, 보르네오, 자바, 수마트라 섬 등을 얕은 바다로 잇는, 세계에서 두 번째로 큰 대륙붕이다.

‘순다(Sunda)’는 산스크리트어(Sanskrit)에서 유래했다.
산스크리트어 단어 ‘순다(सुन्द, Sunda)’는 ‘하얗다’, ‘깨끗하다’, ‘밝다’, ‘빛나다’ 등의 긍정적인 의미를 가진다. 이 단어는 힌두교(Hinduism)의 신 비슈누(Vishnu)의 별칭 중 하나이기도 하다.
이 이름은 다음과 같은 역사적, 지리적 명칭으로 확장되어 사용되었다.

• 순다 왕국(Kerajaan Sunda): 7세기부터 16세기까지 자바섬 서부에 존재했던 왕국의 이름이다. 이 왕국의 이름이 산스크리트어에서 직접 유래했다.
• 순다족(Orang Sunda): 순다 왕국이 있었던 자바섬 서부를 중심으로 거주하는 인도네시아의 주요 민족을 가리킨다.
• 순다 열도(Kepulauan Sunda): 말레이 반도와 뉴기니섬 사이에 있는 인도네시아의 주요 섬들(수마트라, 자바, 보르네오, 술라웨시 등)을 포함하는 넓은 지역을 지칭한다.

순다 대륙붕(Sunda Shelf)이라는 지질학적 용어는 바로 이 ‘순다’ 지역에 속한 광대한 대륙붕이라는 의미에서 명명되었다. 빙하기에 해수면이 낮아졌을 때 이 대륙붕은 거대한 육지(Sundaland)를 형성했으며, 이 지역의 핵심인 순다 열도와 순다족의 이름을 따서 지질학자들이 명명한 것이다.

이곳은 강을 통해 엄청난 양의 모래와 진흙이 쏟아져 들어오고, 생물다양성이 매우 높은 특별한 장소다. 빙하기 때는 해수면이 지금보다 약 123m나 낮아져 순다대륙붕 전체가 거대한 육지, 이른바 ‘순다랜드(Sundaland)‘를 형성했다. 이 땅은 아시아 대륙과 지금의 섬들을 하나로 연결하는 다리 역할을 했다. 반대로 해수면이 높아지면 이 육지는 다시 바다에 잠겨 수많은 섬으로 나뉘고 해양 생물들이 이동하는 통로가 되었다.

이 논문은 이렇게 해수면이 출렁일 때마다 순다대륙붕의 퇴적물들이 어디에, 어떻게 쌓이고 사라졌는지, 그리고 이러한 환경 변화가 동식물의 분포와 진화에 어떤 의미를 가졌는지 밝힌다.

그림 1. 순다대륙붕(Sunda Shelf) 개요.
A) 최대 빙하기의 해수면 저하 시기에 육지로 드러났던 대략적인 범위(주황색).
B) 당시 현재의 해저 지형에서 추적할 수 있는 고대 하천 유역계.
C) 본 논문에서 제시된 횡단면의 위치와 구간 구분. 붉은 선은 그림 6-8에 표시된 지층 탄성파 단면의 위치를 나타냄.
D) 횡단면을 따라 육지에서 심해까지의 전반적인 지형.

 

2. 연구 방법: 과거를 어떻게 알아냈나?

연구진은 직접 새로운 탐사를 하기보다, 지난 90년간 여러 나라의 지질학자들이 축적한 방대한 기존 연구 자료들을 종합하고 재해석하는 방식을 사용했다.

• 자료 종합: 해안 지역의 얕은 시추 코어부터 대륙붕 깊은 곳의 탄성파 탐사 자료까지, 육지에서 심해에 이르는 모든 구간의 데이터를 하나로 연결했다.
• 고지형 분석: 해저 지형 탐사(얕은 지층 탄성파 탐사)와 퇴적물 시추 코어 분석을 통해 과거 해수면이 낮았을 때의 지형이 현재 해저면에 어떻게 남아있는지 확인했다.
• 해수면 복원: 잘 보존된 맹그로브 뿌리나 이탄(PEAT)의 방사성 탄소 연대를 측정하여 지난 2만 1천 년간의 정밀한 해수면 변화 그래프를 만들었다.
• 컴퓨터 모델링: 해수면이 상승하면서 늘어난 바닷물의 무게가 지각을 누르는 효과(수력-지각균형 조정)를 계산했다. 이를 통해 대륙붕의 위치에 따라 상대적인 해수면 높이가 어떻게 달랐는지를 시뮬레이션했다.
• 고대 해안선 지도 제작: 복원된 해수면 높이와 현재의 해저 지형 데이터를 결합하여, 시대별로 순다랜드(Sundaland)의 해안선이 어떻게 변했는지 지도로 만들었다.

그림 4. 수력-지각균형 보정 시뮬레이션 모델. 지역적 수력-지각균형 요소를 포함한 상대적 해수면 변화 역사(붉은 선)와, Nakada와 Lambeck (1989)이 개발한 ARC3+ANT4에서 파생된 범지구적(eustatic) 해수면 변화 역사(녹색 선). 차오프라야(Chao Phraya)는 타이만(Gulf of Thailand) 안쪽 끝(대륙 위치), 메콩(Mekong)은 베트남(越南) 남쪽 끝(중간 위치), 순다대륙붕(Sunda Shelf)은 대륙 주변부(말단 위치)에 있음.

 

3. 연구 결과: 순다대륙붕에서 발견된 것들

해수면의 역사와 순다랜드(Sundaland)의 침수 과정

과거 해수면은 일정하게 움직이지 않았다. 약 2만 년 전 최후빙기절정기(LGM)에 해수면은 지금보다 약 123m 아래에 있었고, 이후 약 8천 년 전까지 1천 년당 10m라는 매우 빠른 속도로 상승했다. 특히 특정 시기에는 몇 세기 만에 수 미터씩 급격히 상승하는 ‘펄스(pulse)’ 현상도 있었다. 이러한 급격한 해수면 상승과 순다대륙붕의 완만한 경사가 맞물려 해안선은 엄청난 속도로 후퇴했다.

그림 2. 지난 21,000년간의 해수면 역사 복원. 순다(Sunda) 핵심 지역에서 최근 이용 가능한 모든 데이터를 보여주는 지난 21,000년간의 해수면 역사 복원 그래프. 데이터는 여러 연구(Geyh et al., 1979; Hesp et al., 1998; Hanebuth et al., 2000; Bird et al., 2007; Hanebuth et al., 2009)에서 취합함.

 

그림 3. 고대 해안선 복원 지도.

현재의 수심 윤곽 데이터를 기반으로 복원한 고대 해안선 지도. Sathiamurthy and Voris (2006)의 지도를 수정함. 각 지도는 해수면이 특정 높이에 있었을 때(21 ka BP: -116m, 14.3 ka BP: -80m, 12.7 ka BP: -60m, 10.8 ka BP: -40m, 9.5 ka BP: -20m, 4.2 ka BP: +5m) 순다대륙붕이 어떻게 잠겼는지를 단계적으로 보여준다. 특히 해수면이 -20m였을 때 남쪽의 해양 통로들이 처음으로 열리면서 지리적으로 큰 재편이 일어났다.

 

순다대륙붕의 퇴적 역사: 해수면 변화가 만든 지층

연구진은 순다대륙붕을 해안부터 심해까지 여러 구간으로 나누고, 해수면의 하강(해퇴), 저하(저위), 상승(해진), 정체(고위) 시기에 따라 어떤 퇴적층이 형성되고 보존되었는지 분석했다.

그림 5. 강력한 퇴적물 공급, 완만한 경사의 지형, 그리고 해수면 변화의 상호작용에 의해 주로 결정된, 지난 14만 년간 육지에서 심해까지의 환경 역학. 퇴적 단위: 1. 현대 해안 고위 정체기 복합체(노랑: 모래, 초록: 진흙), 2. 홀로세 고위 정체기 압축층, 3. 탈빙기 해진 단위, 4. 후기 플라이스토세 노출 토양, 5. 최후빙기절정기(LGM) 저위 정체기 단위, 6. 대륙사면 퇴적, 7. 후기 플라이스토세 충적 퇴적물, 8. 연속적인 강제 해퇴 단위, 9. 대륙붕 가장자리 퇴적 쐐기, 10. 대륙사면 물질 이동 복합체, 11. 심해 퇴적, 12. 해양 동위원소 스테이지(MIS)-5 해퇴 단위, 13. 아최종기(Eemian) 해안 고위 정체기 복합체, 14. 아최종기 해진 단위. 층서 경계면/부정합: α 홀로세 고위 정체기 표면, ß 해진 침식면, γ 해진 침식 표면, δ 후기 플라이스토세 노출 부정합, ε 강제 해퇴 퇴적물 분리 표면, ζ 해퇴 침식 표면, η 아최종기 고위 정체기 표면, θ 아최종기 노출 부정합. 작은 상자 안의 숫자는 퇴적률(cm/ka)을 나타냄. 상당량의 유기물은 해진기와 고위 정체기 단위에 집중되어 있음(붉은 줄무늬). 점이 있는 회색 선은 대략적인 해수면 위치를 나타냄.

강력한 퇴적물 공급, 완만한 경사의 지형, 그리고 해수면 변화의 상호작용에 의해 결정된 지난 14만 년간의 퇴적 환경 변화를 보여주는 모식도. 각 번호와 기호는 특정 시기에 형성된 퇴적 단위와 지층 경계면을 의미한다. 붉은 줄무늬는 유기물이 풍부하게 집중된 구간을 나타낸다.

표1은 그림 5에 표시된 각 퇴적 단위(Unit)가 언제, 어디서, 어떤 특징을 가지고 형성되었는지를 정리한 표이다.

표 1. 순다(Sunda) 횡단면의 층서 단위들의 형성 시기, 층서학적 위치 및 암상학적 구성(이 표는 그림 5와 관련 있으며, 여러 기존 연구 자료들을 종합하여 작성되었음)

단위	층서학적 및 지역적 위치	퇴적 특징	두께	형성 시기[a]	명명법[c]
1	가장 젊은 퇴적층, 내측-주변부(해안) 위치	해빈사, 이암질의 늪 퇴적물, 석호 및 천해 이암	<20 m	후기 해진(transgression)에서 고해수면기(highstand)까지 (8-0 ka)	고해수면 시스템, 해안 쐐기, 홀로세(Holocene) 모래 프리즘
2	외해 대륙붕의 현대 해저 (단위 1 외측)	해양 탄산염 이암	1m 미만	대륙붕의 주요 부분이 침수된 후 (13-0 ka)	압축 단면
3	중앙 및 내대륙붕, 주로 수로 구조 내	육성, 하구성에서 해성 환경으로 이어지는 상(facies)의 연속	수 m 이하	빠른 해진 과정 중 (18-12 ka)	해진 시스템, 하각곡 충전층
4	단위 7의 최상부, 전체 내대륙붕 및 중앙 대륙붕에 걸쳐 있음	주황색 반점과 단괴를 포함한 회색의 뻣뻣한 점토	1 ~ 수 m	최종빙기절정기(LGM) 및 (아마도) 그 이전	고토양, 라테라이트성 글라이졸
5	중앙 및 외대륙붕 경계 지역에서 단위 9 위에 국지적으로 위치	모래 방벽과 조간대 복합체	수 m	최종빙기절정기(LGM) (21-19 ka)	저해수면기 해안 복합체
6	단위 9 위 및 외측의 해저	반원양성 퇴적물, 해수면이 낮을 때 퇴적률 증가	수십 m	지속적	외해 대륙붕 연속층
7	내대륙붕 및 중앙 대륙붕에서 단위 12, 8, 4, 3에 의해 둘러싸여 있음	역암질의 수로 충전물, 국지적 육성 모래층 및 이암 팬	최대 수십 m	빙기 노출 동안 (~110/90-20 ka)	대륙성 시퀀스
8	단위 12 위에 놓인 국지적 퇴적체	천해 퇴적물	렌즈상, 10 m	후기 해퇴기(regression) (MIS 3: 45 ka) 및 그 이전	강제적 해퇴 시스템
9	이전 대륙붕-가장자리 복합체 위, 외대륙붕/상부 대륙사면에 위치	천해 퇴적물, 대륙붕 가장자리의 육중한 전진(progradation)	쐐기상, 최대 80 m	후기 해퇴기 및 저해수면기 (~90-20 ka)	해퇴-저해수면 시스템, 대륙붕-가장자리 복합체
10	단위 6 및 단위 9 내에 삽입됨, 대륙사면	간헐적인 슬라이드 퇴적물	최대 수십 m	낮은 해수면기 (MIS 3, 2)	해양 분지 충전물
11	외해/심해 분지의 해저	외양성 반원양 퇴적물	수십 m	지속적	해양 분지 충전물
12	해진 단위 13과 육성 단위 7 사이	육성, 해안 및 천해 퇴적물의 수직적 성장 (대륙붕 전체의 층서 기록에서 우세)	최대 30m, 장거리에 걸쳐 지속	초기 해퇴기 (~115-80 ka)	해퇴 시스템, 대륙붕-경사대 복합체
13	단위 7 아래, 내측-주변부(해안) 위치	해안 상[b], 단위 1 참조	수 m?	최종간빙기(에미안, MIS 5) 고해수면기 (~124-118 ka)	고해수면 시스템, 해안 쐐기
14	단위 12 아래, 내대륙붕에서 중앙 대륙붕까지	수로 절단-충전 구조, 육성, 하구성, 주변-해성², 단위 3 참조	수 m?	최종간빙기 이전의 해진기 (~127-124 ka)	해진 시스템, 하각곡 충전층

• a. 4만 년보다 새로운 연대는 방사성 탄소 연대측정법을, 그보다 오래된 연대는 광여기 루미네선스(OSL) 측정법이나 지층의 상대적 위치를 통해 추정했다. (따라서 대략적인 기간으로만 표시됨)
• b. 시추(drilling)를 통해 직접 확인된 것이 아니라, 연구를 통해 추정한 퇴적 환경(퇴적상)의 유형이다.
• c. 시퀀스 층서학(sequence stratigraphy)의 전문 용어를 사용하여 표기했다.

 

표 2. 순다(Sunda) 횡단면의 층서 경계면들의 형성 시기, 층서학적 위치 및 침식 특징(이 표는 그림 5와 관련 있으며, 여러 기존 연구 자료들을 종합하여 작성되었음)

기호	층서학적 위치	형성 시기[a]	특징	명명법[b]
α	해진 단위 3 위, 단위 1의 외측	후기 해진에서 고해수면기까지	부드러운 물질로 재동원 용이, 단위 간 뚜렷한 상(facies) 대조	압축 단면 기저의 범람면
β	해진 단위 3 내부에 반복적으로 나타남	빠른 해진 과정 중	뚜렷한 상 경계, 상 대조	해진기 조류 및 파도에 의한 침식면 (ravinement surfaces)
γ	해진 단위 3의 기저	해진 시작과 함께	이전 육지 표면의 강한 재작용, 국지적 수로 하각(incision)	해진 침식면
δ	해퇴 단위 12와 해진 단위 3 사이	전체적인 해퇴 및 저해수면기 노출 동안의 장기간	광범위한 침식, 다중 수로 하각, 강한 풍화, 퇴적물 통과	대륙 노출면
ε	단위 8 사이	중간 해수면 변동 동안	단위 12를 파고드는 분지 및 수로의 침식	해퇴 침식면
ζ	단위 12의 상부	빠른 해퇴 동안	해퇴기 천해 퇴적물의 강한 재작용	해퇴 침식면
η	단위 14, 13, 12에 의해 둘러싸임	α와 유사할 것으로 추정	α와 동일	압축 단면 (제안됨)
θ	해진 단위 14의 기저	γ와 동일할 것으로 추정	γ와 동일	해진 침식면

• [a] 40 ka보다 젊은 형성 시기는 방사성 탄소 연대 측정에 기반하며, 더 오래된 연대는 부분적으로 광여기 루미네선스(OSL) 데이터로 제공되거나, 층서학적 위치에 기반한 추정치임.
• [b] 시퀀스 층서학 용어와 일치함.

 

1. 해수면이 하강할 때 (해퇴기, Regression)

육지가 넓어지면서 강들은 대륙붕을 가로질러 엄청난 양의 퇴적물을 외해 쪽으로 운반했다. 이때 내측 및 중앙 대륙붕에는 두껍고 수평적인 퇴적층이 넓게 쌓였고(그림 6), 대륙붕 끝에서는 쐐기 모양의 거대한 퇴적체(SMSW, Shelf Margin Sediment Wedge)가 만들어지며 대륙붕의 경계가 바다 쪽으로 100km나 확장되었다. 이 시기 퇴적층은 공급량이 많고 빠르게 덮여 보존이 잘 되는 편이다.

그림 6. 내측 대륙붕의 다층 구조를 보여주는 지층 탄성파 단면(Chirp). 육지 노출(후기) 동안 형성된 절개된 하천들이 초기 해수면 상승기(Tr)와 홀로세(h) 동안 다시 채워졌음. 단위 a~c는 지난 3번의 해수면 주기(약 33만 년 전까지) 동안의 해퇴기를 반영함. SB=층서 경계, LRA=최대 해퇴 수용공간 수면. 단면 위치는 그림 1 참조. 원자료 제공: J.P. Liu, 노스캐롤라이나 대학교.

 

그림 7. 외측 대륙붕과 대륙붕 가장자리의 지층 탄성파 단면(Parasound) 및 층서 해석. 일련의 퇴적물 코어(노란 상자), 상세한 퇴적상 분석 및 광범위한 방사성 탄소 연대 측정(보정된 ¹⁴C 연대, 시료 깊이(cm)로 표시)을 이용해 실증 조사를 수행함. Parasound 데이터는 Hanebuth and Stattegger (2003)와 Wong et al. (2003)의 자료를 재해석함. 단면 위치는 그림 1 참조.

이 지역은 두꺼운 쐐기 모양의 퇴적체(Shelf margin complex)가 특징이다.

 

2. 해수면이 상승할 때 (해진기, Transgression)

해안선이 빠르게 육지 쪽으로 이동하면서 기존에 있던 육지 표면을 침식시켰다. 이때 깎여나간 오래된 하천 계곡(incised valley)에는 새로운 퇴적물이 채워졌다. 특히 이 시기에는 해안선 근처의 늪지대에서 맹그로브와 같은 식물들이 번성하며 두꺼운 이탄(PEAT)층을 형성했다. 이 유기물층은 빠르게 상승하는 바닷물에 의해 곧바로 덮여 썩지 않고 보존될 수 있었다.

그림 11. 후기 제4기 순다랜드(Sundaland)의 유기물이 풍부한 퇴적상 비교 예시(캄보디아 메콩강 저지대 대 중앙 순다대륙붕). A) 염습지~맹그로브 늪지상: 이탄(peat)과 점이층리 모래층의 교호(캄보디아 메콩강 저지대. 코어 KS, 깊이 9.59-10.09m, 폭 5cm, 연대 7.9ka). B) 조간대(갯벌)상: 수평 엽층리를 보이는 이탄(캄보디아 메콩강 저지대. 코어 PK, 깊이 10.43-10.68m, 폭 5cm, 연대 8.2ka). C) 삼각주 전면상: 수많은 두꺼운 이탄층과 얇은 모래층이 삽입된 진흙(중앙 순다대륙붕/나투나 섬 남동쪽. 코어 18274, 깊이 5.23-5.64m, 폭 5cm, 연대 14.6ka). D) 해안 늪지상: 맹그로브 뿌리가 집중적으로 파고든 진흙(중앙 순다대륙붕/나투나 섬 남동쪽. 코어 18300, 깊이 2.12-2.50m, 폭 5cm, 연대 12.6ka).

(A) 염습지~맹그로브 늪지상, (B) 조간대(갯벌)상, (C) 삼각주 전면상, (D) 해안 늪지상. 모두 두꺼운 이탄층이나 잘 보존된 맹그로브 뿌리가 특징이다.

 

3. 대륙붕 너머, 심해에서 일어난 일

해수면이 낮을 때 대륙붕 끝에 불안정하게 쌓였던 막대한 양의 퇴적물들은 종종 거대한 수중 산사태(mass-wasting)를 일으키며 대륙사면 아래로 쏟아져 내렸다. 이는 순다대륙붕에서 육상 기원의 퇴적물이 심해로 수출되는 마지막 과정이었다.

그림 8. 대륙붕 가장자리의 층상 퇴적물(그림 7 참조)과, 반원양성 퇴적층 사이에 빈번하게 끼어 있는 중첩된 사태 퇴적물(debrites)들을 보여주는, 대륙사면을 가로지르는 탄성파(에어건) 단면 (Wong et al., 2003 자료 재해석). 단면 위치는 그림 1 참조.

 

4. 시사점: 역동적인 순다랜드(Sundaland)의 유산

순다대륙붕의 지질학적 역사는 ‘해수면 변화’가 지배하는 복잡한 시스템이다. 특히 ① 막대한 퇴적물 공급, ② 극도로 완만한 경사, ③ 빠른 해수면 변동 속도라는 세 가지 요소가 결합하여 독특한 퇴적 기록을 남겼다.

• 해수면 하강기: 넓고 두꺼운 퇴적층이 형성되어 보존 가능성이 높았다. 퇴적물은 주로 대륙붕 끝과 대륙사면에 집중되었다 (그림 9-A, B).
• 해수면 상승기: 퇴적 작용은 주로 침식된 계곡이나 해안선 부근에 국한되었고, 얇고 단편적인 기록을 남겼다. 대신 유기물 보존에는 유리했다 (그림 9-C).
• 해수면 고위기 (현재): 퇴적 작용은 대부분 강 하구나 해안가로 제한된다 (그림 9-D).

그림 9. 하천 지배형 대륙붕의 퇴적물 축적 개념.
A-해수면 하강: 주요 퇴적 중심지는 내측 및 중앙 대륙붕과 대륙붕단에 위치함.
B-최대 해수면 저하: 퇴적은 저위 해안선과 특히 대륙붕 가장자리에서 발생함. 또한, 상대적으로 가까운 하천 공급으로 인해 대륙사면의 반원양성 퇴적이 강화됨.
C-해수면 상승: 축적은 주로 하구 해안선에 국한되며, 대륙사면도 일정량의 물질을 공급받음.
D-고위 정체기: 상당한 퇴적은 해안선에 국한됨. 이 모델에서는 하각 하천계곡 충전물은 무시됨. 기호: 퇴적 없음(X), 높은(빨간 화살표), 중간(노란 화살표), 낮은(회색 화살표) 퇴적률에서의 퇴적물 축적, 퇴적 중심지의 빠른 수평 이동(파선 화살표).

그림9는 해수면이 (A)하강, (B)최저, (C)상승, (D)안정되었을 때 퇴적물이 주로 어디에 쌓이는지를 보여주는 모델.

그림 10. 지난 해수면 주기와 관련된 개별 퇴적 단위들의 보존된 두께와 순다대륙붕(Sunda Shelf) 퇴적 경로상의 위치.

순다대륙붕 퇴적 경로를 따라 어떤 종류의 퇴적층(해퇴기, 해진기 등)이 얼마나 두껍게 보존되어 있는지를 보여준다. 해퇴기 퇴적층이 압도적으로 두껍게 남아있음을 알 수 있다.

 

생물지리학적 시사점: 종의 다양성을 낳은 ‘펌프’

순다랜드(Sundaland)의 반복적인 출현과 소멸은 이 지역의 생물들에게 거대한 영향을 미쳤다.

• 육지 다리(Land Bridge)와 해양 통로: 순다랜드(Sundaland)가 형성되면 육상 동물들은 아시아 대륙과 섬 사이를 자유롭게 오갈 수 있었고, 바다에 잠기면 인도양과 남중국해(南中國海)의 해양 생물들이 섞이는 통로가 되었다. 이 과정은 종의 분포를 바꾸고 유전적 다양성을 높이는 ‘펌프’ 역할을 했다.
• 미성숙한 생태계: 하지만 해수면 변화가 너무 빨랐기 때문에 맹그로브 숲이나 이탄 습지 같은 복잡한 생태계가 완전히 성숙할 시간을 갖지 못했다. 해안선이 급격히 이동하면서 이제 막 자라기 시작한 생태계는 파괴되고 새로운 환경에 적응해야 하는 과정이 반복되었다.
• 다양성의 원동력: 결론적으로, 플라이스토세 동안 계속해서 변화했던 순다랜드(Sundaland)의 역동적인 환경은 종의 고립, 분화, 확산을 촉진하며 오늘날 동남아시아가 가진 경이로운 생물다양성을 만든 핵심 동력이었다.

 

전문용어 풀이

• 순다대륙붕(Sunda Shelf): 동남아시아에 위치한 매우 넓고 얕은 바다 밑 땅. 대륙붕의 일종이다.
• 퇴적중심지(Depocentre): 퇴적물이 가장 두껍게 쌓이는 장소를 말한다.
• 쇄설성(Siliciclastic): 암석이 물리적으로 부서져 만들어진 모래, 진흙, 자갈 등의 입자로 이루어진 퇴적물을 의미한다.
• 수력-지각균형 조정(Hydro-isostatic adjustment): 빙하가 녹아 해수면이 상승하면, 그 늘어난 물의 무게 때문에 지각이 미세하게 가라앉는 현상을 말한다.
• 해퇴(Regression): 해수면이 낮아지거나 땅이 솟아올라 해안선이 바다 쪽으로 이동하는 현상.
• 해진(Transgression): 해수면이 높아지거나 땅이 가라앉아 해안선이 육지 쪽으로 이동하는 현상.
• 이탄(Peat): 늪이나 습지에서 식물이 완전히 썩지 않고 쌓여 만들어진 유기물 덩어리. 석탄의 초기 단계다.
• 최후빙기절정기(Last Glacial Maximum, LGM): 약 2만 년 전, 지구의 빙하가 가장 넓게 분포했던 시기로 해수면이 가장 낮았다.

 

초록 ABSTRACT

Sea-level variations are the major factor controlling sedimentation as well as the biogeographic patterns at continental margins over late Quaternary times. Fluctuations on millennial time-scales produce locally complex deposits in coasts and on shelves, associated with short-term influence on species development. This article reviews the sedimentary and biogeographic history of the tropical siliciclastic Sunda Shelf as an end-member of continental shelves regarding extreme width, an enormous sediment supply, and highest biodiversity in response to rapid sea-level fluctuations. We describe particular depositional segments as part of a genetic succession of zones from land to the deep sea based on literature data, field observations, and calculation of hydro-isostatic adjustment effects on changing relative sea level. These segments are characterized by individual sedimentary processes and deposits, and by a specific potential for material storage and re-mobilization. Long-term regressive intervals led to overall sigmoidal-promoting, extremely thick, and wide succeeding units. In contrast, rapid lateral shifts of defined depocentres over long distances took place in response to short-term sea level fluctuations. Fully isolated small-scale sediment bodies formed when sea level changed at exceptionally high rates. As a result of the high availability of organic-rich sediments, mangrove and freshwater peats formed frequently over late Quaternary times. The appearance of thick, massive and widespread peats is mainly linked to time intervals of a sea-level rise at slow rates, whilst organic matter appears much more dispersely in the sediments during episodes of rapidly changing sea level. The preservation potential of the regressive units is generally high due to highest initial sediment supply, stabilizing soil formation during exposure and rapid subsidence. Preservation of depositional elements from other periods is more exceptional and either restricted to local morphological depressions or to episodes of rapid sea level change. Besides complex channel incision, an overall lowering of the sediment surface related to erosion, as deep as 20 m or more, over wide areas took place mainly during sea level lowering. The final export of shelf material is documented by enormous mass-wasting packages on the associated continental slope. From a palaeogeographic perspective, the rapid formation or disappearance of special habitat zones, such as mangrove fringes and extended mud flats, led to species establishment or truncation in distribution. In addition, the opening or closure of ocean passages, as narrow bridges allowing limited species crossing or as fully colonized corridors, had severe impact on eco-fragmentation and the expansion or contraction of species. Independent of such particular conditions, sea-level changes have been too rapid over the past climatic cycle to allow full regeneration and mature development of coast-related ecosystems.

후기 제4기 동안 대륙 주변부에서 해수면 변화는 퇴적 작용과 생물지리학적 패턴을 결정하는 주요 요인이었다. 수천 년 규모의 해수면 변동은 해안과 대륙붕에 국지적으로 복잡한 퇴적물을 만들었고, 이는 종의 발달에 단기적인 영향을 미쳤다. 이 논문은 극도로 넓은 폭, 막대한 퇴적물 공급, 그리고 빠른 해수면 변동에 반응하는 높은 생물다양성이라는 측면에서 대륙붕의 극단적인 사례인 열대 쇄설성 순다대륙붕의 퇴적 및 생물지리학적 역사를 검토한다. 우리는 문헌 자료, 현장 관찰, 상대적 해수면 변화에 대한 수력-지각균형 조정 효과 계산을 바탕으로, 육지에서 심해로 이어지는 유전적 연속대의 일부로서 특정 퇴적 구간들을 설명한다. 이 구간들은 각각의 퇴적 과정과 퇴적물, 그리고 물질의 저장과 재동원을 위한 특정한 잠재력으로 특징지어진다. 장기간의 해퇴기(바닷물 후퇴기)는 전반적으로 S자 형태를 촉진하는 매우 두껍고 넓은 후속 퇴적 단위를 형성했다. 반면, 단기적인 해수면 변동에 대응해서는 뚜렷한 퇴적중심지들이 장거리에 걸쳐 빠르게 수평으로 이동했다. 해수면이 이례적으로 빠른 속도로 변할 때는 완전히 고립된 소규모 퇴적체들이 형성되었다. 유기물이 풍부한 퇴적물이 많았던 결과, 후기 제4기 동안 맹그로브와 담수 이탄이 자주 형성되었다. 두껍고 거대하며 광범위한 이탄의 출현은 주로 해수면이 느리게 상승하던 시기와 관련이 있는 반면, 해수면이 급격히 변동하던 시기에는 유기물이 퇴적물 내에 훨씬 더 흩어져 나타난다. 해퇴기의 퇴적 단위는 초기의 막대한 퇴적물 공급, 노출 동안의 안정적인 토양 형성, 그리고 빠른 침강으로 인해 전반적으로 보존 가능성이 높다. 다른 시기의 퇴적 요소 보존은 더 예외적이며, 국지적인 지형적 저지대나 급격한 해수면 변동 시기로 제한된다. 복잡한 하도 절개 외에도, 주로 해수면 하강기에 침식과 관련하여 넓은 지역에 걸쳐 20미터 이상 깊이로 퇴적물 표면이 전반적으로 낮아졌다. 대륙붕 물질의 최종적인 외부 유출은 인접한 대륙사면에 형성된 거대한 사태 퇴적체로 기록되어 있다. 고지리학적 관점에서 볼 때, 맹그로브 주변부나 넓은 갯벌과 같은 특별한 서식지의 빠른 형성 또는 소멸은 종의 정착이나 분포 단절을 초래했다. 또한, 제한된 종의 이동을 허용하는 좁은 다리로서 또는 완전히 군집이 형성된 통로로서 해양 통로가 열리거나 닫히는 것은 생태계 단편화와 종의 확장 또는 축소에 심각한 영향을 미쳤다. 이러한 특정 조건과 무관하게, 지난 기후 주기 동안의 해수면 변화는 해안 관련 생태계가 완전히 재생되고 성숙하게 발달하기에는 너무 빨랐다.

 

결론

In summary, the period of receding sea-levels leading up to the LGM and the period of falling sea levels following the LGM and all the associated processes and changes on the Sunda Shelf serves as a prime example of the likely impact of approximately 50 such fluctuations that took place during the whole of the Pleistocene. Thus, emerges the perspective of a highly dynamic Pleistocene Sundaland strongly driving plant and animal diversification through an ever changing landscape and climate.

요약하면, 최후빙기절정기(LGM) 이전의 해수면 하강기와 이후의 해수면 하강기, 그리고 순다대륙붕에서 발생한 모든 관련 과정과 변화는 플라이스토세 전체에 걸쳐 발생한 약 50여 차례의 유사한 변동이 미쳤을 법한 영향을 보여주는 대표적인 사례다. 따라서, 끊임없이 변화하는 지형과 기후를 통해 식물과 동물의 다양화를 강력하게 이끌었던 매우 역동적인 플라이스토세 순다랜드(Sundaland)의 모습을 엿볼 수 있다.

 

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