2 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 was too short for top soil layer to develop. In other words, the Gotjawal-forming lavas are inferred to be very young. This infe

Transcription

1 지질학회지제 51 권제 1 호, p. 1-19, (2015 년 2 월 ) J. Geol. Soc. Korea, v. 51, no. 1, p. 1-19, (February 2015) DOI ISSN (Print) ISSN (Online) 제주도곶자왈형성의주요원인 안웅산 1 손영관 2, 강순석 3 전용문 1 최형순 4 1 제주특별자치도세계유산 한라산연구원 2 경상대학교지구환경과학과 3 제주지질연구소 4 국립산림과학원난대 아열대산림연구소 요약 화산섬제주도에서는용암류상에형성된독특한자연숲을 곶자왈 이라부른다. 본연구에서는제주도북동부의구좌 - 성산곶자왈과제주도남서부안덕곶자왈에대하여수치고도모델 (DEM) 을이용한음영기복도및경사분석도, 야외암상기재등의방법을이용하여곶자왈의토대를이루는용암유역도를새롭게작성하고, 용암류와그상위에형성된곶자왈과의성인적관계를살펴보았다. 연구결과, 구좌 - 성산곶자왈의토대를이루는용암류가인근의여러단성화산 ( 오름 ) 에서유래했다는기존의연구와달리대부분의용암류가동거문오름에서유래하였으며, 구좌 - 성산곶자왈의북동부일부분지대 ( 둔지봉남쪽부분 ) 는둔지봉에서분출한용암류내에분포한다. 안덕곶자왈은기존연구에서제시된바와같이병악오름에서유래한용암유역내에분포한다. 층서적관점에서곶자왈을이루는용암류의하위에는고토양이분포하는데비해, 용암류의상부, 즉곶자왈지표에는토양층이매우희박하다. 이러한곶자왈의표면적특징은곶자왈을이루는용암류가고토양층을덮은후용암류표면에토양이퇴적되거나침전되는시간이매우짧았음을지시하는것으로, 곶자왈을이루는용암류가매우젊은용암류임을의미하는것이다. 이러한추론은구좌 - 성산곶자왈 ( 약 9,400 년 ), 조천곶자왈중선흘곶자왈 ( 약 1.1 만년 ), 안덕곶자왈 (Lee et al., 2014: 약 5,000 년 ) 에있어서용암류하위의고토양층에서얻은매우젊은방사성탄소연대결과에의해지지된다. 우리는곶자왈지대의특징과층서관계를바탕으로곶자왈형성 ( 잔존 ) 의가장큰원인은 l 용암류의매우젊은연대, 2 그로인한토양층의부재, 3 지형기복에있을것으로판단한다. 앞으로곶자왈을이루는용암류를대상으로한직 간접적인연대측정연구가보다활발히이루어진다면, 용암류의연대를보다명확히밝힐수있을것이다. 주요어 : 제주도, 곶자왈, 용암류, 아아, 파호이호이, 고토양, 방사성탄소연대 Ung San Ahn, Young Kwan Sohn, Soon Seok Kang, Yong Mun Jeon and Hyeong Sun Choi, 2015, The major causes of Gotjawal formation in Jeju Island. Journal of the Geological Society of Korea. v. 51, no. 1, p ABSTRACT: "Gotjawal" is a Jeju dialect for a peculiar natural forest developed upon some lava flows. Gotjawal terrain has been valued for its geological and environmental importance in addition to its biological diversity. There have been, however, few geological studies on the Gotjawal terrain, leading to some controversies regarding the definition and delimitation of the terrain. Previous geological studies have focused on the surface morphology and petrology of the lava flows, although a few recent studies reported that the formation of Gotjawal is not related with the surface morphology or petrology of the lava flows. This study outlines the realms of the Gotjawal lava flows on the basis of field observations of the lavas and an analysis of surface topography and slope gradient using digital elevation models (DEM) in the Gujwa-Seongsan Gotjawal and Andeok Gotjawal in the northeastern and southwestern parts of Jeju Island, respectively. This study also reevaluates the origin of the Gotjawal terrain based on the field relationships of the lava flows. It was found by this study that the lava flows of the Gujwa-Seongsan Gotjawal originated mostly from the Donggeomun oreum except for some lava in the northeastern part of the gotjawal which originated from Dunjibong, in contrast to earlier studies which suggested several monogenetic volcanoes for the sources of the lava flows. Meanwhile, the lava flow of the Andeok Gotjawal is inferred to have originated from the Byeongak oreum, as suggested by earlier studies. It is notable that the Gotjawal lava flows overlie paleosol layers whereas they are mostly devoid of soil at the surface. We interpret that the poor soil development on the surface of the lavas is attributable to short time span since the lava flow emplacement, which Corresponding author: , yksohn@gnu.ac.kr

2 2 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 was too short for top soil layer to develop. In other words, the Gotjawal-forming lavas are inferred to be very young. This inference is in part supported by the very young radiocarbon ages of the paleosols beneath the Gotjawal-forming lavas: ca. 9,400 yr BP at Gujwa-Seongsan Gotjawal; ca. 11,000 yr BP at Seonheul Gotjawal, a part of Jocheon Gotjawal; ca. 5,000 yr BP at Andeok Gotjawal (Lee et al., 2014). On the basis of the overall characteristics and stratigraphy of the Gotjawal terrain, we infer that three main controls played a role in forming the Gotjawal terrain: 1 very young ages of lava flows; 2 poor soil development on the young lava flows; 3 topographic relief of the lava flows that can affect the land use by the humans. Further age dating for lavas related to Gotjawal through direct and indirect methods will contribute to understanding more precise age of the lava. Key words: Jeju Island, Gotjawal, lava flow, aa, pahoehoe, paleosol, radiocarbon dating (Ung San Ahn and Yong Mun Jeon, World Heritage Mt. Hallasan Research Institute, Jeju Special Self-Governing Provincial Government, Jeju , Republic of Korea; Young Kwan Sohn, Department of Earth and Environmental Sciences and Research Institute of Natural Sciences, Gyeongsang National University, Jinju , Republic of Korea; Soon Seok Kang, Jeju Geological Institute, Jeju , Republic of Korea; Hyeong Sun Choi, Warm-Temperate Subtropical Forest Research Center, Korea Forest Research Institute, Jeju , Republic of Korea) 1. 서언 제주도의동부와서부지역에는제주어로 곶자왈 이라부르는지대가비교적넓게분포한다 (Song, 2000) ( 그림 1). 제주어사전 (Jeju Special Self-Government Province, 2009) 에따르면곶자왈은 나무와덩굴따위가마구엉클어져수풀같이어수선하게된곳 으로정의되어있다. 그러나비교적명확한곶자왈의정의에도불구하고제주특별자치도와환경단체등에서언급하는곶자왈은각각그영역이서로달라혼돈이있어왔다 (Park et al., 2014). 제주특별자치도는광역수리지질도, 항공사진, 인공위성사진, 토지이용현황등을분석하여총 5개지역, 총 km 2 ( 제주도전체면적의약 6.1%) 에해당하는지역을곶자왈로지정관리하고있다 (Jeju Province, 1997). 이에반해, 곶자왈공유화재단등환경단체는곶자왈의지질학적특성에대한연구결과 (Song, 2000) 를근거로 암괴상아아용암류 가분포하는지역을곶자왈영역으로인식하고, 총 4개권역 10개지역으로구분하고있다 ( 그림 1). 정확한영역과성인에있어논란이있는곶자왈은과거쓸모없는땅으로여겨졌지만, 1990년대이래곶자왈의개발과지하수보전문제가지역사회의논쟁거리가되고, 자연환경보호에대한사회적관심이높아지면서그인식에큰변화가생기기시작하였다 (Park et al., 2014). 이러한요구에따라곶자왈형성의원인과특징을밝히기위한지질학적연구가수행된바있다 (Song, 2000; Song and Yun, 2002; Jeon et al., 2012; Park et al., 2014). 1990년대초기지질학적연구에서는곶자왈지대가전형적인암괴상아아 (Aa) 의특징을보이는용암지대라는것에주목하고, 곶자왈을이루는용암류를 곶자왈용암 이라고명명한바있다 (Song, 2000). 하지만최근들어곶자왈이아아뿐만아니라파호이호이지대에도발달한다는것이보고되었으며 (Jeon et al., 2012), 하나의곶자왈지대를이루는용암류의표면적특징이아아 (aa), 파호이호이 (pahoehoe), 전이 (transitional) 적특징등다양한형태를보일뿐만아니라, 마그마의성분과도특별한연관성이없음이보고되었다 (Park et al., 2014). 이러한일련의연구결과는곶자왈을형성하는지배적인요인에대해새로운관점에서접근할필요성이있음을의미한다고할수있다. 본논문은곶자왈을이루는용암류의특징과층서적관계를바탕으로, 곶자왈형성 ( 잔존 ) 의주요지질학적요인을보고하고자한다. 2. 연구대상및방법 2.1 용암유역도작성제주도는신생대제4기의현무암질화산활동으로형성된화산섬으로, 지표의대부분이용암및화산쇄설성퇴적물로구성되어있으며, 이들의상부에는비교적얇은토양층이발달해있다. 특히곶자왈지대에는토양층의발달이매우빈약하다 (Song, 2000; Jeon et al., 2012; Park et al., 2014). 우리는제주도곶자왈지대중북동부의구좌-성

3 제주도곶자왈형성의주요원인 3 산곶자왈과남서부의안덕곶자왈을조사하였다. 앞서언급한바와같이 Jeju Province (1997) 와 Song (2000) 에서구좌-성산곶자왈지대는그영역이서로크게다른긴하지만, Jeju province (1997) 상의곶자왈지대는 Song (2000) 의곶자왈영역내에포함된다. 안덕곶자왈이경우일부영역을제외하면그범위가비교적잘일치한다 ( 그림 1). Song (2000) 은구좌-성산곶자왈이여러단성화산 ( 오름 ) 에서유래한여러용암류로구성된것으로보고하고, 공급지가서로다른용암류를구분하여 4개의곶자왈용암류로보고하였다. 최근 Park et al. (2014) 은 Jeju Province (1997) 에서곶자왈지대로구분한영역에대하여용암의표면특징을조사하고, 구좌-성산곶자왈지대는아아 (50.6%) 에서파호이호이 (40.8%) 에걸치는다양한특징을보이고, 안덕곶자왈지대는전형적인아아 (87.4%) 의특징을보임을정량적으로보고하기도하였다. 기존연구에서조사된바와같이곶자왈은용암류를토대로형성된숲으로, 곶자왈형성과용암류는어떤점에서밀접한연관관계가있음을유추할수있다. 우리는야외조사를통해곶자왈을이루는 용암류의유역 ( 이하용암유역 ) 을파악하고, 용암류분포와곶자왈분포영역과의관계, 용암류와주변용암류와의층서적관계등을파악하고자구좌-성산곶자왈지대의용암유역도 (lava flow map) 를새롭게작성하였다. 하와이와같은현생화산지역에서는용암유역도작성을위해화산활동전후의항공및위성사진그리고용암류표면의풍화상태등다양한자료를활용한다 (Heliker et al., 2003). 제주도의경우항공사진을활용하여개개의분화구에서흘러나온용암류들의대략적인분포를파악한바있으나 (Yun et al., 1987), 화산활동이후식생발달, 농경지개간, 퇴적작용등으로용암류분출당시의지표특징이가려지고지형이변형된경우가많아용암유역을명확히구분하는것에상당한어려움이있다. 이러한이유로화산활동이후식생이우거져접근이힘든외국의화산지대에서는 SIR-C ( 레이더이미지 ) 를활용한수치고도모델 (Digital Elevation Model) 자료를토대로화산지형에대한경사분석을실시하여용암유역구분은물론, 용암류의물리적특징을연구하 Fig. 1. Distribution of Gotjawal terrains on Jeju Island. Areas outlined by red lines show the Gotjawal areas defined and named by Song (2000). Gotjawal terrains designated by the Jeju Special Self-Governing Province (1997) are represented by colored areas, and are classified after Park et al. (2014).

4 4 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 기도하였다 (MacKay et al., 1998). 제주도는식생발달및농경지개간등으로직접적인용암류유역구분에어려움이있음을감안하여, 야외조사에앞서수치지형도 (1:5000) 를기반으로수치고도모델을생성하여활용하였다. 수치고도모델은지형에대한 3D이미지는물론지형경사및경사방향등을가시화할수있어화산활동에의한지형적특징을손쉽게찾아낼수있다. 이러한이유로곶자왈의기반을이루는용암류의범위를작성하는데유용하다. 더불어기존지질도 (Won et al., 1993; Park et al., 1998; Park et al., 2000a, 2000b) 및 Song (2000) 의자료를참조하였다. 단성화산활동에대한최근연구들은 단성화산 이라는용어가가지는직접적인의미와달리, 하나의단성화산에서일련의순차적화산활동과정에서서로다른맨틀기원지에서서로다른부분용융정도와분별결정작용, 그리고정치 (storage or emplacement) 를겪은마그마패치들이분출함으로인해하나의단성화산에서다양한조성과분출형태를보이는것이보고되고있다 (Carracedo et al., 1992; Luhr, 2001; Brenna et al., 2010, 2011; McGee et al., 2011; Needham et al., 2011). 이는제주도단성화산 ( 오름 ) 들의화산활동결과물을해석함에있어화산분출양상및마그마조성의변화가능성을고려해야만함을의미한다. 따라서본연구에서는수치고도모델을활용한용암류의지형적특징, 현생단성화산활동의분화특성, 용암류의기재적특징등을종합적으로고려하여용암유역도를작성하고곶자왈지대의용암류특성과형성원인에대하여연구하였다. 2.2 곶자왈을이루는용암류의연대측정 Song (2000), Song et al. (2007), Park et al. (2014) 은곶자왈지대가제주도화산활동및형성과정에서가장마지막단계의화산활동기동안분출한용암류에형성되었다고보고한바있다. 이는곶자왈의형성이용암류의젊은연대와깊은연관이있음을의미하는것으로해석할수있다. 이번연구에서는구좌-성산곶자왈과조천곶자왈내선흘곶자왈을이루는용암류의연대를추정하기위하여이들용암류하위의고토양층에대한탄소연대측정을실시하였다. 이들두곶자왈의경우, 안덕 곶자왈의경우 (Lee et al., 2014) 와같이, 곶자왈을이루는용암류직하부에서탄소연대측정용고토양을채취할수있는노두가존재하지않는다. 이러한이유로우리는곶자왈을이루는용암류와그주변용암류들간의상호선후관계를고려하여용암류의연대를간접적으로추정하였다. 안덕곶자왈의경우곶자왈을이루는용암류의직하부고토양에대하여탄소연대및광여기루미네선스연대를측정한 Lee et al. (2014) 의연구결과를참조하였다. 우리는먼저구좌-성산곶자왈연대측정을위해다랑쉬오름분석층의하위에분포하는고토양층 (4 점 ) 에대한탄소연대측정을실시하였다. 다랑쉬오름분출시퇴적된분석층은층서상동거문오름용암류의하위에놓인다 ( 그림 2). 즉다랑쉬오름분출이전에퇴적된고토양층의연대를측정함으로써다랑쉬오름분출이후에일어난동거문오름화산활동의시기를간접적으로유추하는것이다. 한편, 선흘곶자왈의경우제주도폭 (1:50,000) 에서선흘리현무암질안산암으로기재된용암유역내에분포하는데 (Park et al. 1998), 이용암유역은함덕리에서월정리까지넓은범위에분포한다. 우리는이용암유역의서쪽가장자리에해당하는함덕리 (1점) 와동쪽가장자리에해당하는월정리 (2점) 에위치한저류지절개지에서고토양층을채취하여탄소연대측정을실시하였다. Park et al. (1998) 에서선흘리현무암질안산암으로기재된영역이하나의화산에서유래한용암류로이루어졌다고볼수는없을것이다. 하지만, 기존연구 (Park et al., 1998) 에서하나의용암류단위로기재된용암류하위에분포하는고토양층에대한방사성탄소연대측정을통해선흘리현무암질안산암을이루는용암류들의생성시기를대략적으로추정할수는있을것이다. 이들두지역의고토양층에대한방사성탄소연대측정은각각한국지질자원연구원과서울대학교기초과학공동기기원에서가속기질량분석기 (AMS) 를활용하여측정되었다. 3. 연구결과 3.1 구좌-성산곶자왈구좌-성산곶자왈지대에대하여수치고도모델을이용한음영기복도및경사분석도, 야외암상비

5 제주도곶자왈형성의주요원인 5 Fig. 2. a) Distribution of the lava flows constituting the Gujwa-Seongsan Gotjawal, which originated from the Donggeomun Oreum scoria cone. Characteristics of four sequential lava flows are briefly described in Table 1. A black star is the location of the sample for carbon isotope age dating for Darangswi Oreum, which predates Donggeomun Oreum. b) Digital elevation model of Donggeomun Oreum characterized by irregular morphology instead of typical volcanic cone morphology. c) Elongated scoria mound produced by lava-rafting of scoria. d) Outcrop of dissected scoria mound.

6 6 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 Table 1. Types and Source of lava flows related to Gujwa-Seongsan Gotjawal. Gujwa- Seongsan Gotjawal Song (2000) This study Lava flow Lava type Source Lava flow Lava type Source Jongdal-Handong Gotjawal lava Sewha Gotjawal lava Sangdo-Hado Gotjawal lava Susan Gotjawal lava Pah : Pahoehoe, Tr : Transition Aa Aa Aa Aa Donggeomun Oreum Darangswi Oreum Yongnuni Oreum Baekyagi Oreum 1 st &3 rd lava Pah 1 st lava Pah Tr Aa 1 st ~2 nd lava 4 th lava mainly Aa with partly Pah mainly Aa with partly Tr and Pah Donggeomun Oreum 교를통해작성한용암유역 (lava flow area) 은그림 2와같다. 구좌-성산곶자왈의토대가되는용암류는동거문오름분석구에서유래하였으며, 크게네번의순차적용암류가분출된것으로파악된다. 첫번째용암류는동거문오름으로부터북쪽및북동쪽으로흘러, Song (2000) 에의해기재된종달-한동곶자왈의일부지역, 상도-하도곶자왈, 세화곶자왈지역내에분포하고있다. 이용암류는야외노두에서 0.2~1 mm 크기의감람석반정이잘관찰되며, 기질부에는아주드물게미정질의침상사장석이관찰된다. 용암류표면부의기공은직경이 2~15 mm 로대체로둥글거나약하게신장된특징을보인다. 이용암류의중하류구간에서는하위에놓이는전형적인침상장석감람석현무암 (AFOB) 과쉽게구분된다. 두번째용암류는첫번째용암류가흐른세갈래의흐름중상도-하도방향을따라멀세운동산까지흘렀다. 야외노두에서첫번째용암류와달리감람석미반정이육안으로잘관찰되지않으며, 0.2 mm 크기의미정질의침상사장석이드물게관찰되며, 1~2 mm 크기의휘석반정이아주드물게관찰된다. 대체로용암류의표면에서관찰되는기공들은첫번째용암류에비해크기가작고 (2~5 mm) 신장된형태를띠며, 그밀도가더높다. 본용암류의남동쪽에서층서상하위에놓이는용눈이오름용암류는 1~2 mm의감람석반정이다수관찰되어야외에서두용암류가쉽게구분된다. 세번째용암류는동거문오름의남서부에서분출하여북쪽으로흘러지금의종달-한동곶자왈지역과비자림부근까지분포하는데, 야외에서첫번째용암류와암석기재적특징이유사하다. 네번째용암류는현재 동거문오름분석구의트여진방향즉, 남쪽으로흘렀으나좌보미오름과관련된용암및스코리아뗏목 (scoria raft) 에막혀방향을바꿔동쪽으로흘러갔다. 이용암류는용눈이오름, 손자봉, 궁대악등과같은인근단성화산및용암류에의해형성된오목한지형, 즉지형적으로낮은곳을따라흘러가면서좁고긴용암유역을형성한것으로여겨진다 ( 그림 2a의네번째용암류 ). 동거문오름이원추에가까운콘의형태가아닌매우불규칙한형태를가지게된원인또한여러단계에걸친순차적화산활동을지시하는증거가된다 ( 그림 2b). 이용암류는야외노두에서두번째용암류와암석기재적특징이유사하나, 침상사장석미반정이 0.2~0.5 mm로좀더크고, 2~3 mm 크기의휘석결정및 5 mm 크기의백색외래암편이간혹관찰된다. 이용암류는북쪽으로감람석반정이뚜렷이관찰되는용눈이오름용암류와접한다. 앞에서살펴본네차례순차적용암류의표면적특징을각각살펴보면, 첫번째용암류는동거문오름가까운곳에서는대체로파호이호이가우세하나, 세화곶자왈을이루는용암류의중심축에서외곽부가장자리로가면서그리고상도-하도곶자왈을이루는용암류의하류구간으로가면서전이적특징및아아의특징을보인다 ( 그림 3; 표 1). 두번째용암류는아아의특징이우세하며, 용암류상류구간에는용암분출및용암의흐름과정에서떠내려온스코리아뗏목이여러개의스코리아언덕지형을이루고있다 (Valentine et al., 2007; Riggs and Duffield, 2008; Németh et al., 2011) ( 그림 2c, 2d). 세번째용암류는동거문오름의북쪽에평탄한대지를이루는

7 제주도 곶자왈 형성의 주요 원인 용암류로 전형적인 파호이호이의 특징을 보인다. 네 번째 용암류는 공급지로부터 멀어지면서, 그리고 용 Fig. 3. Various surface features on the 1st lava flow unit from Donggeomun Oreum. Locations of the photos are shown in Figure 2a. The western branch of the bifurcating 1st lava flow was regarded as Sehwa Gotjawal by Song (2000), but was not designated as a Gotjawal terrain by Jeju Special Self-Governing Province (1997). a) Pahoehoe lava having smooth, billowy, and ropy crust. b) Crustal feature transitional between slabby pahoehoe lava and scoriaceous-spinose aa lava. c) Cultivated farmland above an Aa lava field, partially preserving rough, brecciated clinker surface at the distal lava flow margin. d) Exposed clinker on the cultivated farmland. 7 암류의 중심부에서 가장자리로 가면서 대체로 파호 이호이에서 전이용암을 거쳐, 아아로 표면특징이 변 화해가는 양상을 보인다(Lipman and Banks, 1987; Wolfe et al., 1988; Hon et al., 2003). 토지이용등급도(Jeju Province, 1997) 상에는 구 좌-성산곶자왈의 북서쪽에 위치한 둔지봉의 남쪽 지역 일부도 곶자왈 지대로 지정되어 있다. 이 곶자 왈 지대는 3D지형이미지 및 경사분석도, 암상 등을 볼 때(그림 4), 동거문오름 용암류와 별개로 둔지봉 에서 유래한 용암류 상에 분포하는 것으로 판단된 다. 둔지봉은 남쪽으로 트인 말굽형 분석구로 분석 구에서 가까운 부분에는 스코리아 퇴적층이 지표를 덮고 있다. 분석구의 남쪽방향 인근 영역에는 비교 적 넓은 지역에 걸쳐 스코리아가 불규칙한 언덕을 이루고 있는데, 이러한 특징은 동거문오름의 북동 쪽 및 남쪽 부분과 유사하다. 말굽형 둔지봉의 트인 방향은 한라산 순상체의 전체적 지형경사 방향과 반 대 또는 사교하는 방향이다. 이러한 이유로 둔지봉 분화구가 터진 곳으로 흘러나온 용암은 남쪽으로 약 1.5 km를 흘러가다 북동쪽으로 우회하여 흘러간 것 으로 해석된다. 둔지봉으로부터 남쪽으로 흘러간 용암류는 돌오름 및 한라산 순상체의 완만한 지형 적 장애물에 영향을 받아 그 선단부에서 지형경사가 비교적 급하다(그림 4b). Jeju province (1997)는 현 재 이 영역만을 곶자왈지대로 구분하고 있는데 비 해(그림 4b), Song (2000)은 둔지봉용암류 영역을 곶자왈로 구분하고 종달-한동곶자왈의 일부분으로 표기하고 있다(그림 1). 한편, 구좌-성산 곶자왈지대를 이루는 용암류와 곶자왈이 아닌 인접 지역의 지표 특징은 명확히 구 분된다. 그림 5는 구좌-성산 곶자왈 지대와 그 인근 의 비곶자왈 지대와의 관계를 보여준다. 곶자왈 지 대에는 토양이 거의 발달하지 않은데 비해 비곶자왈 지대는 토양이 비교적 잘 발달되어 대부분 농지로 이용되고 있다(그림 5). 그림 5b 지점에서는 층서상 용암류 아래에 놓이는 스코리아층이 농지로 사용되고 있으며, 스코리아층을 덮고 있는 얇은 용암층은 농지 확장을 위해 제거되기도 하였다. 이러한 야외층서 관계는 곶자왈을 이루는 용암류가 토양층(혹은 스코 리아층) 퇴적 이후에 발생한 화산활동의 결과로, 층 서상 하위에 놓이는 보다 오래된 토양층을 덮고 있 음을 보여주는 것이다(그림 5a).

8 8 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 3.2 안덕곶자왈야외노두에서안덕곶자왈의기반을이루는용암류는회색을띠며, 1~2 mm의감람석반정및 2~4 mm 크기의휘석반정을약 1% 가량함유한치밀질암석이다. 이용암류의북서부로는세립감람석현무 암, 사장석풍부조면현무암, 침상장석감람석현무암등과접하고, 남동부에는감람석현무암, 사장석풍부조면안산암, 치밀질조면암등의암상과접하고있어비교적쉽게야외에서용암류의경계가구분된다. 그결과, 기존지질도 (Park et al., 2000b), 곶자왈분포도 Fig. 4. a) An areal view of Dunjibong scoria cone and lava flow which originated from the cone. The edge of the lava flow is easily recognized by thick forest (white arrows). This area of Dunjibong lava flow is not included in the Gotjawal terrain by Jeju Special Self-Governing Province (1997), but Song (2000) regarded it as a part of the Jongdal-Handong Gotjawal. b) The lava flow margin with thick forest has steep slope compared with the surrounding area or the upper surface of the lava flow. c) Cultivated clinkery upper surface of the Dunjibong lava flow. d) Scoriaceous clinker exposed on the border of a recently cultivated farmland.

9 제주도곶자왈형성의주요원인 9 (Song, 2000), 그리고수치고도모델을비교할때, 안덕곶자왈영역은병악오름에서분출한용암류 ( 이하병악용암류 ) 의영역과비교적잘일치하며 (Song, 2000), 곶자왈영역과비곶자왈영역이명확히구분된다 ( 그림 6a). 안덕곶자왈의토대를이루는병악용암류는용암류의상 하부에클링커층이잘발달한전형적인아아의특징을보인다 (Song, 2000; Park et al., 2014). 안덕곶자왈내에는현재 2개의채석장이있어, 병악용암류의특징과층서를잘관찰할수있다. 병악오름에서 1.4 km의거리에위치한채석장단면에서곶자왈의토대를이루는병악용암류의두께는 1.5~4 m인데비해, 4.6 km의거리에위치한채석 장에서는약 20 m로그두께가더두꺼워진다. 또한화산체에서멀어질수록, 즉용암류가공급지로부터더멀리흘러갈수록클링커층이더두껍게발달한다 ( 그림 6b, 6c). 특히, 이용암류의상부에는용암류의흐름에의해자가파쇄 (autobrecciation) 로형성된클링커층이발달하는데클링커층의상위에는토양층이거의발달하지않았다 ( 그림 6d). 그러나이용암류의하부에는적갈색혹은적색의고토양층이약 0.5~1 m 두께로분포한다 ( 그림 6b, 6c). 이는구좌-성산곶자왈지대에서용암류의하부에고토양층 ( 스코리아층 ) 이놓이는특징과유사하다. 즉곶자왈을형성한용암류상부에는토양층이거의없거나빈약하고, 용암류의하부에는퇴적층 ( 고토양혹은스코리아층등 ) 이연속적으로잘발달하는공통점을인지할수있다. 3.3 연대측정결과다랑쉬오름북동쪽에넓게분포하는다랑쉬오름분석층하부에서채취한고토양에대한탄소연대측정결과, 분석층직하부의고토양층에서 9,400±120 Cal. yr BP와 9,500±60 Cal. yr BP, 고토양층내 80 cm 깊이부근에서 17,915±215 Cal. yr BP의연대를얻었다. 고토양층의최하부 (180~185 cm 깊이 ) 에서는탄소함량의부족으로연대를얻지못하였다 ( 그림 7; 표 2). 조천곶자왈내선흘곶자왈북쪽에위치한저류지절개면상에서선흘리현무암질안산암하부에놓이는고토양에대해서 11,150±90 Cal. yr BP, 그리고월정리저류지에서채취된고토양에서는 11,250±200 Cal. yr BP와 11,290±120 Cal. yr BP의연대를얻었다 ( 그림 8; 표 3). 4. 토의 Fig. 5. a) Photograph of the border of the Sewha Gotjawal, as defined by Song (2000). Jeju Self-Governing province did not include this area in the Gotjawal terrain. Gotjawal terrain with poor soil development is distinguished from the non-gotjawal terrain with thick soil. Poor or thin soil on Gotjawal terrain makes it inappropriate for cultivation. b) The Gotjawal-forming lava overlies a scoriaceous soil. Thin marginal part of the lava was artificially removed to expand the agricultural land. Both Song (2000) and Jeju Special Self-Governing province (1997) regarded this site as Gotjawal. Locations of the photographs are shown in Fig. 2a. 본연구에서는제주도곶자왈중구좌-성산곶자왈, 안덕곶자왈지대에대해용암유역, 용암유역내곶자왈지대의분포, 용암류의유형, 용암류연대등을조사하였다. 조사결과를바탕으로곶자왈을이루는용암류의특징을화산학적 층서적관점에서해석하고, 이를근거로곶자왈형성의주요원인들에대하여살펴보았다. 4.1 용암류의표면적특징 : 아아와파호이호이 1990년대지질학적관점에서제주도곶자왈을연

10 10 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 Fig. 6. a) An areal view of the Andeok Gotjawal. White lines indicate the boundary of the Gotjawal terrain designated by Jeju Special Self-Governing Province (1997). An white star is the location of quarry on the photo of Fig. 10. b) Overview of dissected lava flows in a quarry, 1.4 km away from the source vent of the Byeongak Oreum scoria cone. c) Overview of deeply dissected lava flows in another quarry, 4.6 km away from Byeongak Oreum. These two outcrops show reddish paleosol beneath the Gotjawal-forming lava flows. d) Close-up of the upper portion of clinkery lava with poor soil development.

11 11 제주도 곶자왈 형성의 주요 원인 Table 2. AMS radiocarbon data for paleosol underlying scoria deposit from Darangswi Oreum which predates the Donggeomun Oreum related with Gujwa-Seongsan Gotjawal. Location Latitude Longitude Spot 1 N33 29' 33.4'' E126 49' 59.2'' Spot 2 N33 29' 33.1'' E126 49' 58.6'' Spot 2 N33 29' 33.1'' E126 49' 58.6'' Spot 2 N33 29' 33.1'' E126 49' 58.6'' sample code (0-5 cm) 294 (0-5 cm) 294 (80-90 cm) 294 ( cm) δ13c ( ) 14 C age yr BP Calibrated age (2σ range) Cal yr BP ,350±50 9,500± ,390±50 9,400± ,730±70 17,915±215 - ND ND 14 The C age is determined by accelerator mass spectrometer at the Korea institute of geoscience and mineral resources in Daejeon, South Korea. ND means no age data by low carbon content. Table 3. AMS radiocarbon data for paleosol underlying the lava related with Seonheul Gotjawal. Location Spot 1 Spot 2 Spot 2 Latitude Longitude N33 31' 54.88'' E126 41' 23.34'' N33 39' 25.70'' E126 47' 06.8'' N33 39' 25.70'' E126 47' 06.8'' 13 sample code δ C ( ) C age yr BP 9,690±70 9,810±70 9,860±60 Calibrated age (2σ range) Cal yr BP 11,150±90 11,250±200 11,290± The C age is determined by accelerator mass spectrometer at the Seoul National University National Center for Inter-University Research Facilities in Seoul, South Korea. Fig. 7. Outcrop features of the radiocarbon-dated paleosol beneath the scoria deposit, which origniated from the Darangswi Oreum. Results of age dating are shown in Table 2. The location of sampling is marked with black star in Fig. 2.

12 12 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 구하기시작한이후약 20여년간곶자왈은아아의특징을가지는용암류와관련이있는것으로믿어져 Fig. 8. Locations and outcrop features of the paleosol beneath the to Seonheul Gotjawal lava, where three radiocarbon ages were obtained. The area of the lava flows including Seonheul Gotjawal was named and shown on the geological map as Seonheul-ri basaltic andesite by Park et al. (1998). Results of dating are shown in Table 3. White-lined areas represent Gotjawal terrains designated by Jeju Special Self-Governing Province (1997). 왔다 (Song, 2000). 하지만최근곶자왈을이루는용암이아아 (Aa) 뿐만아니라파호이호이 (Pahoehoe) 분포지에서도나타난다는연구결과들이보고된바있다 (Jeon et al., 2012; Park et al., 2014). 이해를돕기위해서간략히 아아 와 파호이호이 의어원과그특징에관하여간략히소개한다. 흔히현무암질용암류의표면적특징을표현하는용어로 파호이호이 와 아아 라는용어가널리쓰이고있다 (Hazlett and Hyndman, 1996; Hon et al., 2003). 파호이호이 는용암의표면이밋밋하고, 표면에밧줄구조가흔히발달하며지형적으로작고완만한언덕들이잘발달하는특징을가지는데비해, 아아 는용암층의상 하부에까칠까칠하고각진형태를가지는자가파쇄각력, 즉클링커 (clinker) 가발달한다 (Hazlett and Hyndman, 1996). 원래이들용어는하와이원주민들이사용하던하와이어로, Dana (1849) 에의해과학서적에소개된이후오늘날과같이현무암질용암의표면적특징을기재하는보편적인용어로사용되고있다 (Wright and Takahashi, 1989, 1998). 최초서적에소개한학자나하와이원주민들은 파호이호이, 아아 와같은용어를이미식어서암석화된용암지대의특징을묘사하는용어로사용하였다. 하지만시간이지나면서이들용어가현생화산활동지대에서흘러가고있는용암류를기재하는용어로도확대되어사용되면서용어의의미와정의가복잡해지게되었다. 이러한이유로최근하와이화산활동과용암류의흐름을연구한학자들은 파호이호이, 아아 라는용어는이미굳어진암석을기술하는것에만국한하여사용하고, 흘러가는용암이나식어가고있는용암을기술하기위해서는 아아용암류 (aa flow) 와 파호이호이용암류 (pahoehoe flow) 라는용어를사용할것을제안하기도하였다. 특히용암채널 (lava channel) 의흐름특징을기재하는용어로는이들용어를사용하지말것을제안하기도하였다. 왜냐하면용암채널을따라흘러가는용암은여러조건에따라최종적으로 아아 가되기도하고 파호이호이 가되기도하기때문이다 (Hon et al., 2003). 현생화산지대에서의연구에따르면하나의단성화산에서순차적으로분출 (eruption) 혹은분천 (effusion) 한용암류는 아아 를형성하기도하고 파호이호이 를형성하기도한다 (Swanson, 1973; Holcomb, 1976;

13 제주도곶자왈형성의주요원인 13 Geological Survey (US) and Holcomb, 1980; Heliker and Mattox, 2003). 아아혹은파호이호이와같은용암류의형태적인특징에영향을미치는요인으로는용암의온도, 가스함량, 결정화정도, 분출률과분출지속시간, 그리고용암이흘러가는지형경사등을들수있다 (Peterson and Tilling, 1980; Lipman and Banks, 1987; Rowland and Walker, 1990; Cashman et al., 1999). 아아 는비교적짧은시간에많은양의용암이분수처럼뿜어져나올때주변공기에의해비교적많이식고, 마그마가가진가스를크게잃어버려, 결과적으로가스를적게가진상대적으로낮은온도의용암이흘러가면서형성된다. 특히이러한용암이경사가급한곳을흘러갈때전단변형이크게일어나아아의특징이나타난다 (Peterson and Tilling, 1980; Rowland and Walker, 1990; Cashman et al., 1999). 이에비해 파호이호이 는상대적으로적은양이지만오랜시간에걸쳐꾸준히분류 (effusion) 하는경우완만한지형을천천히흘러가면서넓은용암대지를이룬다 (Mattox et al., 1993; Hon et al., 1994; Garcia et al., 1998; Kauahikaua et al., 1998). 비교적적은양의용암이지속적으로분출하여흘러가면서형성되는파호이호이용암류에는큰규모의전형적인용암동굴이흔히형성되는것으로알려져있다 (Greeley, 1987; Kauahikaua et al., 1998)). 뿐만아니라하나의공급지에서유래한한갈래의용암류에서도화구로부터멀어짐에따라파호이호이, 전이형, 아아로순차적으로관찰되거나 (Lipman and Banks, 1987; Wolfe et al., 1988; Cashman et al., 1999; Polacci et al., 1999), 아아의특징을가지던용암류가경사가완만한곳에이르러파호이호이의형태를띠기도한다 (Hon et al., 2003). 이번연구에서구좌-성산곶자왈은동거문오름에서순차적으로분출한용암류가파호이호이, 전이적특징, 아아의특징을모두보이는것으로조사되었다. 더불어각각의순차적으로분출한용암류상에는아아, 파호이호이에관계없이곶자왈이형성되어있음이확인되었다. 이러한결과는아아혹은파호이호이와같은현무암질용암의표면적특징은용암류의조성, 물리적특성, 분출양상, 지형경사등과같은요인에의해결정되는표면적인현상으로, 곶자왈의형성을결정짓는결정적인요인이아님을의미한다. 4.2 곶자왈형성의주요원인우리는곶자왈지대의특징과층서적관계를검토한결과곶자왈의형성 ( 잔존 ) 의가장큰요인이 1 용암류의매우젊은연대, 2 그로인한토양층부재, Fig. 9. A cartoon illustrating the development of the Gotjawal terrain, which is inferred to develop and be preserved on very young lava flows, irrespective of the surface features of either pahoehoe or aa lavas. The Gotjawal-forming lava flows have thin soils or lack soils on the surface, thereby making the lava field useless for agriculture. On the other hand, old lava flows with thick soil covers may have been preferentially cultivated for farming.

14 14 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 3 지형기복이라판단한다 ( 그림 9) 용암류의매우젊은연대 ( 곶자왈을이루는용암류의연대 ) Park et al. (2014) 은곶자왈의기반을이루는용암류들에대한 40 Ar/ 39 Ar 연대측정으로약 11만 5천년~ 약 2만 6천년의연대를보고하였다. 그런가하면, Lee et al. (2014) 은제주도남서부의안덕곶자왈내용암층하부고토양층에대해탄소연대측정과광여기루미네선스연대측정을통해각각 2,250~7,410 Cal. yr BP와 4,600±300 yr BP의매우젊은연대를보고하기도하였다. 이번연구에서동거문오름분석층직하부의고토양층에서얻은탄소연대 ( 약 9400 yr BP) 는동거문오름화산활동이전에분출한다랑쉬오름의분출연대가적어도약 9400 yr BP 이후일어났음을지시한다. 이는야외층서관계에서다랑쉬오름용암류및분석층상위에놓이는동거문오름용암류 ( 구좌-성산곶자왈의기반이되는용암류 ) 가적어도 9400 yr BP보다젊다는것을지시한다. 또한, 선흘곶자왈이위치하는선흘리현무암질안산암의직하부고토양층에서얻은약 11,000 yr BP 연대또한선흘리현무암질안산암이약 1.1만년이내의매우젊은용암류임을지시한다. 비록퇴적층에서의탄소연대측정에있어탄소성분의재동현상은퇴적시기보다오랜연대치를나타내거나 (Weaver, 1991; Eglinton et al., 1997; Newnham et al., 2004), 탄소성분이퇴적층을침투 Fig. 10. Laterally persistent paleosol layer exposed on a deeply dissected quarry section in Hankyeung Gotjawal. The location of quarry is marked in Fig. 6a with an white star. 해아래로스며들거나, 후기의식물뿌리에의해보다젊은연대를보이는현상이보고된바도있다 (Vandergoes and Prior, 2003; Newnham et al., 2007). 하지만최근 Lee et al. (2014) 에서의안덕곶자왈의고토양층에서의연구결과는층서적으로동일한층준에해당하는인접한두지점의고토양층을대상으로수직적으로연속적으로연대측정을실시했을뿐만아니라, 직경 1~2 cm ( 최대 10 cm) 크기의목탄편들에대한연대측정결과와광여기루미네선스연대측정결과가비교적잘일치하는양상을보여고토양에서의탄소연대측정이비교적신뢰할만한결과라여겨진다. 이상의연대측정결과들은구좌-성산곶자왈, 안덕곶자왈, 선흘곶자왈등과같은제주도의곶자왈을형성한용암류가지금까지알려진것보다훨씬젊은용암류임을지시하는것이다 빈약한토양층곶자왈에대한그간의연구에서곶자왈의정의에있어공통점을찾아보면, 곶자왈은 토양이거의없거나그표토층의심도가다른지역에비해상대적으로얇다 (Song and Yun, 2002; Park et al., 2014) 는것이다. 즉곶자왈의표면에토양층이빈약한것은결국 암괴들이불규칙하게흩어져있는 (Jeon et al., 2012) 이라는표현과같이용암류의표면적특징을그대로드러나게하는것이다. 곶자왈의상부에토양이빈약한것과대조적으로곶자왈을이루는용암층아래에는고토양 ( 이질퇴적물및스코리아퇴적물 ) 이분포한다. 이들고토양층은채석장과같은단면에서양호한연장성을관찰할수있어, 이토양층이용암류아래에횡적으로연장성있게발달해있음을유추할수있다 ( 그림 10). Song (2000) 은제주도 4개곶자왈지대를이루는용암류에대하여용암류의암상과분포특성을조사하고이들곶자왈을이루는용암류의하부에공통적으로지표퇴적물 (epiclastic sediment) 이분포한다고기재한바있다. 이후 Song and Yun (2002) 은곶자왈아래에넓게분포하는흑갈색을띠는이질사암층 ( 퇴적층 ) 을 탐라층 으로기재하기도하였다. 기존연구에서곶자왈하부에놓이는지표퇴적물 (epiclastic sediments) 혹은 탐라층 으로기재된일부퇴적층은곶자왈을이루는매우젊은용암류에의해피복

15 제주도곶자왈형성의주요원인 15 된고토양층으로해석할수있을것이다. 우리는앞서곶자왈을이루는용암류가매우젊은용암류임을살펴보았다. 그렇다면용암류의분출연대와토양층이빈약한현상과는어떠한관계가있는것일까? 우리는곶자왈을이루는젊은용암류의상부에는토양이퇴적되거나침전될시간적여유가없었으며, 이로인해토양이없는매우젊은용암류의상부는농지로사용될수없었을것이라판단한다. 즉토양층빈약의결과로농지로개간되어활용되지못하고잔존한지역이천연자연숲혹은초목지로남아땔감조달이나방목장등으로활용되면서곶자왈이라명명되고보존된것이라판단된다. 이러한이유로곶자왈의형성혹은잔존의가장큰요인은젊은용암류연대와그로인한토양층의빈약에있다고여겨진다. 하지만비교적짧은과거에발생한화산활동에의해용암류가형성되었다하더라도, 그상부에이보다더젊은화산활동에의한화산쇄설물혹은재동된화산분출물 ( 세립질의스코리아, 화산재등 ) 이쌓이게되면쇄설성스코리아지대는쉽게농지로개간되어곶자왈지대로남겨지지못했을것으로추정된다. 하나의예로, 구좌-성산곶자왈을형성한용암류의근원지인동거문오름의경우분석구인근지역에는화산활동과정에서분출한스코리아및용암류에의해떠내려온스코리아뗏목이넓게분포하여목장지대로활용되어곶자왈로잔존하지못한것으로판단된다. 즉스코리아가분포하는지대는치밀한용암암반만노출된지역보다상대적으로쉽게농경지로개간되었을것으로생각된다. 뿐만아니라, 쇄설성클링커가발달하는아아는비쇄설성의표면적특징을갖는파호이호이 ( 그림 3a) 에비해상대적으로쉽게농지로개간되는것으로추정된다. 둔지봉용암류의중 하류부분에서평탄한용암류상부부분 ( 그림 4a ~ 4d), 세화곶자왈의말단부 ( 그림 3c) 및외곽부 ( 그림 3b) 등이농경지로활용되는사례가이러한해석을뒷받침한다. Jeju Province (1997) 는이렇게개간된지역을곶자왈지대에서제외시킨데비해, Song (2000) 은곶자왈로구분하였다 지형기복및경사곶자왈형성에주요한요인중에하나는지형기복이심하다는것이다. 용암류유역에서지형적기복 은분출하는마그마의성분, 물성의차이, 단위시간당분출량, 용암이흘러가는지형의경사, 기존지형의굴곡등에크게영향을받는다 (Pinkerton and Sparks, 1976; Lipman and Banks, 1987; Kilburn, 1993; Kilburn and Guest, 1993; Hon et al., 1994). 이러한지형적기복은용암분출이후그표면에토양층이어느정도발달하더라도농지로의사용을불가능하게하는주요한원인이될것이다. 그대표적인예가민오름에서유래한용암류상에형성된교래곶자왈과둔지봉에서유래한둔지봉남쪽의곶자왈지대, 그리고선흘곶자왈지대이다. 특히선흘곶자왈은토양이없으면서튜물러스가다수발달한곳으로 (Jeon et al., 2012), 농지로활용하는데어려움이많은대표적인지대이다. 우리는앞서둔지봉에서유래한용암류의분포영역은지형적특징에근거하여쉽게인지할수있었다. 둔지봉의경우분석구가터져나가면서남쪽으로열린부분에는용암류및스코리아뗏목으로인해지형의기복이심하다. 이에비해용암류가둔지봉을휘어감싸면서지형적으로낮은곳을향해흘러가는과정에서용암류의상부는평평한특징을보이며용암류의가장자리부분들은급한경사를이룬다 ( 그림 4b). 상대적으로평평한지형을이루는용암류의상단부는경작지로활용되고있다. 그에비해지형경사및기복이심한둔지봉의인접부 ( 둔지봉의남쪽인접부 ) 와용암류의가장자리는수목이무성하게자란것을인지할수있다 ( 그림 4a). 즉동일한용암류상에서도지형적으로평탄한부분은경작지로활용된데비해, 지형기복이심하고경사가급한부분은곶자왈혹은부분적인수목지역으로남게됨을알수있다 ( 그림 4a, 4b). 이러한특징은지형기복및지형경사가심하면심할수록농경지로의활용이어려워곶자왈로잔존할가능성이높아진다는해석이가능하다. 4.3 곶자왈지대의범위기존연구 (Song, 2000) 는구좌-성산곶자왈을이룬용암류가동거문오름, 다랑쉬오름, 용눈이오름, 백약이오름등에서유래했다고해석한바있다 ( 표 1). 하지만우리는이번연구를통해, 둔지봉에서유래한용암류에발달한곶자왈을제외하면, 구좌-성산곶자왈지대대부분은동거문오름에서순차적으로분출한용암류상에발달한것으로해석한다. 이

16 16 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 러한결과는기존의연구결과와비교하였을때, 곶자왈을이루는용암류의분포영역은대략적으로일치하나그공급지에대한해석은서로상이한것이다. 본연구에서의해석에의하면, 동거문오름인근의여러화산 ( 다랑쉬오름, 용눈이오름, 백약이오름등 ) 들은동거문오름화산활동이전에형성되었으며, 동거문오름분출이전의화산활동으로형성된용암지대혹은화산쇄설성퇴적층은화산활동휴지기동안의퇴적작용 ( 해빈모래, 풍성기원의퇴적물, 그리고화산쇄설물의재동층등 ) 에의해퇴적물로덮이게된다. 이러한다양한기원의토양층은이후동거문오름화산활동시매우젊은용암류에의해부분적으로피복되었다. 즉지금의곶자왈지대를형성한용암류는토양층이형성될시간적여유가없을만큼짧은과거에일어난화산활동으로형성된용암류임을유추할수있다. 이렇게매우젊은용암류로피복된용암유역은토양이빈약하고암반이드러나농경지로활용되지못하게되었다. 이에비해이용암류에덮이지않은지대는상대적으로토양이발달하여농경지로개간되어숲으로잔존하지못하게된것이다 ( 그림 9). 하지만일부용암류의경우용암류의가장자리및하류구간에서는자가파쇄작용에의한클링커가생성되어농경지로활용이보다용이할수있다. 그예로세화곶자왈과같은일부매우젊은용암류의가장자리나하류구간은농지로개간되어곶자왈의성격을잃어가기도한다. 이상의곶자왈층서와특징을종합하면, 매우젊은용암류의영역이모두곶자왈로잔존하는것이아니라, 부분적으로쇄설성특징을가지는부분혹은퇴적물이상대적으로더우세하게퇴적된곳등은곶자왈로잔존하지못하고농지나목장등으로활용된것으로해석할수있다. 이는하나의용암류분포영역과곶자왈지대의분포영역이일치하지않을수있음을의미하는것이다. 이런의미에서 Song (2000) 이제시한 곶자왈용암류 라는용어는농경지나목장등으로활용할수없을만큼토양층이빈약하게발달한매우젊은용암류로, 그영역은인간의간섭이가해지지않는다면곶자왈로잔존 ( 형성 ) 할가능성이있는 매우젊은용암류 의분포영역으로해석할수있을것이다. 본연구및최근의연구 (Lee et al., 2014) 에서곶자왈을이루는용암류가약 0.5 ~ 1.1 만년보다젊은용암류임을알수있었다. 향후곶자왈을이루는다른용암류들을대상으로한직 간접적인연대측정연구가보다많이수행된다면, 곶자왈을이루고있는용암류의연대를보다명확히밝힐수있을것이다. 현재제주특별자치도토지이용등급도상에서곶자왈지대로관리하는부분은곶자왈의토대가되는매우젊은용암류분포영역중일부분이다 ( 그림 1). 이영역은대체로곶자왈용암류 (Song, 2000) 범위내의지역으로, 토지이용등급도작성당시 (1997) 농지및기타용도의목적으로활용되는지역을제외한부분이다. 즉토지이용등급도상의곶자왈지대 (Jeju province, 1997) 는곶자왈용암류 (Song, 2000) 영역내에서 나무와덩굴따위가마구엉클어져수풀같이어수선하게된곳 이라는곶자왈정의 (Jeju Special Self-Government Province, 2009) 에준하는곳으로서, 비교적넓은범위에연속적으로발달한미개발숲지대만을한정하여지정한것으로판단된다. 이러한기준의차이가현재곶자왈지대의범위에대한혼돈을불러일으키는원인이라여겨진다. 새로운관점에서바라보면곶자왈은인간의경제활동 ( 과거농경사회에는농경지및목장으로의개간활동등 ) 의결과로형성된제주의자연숲임을인식할수있다. 따라서인간의경제활동이지속되고더욱확대되어가는불가피한현실을감안할때, 곶자왈로잔존할수있는매우젊은용암유역내에서아직까지미개발된잔존곶자왈지대의범위를명확히하고, 곶자왈보전과개발에따른장기적관점에서의실익을고려한보존과활용계획을마련하는것이필요할것이다. 5. 결론제주도북동부의구좌-성산곶자왈과제주도남서부안덕곶자왈에대하여수치고도모델 (DEM) 을이용한음영기복도및경사분석도작성, 야외암상비교등의방법을이용하여곶자왈의토대를이루는용암유역도를작성하였다. 기존연구결과와달리구좌-성산곶자왈의토대를이루는용암류는대부분이동거문오름에서유래한것으로판단된다. 일부북동부일부분지역 ( 둔지봉남쪽부분 ) 은둔지봉에서분출한용암류내에분포한다. 안덕곶자왈은기존연구에서제시된바와같이병악오름에서유래한용암유

17 제주도곶자왈형성의주요원인 17 역내에분포한다. 층서적관점에서곶자왈을이루는용암류의하위 에는고토양이분포한다. 이에비해용암류의상부, 즉곶자왈지표에는토양층이매우희박하다. 이러 한곶자왈의표면적특징은용암류가고토양층을덮은이후그표면에토양이퇴적되거나침전되는시간이매우짧았음을지시하는것이다. 즉, 곶자왈을이루는용암류가제주도화산활동최후기에형성된매우젊은용암류임을지시하는것이다. 이러한추론은구좌-성산곶자왈 ( 약 9,400년 ), 조천곶자왈중선흘곶자왈지역 ( 약 1.1만년 ), 안덕곶자왈 (Lee et al., 2014: 약 5,000년 ) 에서용암류하위의고토양층에서얻은매우젊은연대결과에의해지지된다. 우리는곶자왈지대의특징과층서관계를바탕으로곶자왈형성 ( 잔존 ) 의가장큰원인은 1 용암류의매우젊은연대, 2 그로인한토양층의부재, 3 지형기복에있음을제안한다. 앞으로곶자왈을이루는용암류를대상으로한직 간접적인연대측정연구가보다활발히이루어진다면, 곶자왈을이루고있는용암류의연대를보다명확히밝힐수있을것으로기대된다. 사사 이논문은국립산림과학원난대 아열대산림연구소 용암숲곶자왈의가치발굴및지속가능한활용기반구축 연구와관련하여수행된위탁과제결과에기초하여쓰여졌다. 연구과정에서제주도고토양에대한탄소연대측정결과를공유해주시고, 일부고토양에대한탄소연대를측정해주신한국지질자원연구원홍세선박사님과이진영박사님께감사드린다. 논문의심사과정에서건설적인비평과유익한조언으로논문의오류와부정확한표현을바로잡아주신안동대학교지구환경과학과황상구교수님과미육군극동공병단지반환경공학부박준범박사님께감사드린다. REFERENCES Brenna, M., Cronin, S.J., Németh, K., Smith, I.E.M. and Sohn, Y.K., 2011, The influence of magma plumbing complexity on monogenetic eruptions, Jeju Island, Korea. Terra Nova, 23, Brenna, M., Cronin, S.J., Smith, I.E.M., Sohn, Y.K. and Nemeth, K., 2010, Mechanisms driving polymagmatic activity at a monogenetic volcano, Udo, Jeju Island, South Korea. Contributions to Mineralogy and Petrology, 160, Carracedo, J.C., Rodriguez Badiola, E. and Soler, V., 1992, The eruption of Lanzarote, Canary Islands: a long, high-magnitude basaltic fissure eruption. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 53, Cashman, K.V., Thornber, C. and Kauahikaua, J.P., 1999, Cooling and crystallization of lava in open channels, and the transition of Pahoehoe Lava to Aa. Bulletin of volcanology, 61, Dana, J.D., 1849, United States Exploring Expedition During the Years 1838, 1839, 1840, 1841, Printed by C. Sherman, Philadelphia. Eglinton, T.I., Benitez-Nelson, B.C., Pearson, A., McNichol, A.P., Bauer, J.E. and Druffel, E.R.M., 1997, Variability in Radiocarbon Ages of Individual Organic Compounds from Marine Sediments. Science, 277, Garcia, M.O., Ito, E., Eiler, J.M. and Pietruszka, A.J., 1998, Crustal contamination of Kilauea volcano magmas revealed by oxygen isotope analyses of glass and olivine from Puu Oo eruption lavas. Journal of Petrology, 39, Geological Survey (US) and Holcomb, R.T., 1980, Preliminary geologic map of Kilauea volcano, Hawaii. The Survey. Greeley, R., 1987, The role of lava tubes in hawaiian volcanoes. In:Decker, R.W., Wright, T.L. and Sauffer. P.H. (eds), Volcanism in Hawaii. United State Government Printing Office, Washington, Hazlett, R.W. and Hyndman, D.W., 1996, Roadside geology of Hawaii. Mountain Press, 314 p. Heliker, C., Swanson, D.A. and Takahashi, T.J., 2003, The Pu'u O'o-Kupaianaha eruption of Kilauea Volcano, Hawai'i : the first 20 years. US Geological Survey, Reston, Virginia, 206 p. Heliker, C. and Mattox, T.N., 2003, The First Two Decades of the Puu Oo-Kupaianaha Eruption; Chronology and Selected Bibliography, In:Heliker, C., Swanson, D.A. and Takahashi, T.J. (eds), The Pu'u O'o-Kupaianaha Eruption of Kilauea Volcano, Hawaii: The First 20 Years. U.S. Geological Survey, Reston, Virginia, Holcomb, R.T., 1976, Preliminary map showing products of eruptions, from the upper east rift zone of Kilauea Volcano, Hawaii. US Geological Survey. Hon, K., Gansecki, C. and Kauahikaua, J., 2003, The

18 18 안웅산 손영관 강순석 전용문 최형순 Transition from Aa to Pahoehoe Crust on Flows Emplaced During the Pu'u O'o-Kupaianaha Eruption. In:Heliker, C., Swanson, D.A. and Takahashi, T.J. (eds), The Puu Oo-Kupaianaha Eruption of Kilauea Volcano, Hawaii: The First 20 Years. U.S. Geological Survey, Reston, Virginia, Hon, K., Kauahikaua, J.P., Denlinger, R. and Mackay, K., 1994, Emplacement and inflation of pahoehoe sheet flows: observations and measurements of active lava flows on Kilauea Vocano, Hawaii. Geological Society of America Bulletin, 106, Jeju Province, 1997, General Investigation Report on Mid-mountain Area of Jeju Island, 344 p (in Korean). Jeju Special Self-Government Province, 2009, Jeju Dialect Dictionary. 730 p (in Korean). Jeon, Y.M., Ahn, U.S., Ryu, C.G., Kang, S.S. and Song, S.T., 2012, A review of geological characteristics of Gotjawal terrain in Jeju Island: Preliminary Study. Journal of the Geological Society of Korea, 48, (in Korean with English abstract). Kauahikaua, J., Cashman, K.V., Mattox, T.N., Heliker, C.C., Hon, K.A., Mangan, M.T. and Thornber, C.R., 1998, Observations on Basaltic lava streams in tubes from Kilauea Volcano, Island of Hawai'I. Journal of Geophysical Research: Solid Earth ( ), 103.B11, Kilburn, C.R., 1993, Lava crusts, aa flow lengthening and the pahoehoe-aa transition. In:Kilburn, C.R and Luongo, G. (eds), Active lavas: monitoring and modelling. UCL Press, London, Kilburn, C.R. and Guest, J.E., 1993, Aa lavas of Mount Etna, Sicily. In:Kilburn, C.R and Luongo, G. (eds), Active lavas. UCL Press, London: Lee, J.Y., Kim, J.C., Park, J.B., Lim, J.S., Hong, S.S. and Choi, H.W., 2014, Age of volcanic activity from Quaternary deposits in Sangchang-ri, Jeju island, Korea. Journal of the Geological Society of Korea, 50, (in Korean with English abstract). Lipman, P. and Banks, N., 1987, Aa flow dynamics, Mauna Loa US Geological Survey Professional Paper, 1350, Luhr, J., 2001, Glass inclusions and melt volatile contents at Parícutin Volcano, Mexico. Contributions to Mineralogy and Petrology, 142, MacKay, M.E., Rowland, S.K., Mouginis-Mark, P.J. and Garbeil, H., 1998, Thick lava flows of Karisimbi Volcano, Rwanda: insights from SIR-C interferometric topography. Bulletin of volcanology, 60, Mattox, T.N., Heliker, C., Kauahikaua, J. and Hon, K., 1993, Development of the 1990 Kalapana flow field, Kilauea volcano, Hawaii. Bulletin of volcanology, 55, McGee, L.E., Beier, C., Smith, I.E.M. and Turner, S.P., 2011, Dynamics of melting beneath a small-scale basaltic system: A U-Th-Ra study from Rangitoto volcano, Auckland volcanic field, New Zealand. Contributions to Mineralogy and Petrology, 162, Németh, K., Risso, C., Nullo, F. and Kereszturi, G., 2011, The role of collapsing and cone rafting on eruption style changes and final cone morphology: Los Morados scoria cone, Mendoza, Argentina. Central European Journal of Geosciences, 3, Needham, A.J., Lindsay, J.M., Smith, I.E.M., Augustinus, P. and Shane, P.A., 2011, Sequential eruption of alkaline and sub-alkaline magmas from a small monogenetic volcano in the Auckland Volcanic Field, New Zealand. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 201, Newnham, R.M., Lowe, D.J., Green, J.D., Turner, G.M., Harper, M.A., McGlone, M.S., Stout, S.L., Horie, S. and Froggatt, P.C., 2004, A discontinuous ca. 80 ka record of Late Quaternary environmental change from Lake Omapere, Northland, New Zealand. Palaeogeography, palaeoclimatology, palaeoecology, 207, Newnham, R.M., Vandergoes, M.J., Garnett, M.H., Lowe, D.J., Prior, C. and Almond, P.C., 2007, Test of AMS 14 C dating of pollen concentrates using tephrochronology. Journal of Quaternary Science, 22, Park, J.P., Kang, B.R., Koh, G.W. and Kim, G.P., 2014, Geological characteristics of Gotjawal terrain in Jeju Island. Journal of the Geological Society of Korea, 50, (in Korean with English abstract). Park, K.H., Cho, D.L. and Kim, J.C., 2000a, Geologic report of the Mosulpo-Hanrim Sheet (1:50,000). Korea Institute Geology, Mining and Materials, Taejon, 56 p (in Korean with English abstract). Park, K.H., Cho, D.L., Kim, Y.B., Kim, J.-C., Cho, B.-W., Jang, Y.N., Lee, B.-J., Lee, S.-R., Son, B.K., Cheon, H.Y., Lee, H.Y. and Kim, Y.U., 2000b, Geologic report of the Seogwipo-Hahyori Sheet (1:50,000). Jeju Provincial Government, 163 p (in Korean with English abstract). Park, K.H., Lee, B.J., Cho, D.L., Kim, J.C., Lee, S.R., Choi, H.I., Hwang, J.H., Song, G.Y., Choi, B.Y., Cho, B.U. and Kim, Y.B., 1998, Geologic report of the Jeju-Aewol Sheet (1:50,000). Korea Institute Geology, Mining and Materials, Taejon, 290 p (in Korean with English abstract). Peterson, D.W. and Tilling, R.I., 1980, Transition of basaltic lava from pahoehoe to aa, Kilauea Volcano, Hawaii: field observations and key factors. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 7, Pinkerton, H. and Sparks, R., 1976, The 1975 sub-terminal

19 제주도곶자왈형성의주요원인 19 lavas, Mount Etna: a case history of the formation of a compound lava field. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 1, Polacci, M., Cashman, K.V. and Kauahikaua, J.P., 1999, Textural characterization of the pahoehoe-aa transition in Hawaiian basalt. Bulletin of Volcanology, 60, Riggs, N. and Duffield, W., 2008, Record of complex scoria cone eruptive activity at Red Mountain, Arizona, USA, and implications for monogenetic mafic volcanoes. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 178, Rowland, S.K. and Walker, G.P., 1990, Pahoehoe and aa in Hawaii: volumetric flow rate controls the lava structure. Bulletin of volcanology, 52, Song, S.T., 2000, Distribution and Lithology of the Aa Rubble Flows in Cheju Island, Korea. Ph.D. thesis, Pusan National University, Pusan, 118 p (in Korean with English abstract). Song, S.T., 2007, The Gotjawal in Jeju. The National Folk Museum of Korea, 180 p (in Korean, title translated). Song, S.T. and Yun, S., 2002, Lavas in Gotjawal Terrain, Jeju Island, Korea: No. 1. Jocheon-Hamdeok Gotjawal Terrain. Journal of the Geological Society of Korea, 38, (in Korean with English abstract). Swanson, R.A., 1973, Pahoehoe Flows from the Mauna Ulu Eruption, Kilauea Volcano, Hawaii. Geological Society of America Bulletin, 84, Valentine, G.A., Krier, D.J., Perry, F.V. and Heiken, G., 2007, Eruptive and geomorphic processes at the Lathrop Wells scoria cone volcano. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 161, Vandergoes, M.J. and Prior, C.A., 2003, AMS dating of pollen concentrates-a methodological study of late Quaternary sediments from south Westland, New Zealand. Radiocarbon, 45, Weaver, B.L., 1991, The origin of ocean island basalt end-member compositions: trace element and isotopic constraints. Earth and planetary science letters, 104, Wolfe, E.W., Christina A, N., Banks, N.G. and Duggan, T.J., 1988, Geologic observations and chronology of eruptive events. US Geological Survey Professional paper, 1463, Won, C.K., Lee, M.W., Lee, D.Y. and Sohn, Y.K., 1993, Explanatory text of the geological map of Seongsan Sheet (1:50,000), Ministry of Construction, Jeju Provincial Government and Korea Water Resources Corporation, 104 p (in Korean, title translated). Wright, T.L. and Takahashi, T.J., 1989, Observations and interpretation of Hawaiian volcanism and seismicity, : an annotated bibliography and subject index. University of Hawaii Press, 270 p. Wright, T.L. and Takahashi, T.J., 1998, Hawaii bibliographic database. Bulletin of volcanology, 59, Yun, S.K., Han, D.S. and Lee, D.Y., 1987, Quaternary geology in the southern part of Jeju Island. Korea Institute Geology, Mining and Materials, Taejon, 64 p (in Korean with English abstract). Received : November 3, 2014 Revised : December 29, 2014 Accepted : January 6, 2015