백두산과 한라산의 화산 기원 규명이 지구 내부 약 700km 깊이에 있는 맨틀 전이대(mantle transition zone)에서 상승한 지진파상 저속의 밀도가 낮은 물질로 생성됐다는 연구 결과가 최근 나왔다. 전이대는 맨틀 밑 부분에서 생기는마그마의 상승류(上乘流)를 의미한다.

강원대와 중국 북경대 국제공동연구팀은 한국·중국·일본 등 동아시아에 설치된 약 2000개에 이르는 지진계의 지진파 자료 13만2000개를 바탕으로 동아시아의 맨틀 속도 구조를 지하 800㎞까지 영상화한 자료를 분석했다. 그 결과 이 같은 결론을 얻어 국제학술지 ‘지구물리 연구 저널‘(Journal of Geophysical Research-Solid Earth) 올해 3월호에 강원대 지구물리학과 장성준 교수가 발표했다.

장 교수는 “이 연구 결과는 백두산과 한라산처럼 지각판(plate) 안에 존재하는 화산 활동의 기원과 메커니즘에 대한 답을 제공한다”고 밝혔다. 판 내부에 존재하는 화산들은 일본의 후지산처럼 판 경계에 존재하는 화산과 달리 어떠한 기원으로 생성됐는지 그동안 학계에서도 의견이 분분했었다. 백두산 화산 생성 가설 가운데 하나는 해양판이 해구에서 대륙판 밑으로 섭입(한 판이 다른 판 밑으로 들어가는 현상)되면 약 100~150km 깊이에서 탈수 현상이 발생하고, 판 경계에 위치한 화산은 그 때 생성된 S파상의 저속도 물질, 즉 밀도가 낮은 물질이 상승하면서 생기는 것으로 알려져 있다. 이에 따라 알류산열도, 쿠릴열도, 일본열도에서 볼 수 있는 것처럼 화산대가 해구에 평행하게 존재하게 된다. 

그러나 백두산과 한라산은 판 경계에서 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 화산대를 형성하지 않고 고립돼 존재한다. 하와이에서와 같이 화산활동이 줄지어서 연결돼 있는 사슬구조도 발견되지 않기 때문에 맨틀 플룸(mantle plume)에 의해 생성된 것도 아닌 것으로 연구팀은 보고 있다. 맨틀 플룸이란 맨틀과 외핵의 경계에서 지표면으로 향하는 고온의 열기둥을 말한다. 

장 교수는 “최근 들어서는 이 가설과 달리 백두산 하부에 위치한 태평양판 내부에 구멍이 존재해 그 구멍을 통해 저속도 물질이 상승해서 백두산이 생성되었다는 이론이 대두되고 있다”고 말한다. 즉, 맨틀 전이대 깊이에서 구멍이 생기고, 그 구멍을 따라 저속도 물질이 상승해서 백두산과 한라산을 형성했다는 것이다.

필자는 ‘맨틀 플룸(mantle plume)의 열기둥’이란 가설로 제주오름과 한라산이 높이를 구했고 이론치와 실측치가 일치했다는 입장이다. 한라산 높이는 등고선에 따른 해발 위에 봉우리가 있다. 높이를 구할 때는 해발 등고선 밑에 오름의 반(半)이 있다. 중성대(中性帶)가 화산 불기둥(지하 3500~5000도, 지상 1100도)이 중심, 맨틀 플룸(mantle plume)의 열기둥 해발이 된다. 예를 들면 안덕면 서광서리(해발 140m) 마을 위에 있는 오설록 녹차밭의 남송악은 해발 339m이다. 남송악 오름 밑은 해발 170m 고지로 여기에 두 배를 곱하면 남송이 오름 높이가 되고 서귀포 신시가지 고군산은 해발 380m인데 신시가지는 해발 190m로 신시가지 해발의 두 배가 고군산 높이가 된다. 제주도 화산인 한라산 높이는 대기압 나누기 중력과 밀도의 곱을 해주면 1950m, 즉 101,325 [N/m의 제곱] 나누기 (9800*0.0053) [N/m의 세제곱]은 1950m가 나온다. 백두산의 높이는 한라산의 높이 식에서 분모에 곱해진 0.0053 대신 0.003767을 대입하면 2744m다. 남송악은 0.0304이다. 화산분화구 온도가 높아질수록 현무암 밀도는 낮아진다. 368개의 오름도 이 공식으로 구해진다.

왜 산남(山南)에 냇물(川)이 있을까?

‘신증동국여지승람’에는 감산천(甘山川), ‘탐라지’에는 감산천(紺山川), 하천의 유역에 감산촌(甘山村)이 있어서 붙여진 이름. ‘해동지도’에는 창고천(倉庫川)으로 표기했고, ‘조선지지자료’에는 창천리천(倉川里川)으로 하천 유역의 창천리 마을 이름을 따서 붙인 것이다. ‘조선지형도’에는 창고천(倉庫川)로 나온다.

표고 921m의 한대오름 주위의 넓은 습지대를 발원지로 하여 남서쪽으로 흐르다가, 표고 473m 부근인 작은 병악 주위에서 5차 지류가 되며, 계속 남하하여 창천리와 감산리 마을을 지나 바다로 유입되는 계곡이다. 

중문 천제연은 제1폭포 아래쪽 지하수다. 또 베릿내를 하구로 하여 천제연폭포를 직상륙, 녹하지악 동쪽기슭을 거쳐 1100도로 휴게소 삼형제 오름남쪽에서 발원한다. 그 주변은 영실앞쪽 표고버섯 재배장과 여러 갈래의 지류를 이룬다. 정방폭포는 동홍천 상류 ‘정방연(正方淵이 수원지, 남환박물지 참조)’이다. 이형상 목사(1653-1733)가 ‘바다를 향해 똑바로 물이 떨어진다’며 정방(正方)으로 탐라순력도 1702년에 표기돼 있다. 물론 1653년 탐라지, 1694년 이익태목사의 지영록, 1709년의 탐라지도병서, 1764년의 탐라록과 1919년 일제강점기 1/25,000 지도에도 정방(正方)으로 표기돼 있다. 

그 후 웬일인지 1899년 제주군읍지에 정방(正房, 집채방)으로 변했다. 오기(誤記)다. 正房은 제주의 한라산, 그 주인이 한라산으로부터 바다로 내려온다는 말, 4.3사건 때 동광, 상창 주민 등 248명이 이 폭포위에서 학살 당해 바다로 떨어졌다. 正房 이름처럼 된 것이 우연인가? 정방(正方)폭포가 4.3의 피눈물을 흘리고 있다. 원래의 정방(正方) 폭포 이름으로 바꿀 것을 제안한다. 한 마디, 1970년 12월14일 서귀-부산 여객선 남영호의 침몰로 326명이 사망했다. 4.3 가운데는 ‘산에서 바다로’ 모습도 보인다면, 남영호는 ‘바다에서 바다로’의 참사다. 

안덕계곡, 중문천제연, 정방폭포의 근원지는 한라산 산록 지하수다, 지표면에 갈라진 틈, 조면안산암(粗面安山巖)의 주상절리(Columnar joints, 柱狀節理)가 응력(應力)에 의한 직각수직상승. 그 수상절리 틈(Gap)으로 더욱 쉽게 물이 지하로 내려간다. 현무암층 사이에 응회암이나 퇴적층이 있기 때문에 지하수가 존재할 수 있다. 또한 해수면 근처의 높이에서부터는 더욱 퇴적층이 많기 때문에 많은 양의 물이 보존된다. 제주에서 낮은 곳은 안덕-중문-서귀 지역이다. 수평축에서 20도가 기운 동고서저로 한라산에서 서귀와 모슬포가 급박한 기울기의  타원형 섬이기 때문이다. 지하수 물도 가장 낮은 곳으로 흐르고 있다.

정방(正房) 이름을 고증(考證)해주신 전 제주여고 문후경 선생님, 서귀포시청 홍보담당 홍성규 씨, 그리고 서귀포예총회장 윤봉택 시인께 감사드린다.