잠수함 산사태

Submarine landslide
캘리포니아 포인트 레이스에 위치한 대기업 록 잠수함 산사태에 의해 침전된 바위는 탁류의 예다.

해저 산사태는 대륙붕을 넘어 심해로 침전물을 운반하는 해양 산사태다. 해저 산사태는 하행 주행 응력(중력 등)이 해저 경사 재료의 저항응력을 초과하여 하나 이상의 오목한 곳을 따라 평면파열 표면으로 이동하는 경우에 발생한다. 잠수함 산사태는 비행기 등 다양한 환경에서 발생하며, 생명과 재산 모두에 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 사이드캔 음파탐지기 및 기타 해저지도 기술을 이용하여 잠수함 산사태의 성격과 과정을 이해하는 데 있어 진보가 이루어지고 있다.[1][2][3]

원인들

잠수함 산사태는 산사태 물질의 지질학적 속성과 잠수함 환경에 영향을 미치는 일시적 환경적 요인과 관련이 있는 다른 원인이 있다. 산사태의 일반적인 원인은 i) 약한 지질층, ii) 퇴적물의 급속한 축적에 의한 과압, iii) 지진, iv) 폭풍파하중과 허리케인, v) 기체수분해, vi) 지하수 침출과 높은 기공수압, 7)빙하중, 8) 화산섬 성장, ix) 과몰입이다.티에핑을 [1][2][3]하는

약한 지질층

약한 지질층이 존재하는 것은 모든 규모에서 잠수함 산사태의 원인이 되는 요인이다. 이는 swath bathymetric mapping과 3D 지진반사 데이터 등 해저 영상을 통해 확인됐다. 편재성에도 불구하고 약한 지질층의 성질과 특성에 대해서는 거의 알려져 있지 않은데, 이는 표본 추출이 거의 이루어지지 않았고 지질공학적 작업이 거의 이루어지지 않았기 때문이다. 지질층이 약해서 생긴 미끄럼틀의 예로는 총 부피가 3300km에 달하는 노르웨이 근처의 스토어가 미끄럼틀이 있다.[3][4]

과압

침전물의 급속한 침전물에 의한 과압은 약한 지질층과 밀접한 관련이 있다. 급격한 침적으로 인한 과압에 의한 산사태의 예는 허리케인 카밀레가 이 지역을 강타한 후 1969년 미시시피 삼각주에서 발생했다.[2]

지진

지진은 대부분의 주요 잠수함 산사태를 유발하는 핵심 요인이다. 지진은 상당한 환경적 스트레스를 제공하며 고장으로 이어지는 모공 수압을 증가시킬 수 있다. 지진은 1929년 그랜드 뱅크스의 산사태를 촉발시켰고, 지진 후 20km의3 잠수함 산사태가 시작되었다.[3][5]

폭풍파 하중

폭풍우 하중과 허리케인은 얕은 지역에서 잠수함 산사태로 이어질 수 있으며 허리케인 카밀에 이어 1969년 미시시피 삼각주에서 발생한 미끄럼틀의 원인이 된 요인 중 하나로 인식되었다.[2]

가스 하이드레이트

많은 연구들이 가스 하이드레이트가 많은 잠수함 경사면 아래에 있고 산사태를 유발하는 데 기여할 수 있다고 밝혔다. 가스 하이드레이트는 물과 천연가스로 이루어진 얼음과 같은 물질로, 해저에서 일반적으로 발견되는 온도와 압력 조건에서 안정적이다. 온도가 올라가거나 압력이 떨어지면 가스 하이드레이트가 불안정해져 일부 하이드레이트가 거품상 천연가스를 분리하고 배출하게 된다. 만약 기공수 흐름이 방해된다면, 이 가스 충전은 과도한 기공수압과 경사 안정성 저하를 초래한다. 가스 하이드레이트 분리는 미국 동부 해안에서 1000~1300m의 수심 미끄럼틀과 노르웨이 동부 해안에서 스토르가 미끄럼틀을 일으키는 원인이 된 것으로 생각된다.[2][6]

지하수 유출

지하수 유출과 모공수압 상승은 잠수함 산사태를 일으킬 수 있다. 모공 수압이 상승하면 슬라이딩에 대한 마찰저항이 감소하고 정상적인 퇴적 과정에서 발생할 수 있으며, 지진, 기체수화물 분리 및 빙하하하중과 같은 다른 원인과 결합할 수 있다.[3]

빙하 하중

빙하 하중의 결과로 인한 빙하 여백의 침전물 고장은 일반적이며 피오르드의 비교적 작은 질량 낭비 프로세스에서부터 수천 평방 킬로미터에 이르는 대규모 슬라이드에 이르기까지 광범위한 치수 범위에서 작동한다. 빙하하하중 유발 산사태에 중요한 요인은 변동하는 얼음 전선의 하역, 배수 및 지하수 유출의 변화, 낮은 가소성 실트의 신속한 침적, 급격한 병거 형성 및 지혈성 중간 침전물 위까지이다. 빙하 하중이 잠수함 폭동으로 이어지는 예는 노르웨이 북부 nyk 미끄럼틀이다.[2][7][8]

화산섬성장

화산섬 성장에 따른 경사 파괴는 지구상에서 가장 큰 것으로 수 입방 킬로미터의 부피를 포함한다. 실패는 실패하기 쉬운 약한 해양 퇴적물 위에 용암 덩어리가 크게 형성되면서 발생한다. 고장은 특히 2500m 이상인 교각에서 흔하지만 2500m 미만인 교각에서는 드물다. 미끄럼틀의 거동 변화는 상당하며, 일부 미끄럼틀은 화산 상부의 성장을 간신히 따라잡는 반면 다른 미끄럼틀은 200km 이상의 산사태 길이에 도달하여 먼 거리를 향해 솟구칠 수 있다. 화산섬 해저 산사태는 하와이 제도나[1][9][10] 케이프 베르데 제도 같은 곳에서 발생한다.[11]

오버스티어링

과도한 조향은 해양 조류에 의한 탐사에 의해 발생하며, 잠수함 산사태를 유발할 수 있다.[2]

어떤 경우에는 원인과 그에 따른 산사태와의 관계가 상당히 명확할 수 있는 반면(예: 지나치게 조여진 경사면의 고장) 다른 경우에는 관계가 그렇게 분명하지 않을 수 있다. 대부분의 경우 둘 이상의 요인이 산사태 발생의 시작에 기여할 수 있다. 이는 스토레가와 트라이나드주펫 등 산사태 발생지가 취약한 지질층과 관련이 있는 노르웨이 대륙 사면에서도 뚜렷이 드러난다. 그러나 이러한 약한 층의 위치는 침전 양식의 지역적 변화에 의해 결정되는데, 침전 양식의 지역적 변화에 의해 그 자체가 빙하와 간빙간의 기후 변화와 같은 대규모 환경적 요인에 의해 제어된다. 위에서 열거한 모든 요소들을 고려했을 때에도, 결국 산사태가 일어나기 위해서는 지진이 필요하다는 계산이 내려졌다.[1][3]

잠수함 산사태가 흔히 발견되는 환경은 피오르드, 대륙 여백의 활동강 델타, 잠수함 협곡 팬시스템, 개방된 대륙 경사면, 해양 화산섬과 능선 등이다.[1]

해저 산사태 공정

잠수함 질량 이동에는 다양한 종류가 있다. 모든 움직임은 상호 배타적이다. 예를 들어 미끄럼틀이 추락이 될 수 없다. 미끄럼틀과 같은 일부 유형의 질량 이동은 실패한 질량의 사소한 움직임만 있었음을 보여주는 형태학처럼 방해된 스텝에 의해 구별될 수 있다. 미끄럼틀의 변질된 물질은 고농축의 얇은 부위에서 움직인다. 흐름에서 미끄럼틀 구역은 노출되지 않고 이동된 질량은 미끄럼틀의 원점에서 수백 킬로미터 떨어진 곳에 퇴적될 수 있다. 퇴적된 가을의 침전물은 주로 물을 통과하여 떨어지고, 튕기고, 굴러갈 것이다. 잠수함 환경에는 다양한 산사태가 존재함에도 불구하고 미끄럼, 파편 흐름, 탁도 전류만이 중력 추진 침전물 수송에 상당한 기여를 하고 있다.[2][3]

최근 3-D 지진 지도 제작의 진전으로 앙골라와 브루나이 앞바다에서 발생한 잠수함 산사태의 화려한 모습이 드러나면서 운반된 블록의 크기와 해저면을 따라 어떻게 움직였는지 자세하게 보여주고 있다.[12][13]

처음에는 응집성 퇴적물에서 잠수함 산사태가 미끄럼에서 잔해로 흘러내려가는 하강로를 체계적이고 순차적으로 발전시켜 서서히 물의 분해와 유입을 증가시켜 탁도 전류로 발전시켰다고 생각되었다. 그러나 그림 3과 같이 일부 산사태는 탁도 전류로 뚜렷한 변화 없이 수백 km를 이동하는 반면 다른 산사태는 근원에 가까운 탁도 전류로 완전히 변화하기 때문에 이 모델은 이제 과잉 단순화 될 가능성이 높다고 생각된다. 서로 다른 잠수함 산사태의 개발의 이러한 변화는 이동 질량 내의 속도 벡터 개발과 관련이 있다. 내부 응력, 침전물 특성(특히 밀도) 및 파괴된 질량의 형태학은 슬라이드가 파열면을 따라 짧은 거리를 정지하는지 또는 큰 거리를 이동하는 흐름으로 변형되는지 여부를 결정할 것이다.[1][2]

침전물의 초기 밀도는 흐름으로의 동원과 미끄럼틀이 이동할 거리에 중요한 역할을 한다. 침전물이 부드럽고 유동적인 물질이라면 미끄럼틀은 먼 거리를 이동할 가능성이 높고 흐름이 발생할 가능성이 높다. 그러나 침전물이 더 딱딱하면 미끄럼틀은 짧은 거리만 이동하며 흐름이 발생할 가능성이 적다. 또한, 흐름 능력은 고장 사건 전체에 걸쳐 떨어지는 침전물에 전달되는 에너지의 양에 따라 달라질 수 있다. 종종 대륙 여백에 있는 큰 산사태는 복잡하고 잠수함 산사태 잔해를 조사할 때 미끄럼, 잔해 흐름, 탁도 전류의 구성 요소가 모두 명백할 수 있다.[1][2][6][13]

위험

잠수함 산사태와 관련된 일차적인 위험은 기반시설의 직접적인 파괴와 쓰나미다.

산사태는 광섬유 해저 통신 케이블과 파이프라인의 파열, 해상 시추 플랫폼의 손상과 같은 기반시설에 상당한 경제적 영향을 미칠 수 있으며 1°의 낮은 경사각에서도 계속 이어질 수 있다. 1929년 그랜드 뱅크스 슬라이드에서 산사태와 이로 인한 탁류 전류로 인해 슬라이드 시작 지점에서 600km 가까이 떨어진 일련의 해저 케이블이 파손된 사례가 발견되었다.[1][3][5] 1969년 허리케인 카밀이 미시시피 삼각주를 강타하여 산사태가 발생하여 몇몇 연안 시추 플랫폼이 파손되었다.[2]

해저 산사태는 쓰나미를 일으킬 때 심각한 위험을 초래할 수 있다. 다양한 유형의 산사태가 쓰나미를 유발할 수 있지만, 이로 인한 모든 쓰나미는 쓰나미에 가까운 대형 지진과 같은 유사한 특징을 가지고 있지만 지진으로 인한 쓰나미에 비해 더 빠른 감쇠력을 가지고 있다. 1998년 7월 17일 파푸아뉴기니 산사태 쓰나미가 해안 20km 구간에 영향을 미쳐 2200명이 사망했지만 더 먼 거리에서는 쓰나미가 큰 위험은 아니었다. 이는 대부분의 산사태 쓰나미 발생지역(대지진 피해지역과 상대적)이 상대적으로 적은 발생원면적이어서 파장파가 짧아지기 때문이다. 이러한 파도는 해안 증폭(국소 효과를 증폭시키는 것)과 방사형 댐핑(원위 효과를 감소시키는 것)의 영향을 크게 받는다.[3][14]

최근의 연구 결과에 따르면 쓰나미의 성질은 산사태의 부피, 속도, 초기 가속도, 길이 및 두께에 따라 달라진다. 부피와 초기 가속도는 산사태가 쓰나미를 형성할 것인지를 결정하는 핵심 요인이다. 산사태가 갑자기 감속되면 파도가 커질 수도 있다. 슬라이드 길이는 파장과 최대 파장 높이 모두에 영향을 미친다. 이동 시간 또는 슬라이드 런 거리는 또한 쓰나미 파장에 영향을 미칠 것이다. 대부분의 경우 잠수함 산사태는 눈에 띄게 중요하지 않다. 즉, Froude 수(파도 전파에 대한 슬라이드 속도의 비율)는 1보다 현저히 적다. 이는 쓰나미가 파도 생성 슬라이드에서 벗어나 파도의 축적을 막을 것임을 시사한다. 얕은 수역의 고장은 더 큰 쓰나미를 발생시키는 경향이 있는데, 여기서 전파속도가 낮을수록 파동이 더 중요하기 때문이다. 더욱이, 얕은 물은 일반적으로 해안에 더 가깝다는 것은 쓰나미가 해안에 도달할 때까지 방사형 댐핑이 덜하다는 것을 의미한다. 반대로 지진으로 촉발된 쓰나미는 제1파(깊이의 영향을 덜 받는)가 파장이 짧아 심해에서 해저 변위가 발생할 때 더 중요하고, 깊은 곳에서 얕은 바다로 이동할 때 확대된다.[3][14]

잠수함 산사태가 기반시설에 미치는 영향은 비용이 많이 들 수 있고 산사태로 인해 발생한 쓰나미는 파괴적이면서도 치명적일 수 있다.

선사 잠수함 산사태

  • 노르웨이 스토어가 슬라이드, ca. 3,500 km3 (840 cu mi), ca. 8000년 전, 현대 해안 중석기 인구에 재앙적 영향
  • 아굴하스 미끄럼틀은 남아공에서 20,000km3(4,800 cu mi) 떨어진 곳으로, 지금까지 설명한[15] 것 중 가장 큰 플리오세 이후의 미끄럼주(post-pliocene)
  • 뉴질랜드 북섬에서 떨어진 루아토리아 잔해 눈사태는 17만년 전, 3000km의 부피로 만들어졌다.[16]
  • 하와이 제도나 케이프 베르데 제도와 같은 해양 섬 화산들의 수몰된 측면에 재앙적인 잔해 눈사태가 흔하게 발생해왔다.[11]

노르웨이의 여백을 따라가는 거대한 슬라이드

스토어가 미끄럼틀은 최근 세계적으로 발견된 가장 큰 잠수함 산사태 중 하나이다. 북대서양에서 발생한 다른 많은 잠수함 산사태와 마찬가지로 그것은 플레이스토세 시대 - 홀로세 시대까지 거슬러 올라간다. 이와 같은 대형 잠수함 산사태는 북반구 빙하(NHG) 기간이나 탈황 기간 중 가장 빈번하게 발생하는 것으로 해석되어 왔다.[17][18][19][20] 빙하 또는 빙하 시간 동안 일련의 지질학적 과정이 해저 대륙 여백의 얕은 구조를 강하게 변형시켰다. 예를 들어 빙하 중 해수면 변화 및 그에 수반되는 해수면 강하는 에로스 과정을 강화한다. 전진하거나 후퇴하는 빙하는 대륙을 침식하고 대륙붕에 막대한 양의 침전물을 공급했다. 이러한 과정들은 강 선풍기 델타들과 비슷한 수조 입구의 선풍기를 만들게 했다. 대형 침전물 축적은 쌓인 이물질이 서로 위로 흐르면서 지표면 아래 구조물에서 관측되는 사면 파괴를 촉진했다. 높은 유효 내부 모공 압력으로 인해 전단 강도가 낮은 약한 층을 따라 슬라이딩이 발생하는 경우가 종종 있는데, 예를 들어 기체 용해, 기타 유체 또는 단순히 약화되는 것은 침전물 승계 내의 대조적인 침전물 특성 때문이다. 빙하의 쇠퇴로 인한 등반 반동으로 인한 지진은 일반적으로 최종 지반침하 방아쇠로 가정한다.

최근 몇 년 동안, 지구물리학적 방법을 이용한 노르웨이 대륙의 지표하 지질 기록의 여러 곳에서 스토르가 미끄럼틀의 퇴적물보다 부피적으로 훨씬 큰 거대 대운수 퇴적물(MTD)이 잇따라 검출되고 있다. 이러한 MTD는 가장 젊은 고광택 시간대의 모든 경사 파괴를 초과한다. 개별 침전물은 두께가 최대 1km에 이르고 가장 큰 것은 길이가 최대 300km에 이른다. 내진법으로 이미징된 내부 구조는 때로는 슬라이드 질량의 붕괴를 나타내는 투명하거나 혼돈스러운 문자를 보여준다. 다른 예에서, 하위 병렬 계층화는 대규모의 응집성 슬라이딩/슬럼프를 지원한다. 국소 과압은 물이 풍부한 침전물 덩어리의 중력 구동 아수직 운동을 나타내는 극소성 구조로 표시된다. 노르웨이와 스발바르 분지에는 플리오세(Pliocene)의 2.7-2.3 Ma에서 ~0.5 Ma까지 이르는 여러 개의 거대한 MTD가 포함되어 있다. 로포텐 분지에서는 유사한 검출된 거대 MTD가 있었지만, 이 경우 모든 슬라이드가 ~1 Ma보다 작다.[21] 거대한 슬라이드의 생성과 북반구 빙하와의 관계에 대한 논쟁이 계속되고 있다.

참고 항목

참조

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추가 읽기

외부 링크