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460 만 년 전의 동해, 수심 2,000m 해저면에서 화산활동이 시작되어 수백 만 년에 걸쳐 독도를 형성하였다. 독도 화산체가 수면 위로 드러난 것은 약 250만년전으로, 대규모로 분출된 용암과 입자들이 굳어져 독도해산 위에 독도 화산체가 형성되었다. 이 시기 이후로도 소규모 분출 및 관입(貫入)의 흔적이 있으나, 전체적으로 침식작용이 우세하였고, 수면 위로 드러났던 독도 화산체의 대부분이 침식되어 현재의 형상이 남아 있는 것으로 추정된다.
< 독도 화산체 3차원 지형도 및 해수면 위 동도와 서도 >
독도는 평균수심 2,000m의 울릉분지 북동쪽 가장자리에서 솟아오른 형태이며, 기저부의 직경은 약 25~30km인 원탁형태 해산의 정상부에 형성되었다. 수면 위에는 동도와 서도의 2개의 바위섬과 약 89개의 바위와 암초가 드러나 있다. 동도와 서도는 폭 15m의 얕은 물길을 사이에 두고 나뉘어 있다.
독도는 주상절리와 수평 주상절리가 나타나며, 이는 마그마가 분출하여 형성된 조면암, 조면안산암, 조면암맥에서 나타난다. 탕건봉과 그 주변은 조면안산암으로 되어 있으며 전형적인 주상절리 경관이 보인다. 숫돌바위와 서도 동쪽사면 중앙부는 조면암맥으로 되어 있으며 수평 주상절리가 보인다.
동도는 최고봉이 98.6m로 정상에 비교적 평탄한 부분이 있고 완만한 경사를 이룬다. 동도의 중앙부에는 상단부100 x 100m, 바닥 50 x 25m, 깊이 55~75m인 함몰부가 있으며, 그 아래 바닷물이 드나드는 동굴(천장굴)이 존재한다. 서도는 최고봉이 168.5m이며, 정상이 뾰족하고 경사가 가파른 하나의 원뿔형 봉우리로 되어있다. 해안 단애에는 동굴이 많이 존재하며 북서쪽 해안의 물골 바위에서 조금씩 떨어지는 물은 해수 담수화시설의 설치 이전까지 독도 주민의 수원으로 활용되었다.
독도는 화산활동에 의하여 분출된 현무암과 조면암으로 이루어져있다. 토양은 산 정상부에서 풍화하여 생성된 잔적토이며 사질양토이다. 토심은 깊은 곳이 60cm 이상인 곳도 있으나 대부분 30cm 미만 토양입자가 식물뿌리에 밀착되어 있어 토양유실의 가능성은 낮다. 다만, 서도에서 일부 토양유실현상이 관찰되는 경우도 있다. 독도의 토양은 점토, 미사, 모래가 약 1:4:5의 비율로 구성되어 있다. 독도 토양은 산도가 일정하지 않아 안정된 산림이 형성되지 않았으며 계절에 따라 pH3.36~8.02로 식생이 크게 변화한다. 이는 집단으로 서식하는 괭이갈매기의 배설물이 토양산도에 큰 영향을 미치기 때문인 것으로 추정된다.