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판구조론

last modified: 2014-11-06 01:38:27 Contributors

Plate Tectonics





지구의 최외곽층은 여러 개의 조각으로 나뉜다.



판구조 운동에 따라 여러 지형들이 자연스럽게 형성된다.



지질학에서 지질현상을 설명하는 정설에 해당하는 주류 이론으로, 모호로비치치 불연속면을 기준으로 상대적으로 밀도가 높고 유동성이 있는 암석인 맨틀의 연약권 위에서 밀도가 낮고 단단한 지각을 포함하는 암석권이 마치 떠다니듯이 움직인다는 것. 진파 을 통해 맨틀의 특정 깊이 영역에서 고체만을 통과하는 횡파인 S파가 반사되는 현상과 대륙이동설을 설명하기 위해 만들어진 이론이다. 이 이론이 정립되면서 알프레트 베게너의 대륙이동설이 재조명되었다.

암석권을 판으로 생각해 지구의 지각이 단일하지 않고 여러 판들로 구성되어 있다고 본다. 그리고 판들이 밀도차이나 높이차이, 혹은 연약권의 유동으로 인해 제각각 이동하며 미끄러지거나 부딪히는 곳이 지진대, 단층 및 히말라야 산맥과 같은 곳들이며 어느 한 판의 밀도가 더 무거워 아래층으로 내려가는 형태가 해구를 형성하며 해령에서는 지구 내부의 물질이 지각으로 분출되어 새로운 암석권이 만들어진다고 본다.

전체 과정의 에너지원에는 중력뿐만 아니라 핵분열 등으로 형성되는 행성 내부의 열에너지도 중요한 부분을 차지하며, 따라서 이미 핵이 식어버린 경우에는 지질현상이 전혀 일어나지 않는 평화롭지만 심심한 행성이 된다. 이쪽이 좋아보이지만, 빙하기가 닥쳤을 때 궤도와 항성에 관련된 요인을 제외하면 거의 유일한 해동법이 지질현상이기 때문에 싸그리 얼어죽을 수 있어 위험하다. 또한 판 구조가 형성되지 않았다는 것은 이미 내부가 식어버려 외핵의 요동에 의한 자기장이 없다는 것이기 때문에 태양풍과 같은 항성풍에 직접적으로 노출된다는 것을 뜻한다.

이 이론의 도입으로 인해 태평양 지진대와 같은 지진대 및 , 해구, , 대규모 산맥 등등 대부분의 지질구조가 단번에 설명이 가능해지는 것은 물론 고지자기학 연구에서 얻어진 암석에 새겨진 자기장의 방향변화를 설명하고 실제 지표의 이동방향 차이가 관측되었기 때문에 지질학의 기본이론 위치를 점하고 있다. 물론, 과학이 그렇듯 끊임없이 새로운 관측결과를 반영하여 발전하는 중이다.

그러면 판은 어떻게 이동하는 건데?

과거에는 지진파 탐사 결과를 토대로, 지각이 지각보다 단단한 맨틀 위를 이동할수 없다고 생각했지만 탐사 결과 부드러운 연약권(Asthenosphere)이 존재하여 판들이 이동할수 있다는 것이 증명되었다. 판의 이동의 원리는 초기에는 맨틀의 대류에 의해 맨틀 위를 수동적으로 떠다닌다는 가설과, 지각이 약해진 곳이 찢어지고 그곳으로 용융된 맨틀이 분출되면서 새 지각이 형성되고, 차가워저서 무거워진 지각이 연약권으로 가라앉는 과정들을 통해서 능동적으로 움직인다는 가설이 있었다. 하지만 대류설은 의외로 간단하게 부정되고 말았는데,

  • Offset Ridge의 존재

offsetridge.jpg
[JPG image (Unknown)]
[1]

그림과 같은 계단형식의 해령 - 변환단층 - 해령 구조가 많이 발견되었다. 하지만 대류설로는 설명이 불가능했다. 이 것을 대류로 설명하려면 수많은 Convection Cell이 따로 존재해야 한다는 것인데 그렇게 될 수가 없으므로.

하지만 가장 중요한 것은, 대류에 의해서 판이 움직이려면 대류속도가 판운동속도의 5배는 되어야 하는데 그렇지 못했던 것이다.



덧붙여 겉보기와는 달리, 지질학에서 이 "(판)구조론"은 그 배경이 상당히 어려워서 지질학 전공을 할지언정 제대로 이해하는 사람이 별로 없다. 복잡한 구조지질학, 암석학 및 광물학적인 내용이 모조리 섞여들어가기 때문이다. 애초에 이 이론 자체가 기존에 존재했던 지질학 분야들이 모두 뭉친 궁극의 이론 같은 느낌이라.... 국내는 물론 세계적으로 이 판구조론을 기반으로 대륙의 진화과정을 연구하는 사람은 의외로 수가 적은 편이다.