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지진을 일으키는 것이 대륙판의 이동때문이라 들었습니다.

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.일단은, 복잡한 얘기에 앞서 질문자의 개념을 바로잡을 필요는 있습니다. '판'은 애초에 맨틀이냐 지각이냐와는 관련 없이, 지구 최상부의 '단단하게 움직이는 층'입니다. 지각이 움직이는 게 아니라 판이 움직이는 것입니다. 따라서 '암석권 맨틀'이 단단하게 행동하는 것은 지각이 단단하게 행동하는 것과 판 입장에서 다르지 않습니다. 그냥 지각과 맨틀을 생각하지 말고, 단단한 암석권과 유동적으로 움직이는 맨틀 나머지 전체를 생각하시는 게 좋습니다. 맨틀의 움직임을 설명하는 데 있어 '지각'이라는 단어는 별 도움이 안됩니다.여기서부터 좀 더 얘기가 진전되어야 합니다. 사실 질문자가 통찰력이 좀 있는 셈인데, 1960년대에 처음으로 맨틀이 대류하여 판구조 운동이 일어날거라 모델을 제시한 이후, 교과서 내용은 크게 변한 게 없습니다. 그러나 학계의 입장은 대단히 많이 변했습니다. 교과서에서는, 맨틀이 열대류를 일으키고, 그 위에 얹어져 있는 판이 열대류에 맞추어 이동한다고 설명합니다. 이 설명은 복잡한 얘기를 생략하고 보다 직관적으로 사람들에게 설명해주기 위해 도입하는 모델이지만, 실제와는 거리가 있습니다.현재 수십년간 누적된 맨틀과 판에 대한 지구물리 탐사 결과 학계의 중론은 '판의 움직임이 맨틀 대류에 "의해" 일어나는 일은 아니다'라는 것입니다. 판의 움직임이 맨틀의 움직임에 '수동적으로' 반응하는 것이 아니라는 것입니다. 좀 더 나아가, '판구조 운동'은 판구조 운동대로 일어나고 있고, 맨틀 대류는 맨틀 대류대로 일어나고 있다고 보는게 더 가까울 지경입니다. 이 부분에 대한 정확한 검증은 현재 학계에서도 더 많은 데이터가 요구되며, 판구조 운동이 정확히 어떻게 해서 발현되고 있는 지를 파악하는 것은 현재 지구물리 쪽의 중요한 화두 중 하나로 남아있습니다.많은 얘기를 할 수 있지만, 몇 가지 특징적인 예를 들어드리면 다음과 같습니다. 첫째로, 해령이 있는 곳은 맨틀 대류의 상승류가 있는 곳이 아닙니다. 여기서 말하는 맨틀 대류는 하부맨틀을 포괄하는 대규모 대류를 말합니다. 해령에서 상승하는 맨틀류는 대규모 맨틀 대류와 관련된 것이 아니고, 해령이 벌어지기 때문에 어쩔 수 없이 상승하는 국부적 흐름입니다. 해령은 자신이 직접 판을 벌리는 것은 아니고 수동적으로 벌어집니다. 지표상에서 판이 이리저리 움직이면서 어긋나는 부분에서 해구와 해령이 발생하는 셈인데, 이 지표 응력장에는 다양한 원인이 관여하고 있습니다. 예를들어, 해구는 한번 해양지각이 맨틀로 파고들면 맨틀보다 섭입하는 판의 밀도가 더 커지게 됩니다. 이 때, 판이 '자발적으로' 맨틀 아래로 침강하는데, 이 때 잡아당기는 힘이 해령을 더 강력하게 벌어지게 만듭니다. 즉, 섭입하는 판이 잡아당기는 응력 그 자체가 태평양판을 움직이게 하고 있는 셈입니다.반대로, 해구라고 해서 모두 압축력이 작용하지도 않습니다. 섭입하는 판이 너무 자발적으로 잘 파고들어서, 상부판을 잡아찢기도 합니다.맨틀의 거대한 대류는 보다 크고 넓은 시간공간 규모에서 일어나고 있습니다. 비록 판구조 운동이 일어나고 있는 그 자체는 맨틀 대류와 독립적인 양상을 갖지만, 판구조 운동의 보다 큰 전체적 양상(어디가 찢어질 예정이고, 어떤 곳에 초대륙이 만들어지는 등)에는 지대한 영향을 주고 있습니다. 예를 들어, 아프리카 판 아래에는 커다란 규모의 플룸이 자리잡고 있어서 그 크기가 거의 아프리카판 그 자체에 필적하는데, 이 때문에 아프리카판 주변에는 해령이 많이 발달하죠. 고등학교식 설명만으로는 이 아프리카판의 움직임을 설명할 수 없을 겁니다. 왜냐하면 아프리카판은 사방이 해령으로 둘러싸여 있기 때문입니다. 그런데도 아프리카판 중앙부는 수축하는게 아니라 오히려 동아프리카 열곡대에 의해 찢어지고 있습니다. 남극 역시 사방이 해령으로 둘러싸여 있지만, 섭입대는 없습니다. 오히려 남극조차 중앙에 열곡대가 놓여 있습니다. 이것은 고등학교식 설명으로는 불가합니다. 실제로는 해령의 위치도 시시각각 변하고, 필요하다면 해령이 직접 섭입하기도 합니다.이 모든 움직임이 정말 궁극적으로는 지구가 식어가는 과정 내에 있기 때문에, 대단히 큰 그림 속에서는 열대류라 해도 무리는 없습니다. 다만 아래 연약권이 흐르는 영향으로 위의 판이 같이 흘러간다는 생각은 판구조론 초기에나 적용되었고 현재는 그렇게 생각하지 않습니다.

학문 / 지구과학·천문우주

23.02.08

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