지진이 일어나는 이유는 무엇일까요?

Question

옆나라 일본을 보면 지진이 자주 일어나 목조주택을 짓고 지진대비 교육을 잘 하던데 우리나라도 요즘 지진이 자주 일어난다고 뉴스에 자주 나더라구요. 그런데 지진은 왜 어떤 방식으로 일어나는지 궁금해서요~

Answer 1

안녕하세요. 숭늉한사발입니다.

지진이 일어나는 이유는 지각의 판 들간의 충돌에 의해서 일어납니다.

지각이 움직이기 때문에 일어나는 것이며 판과 판 사이의 경계에 위치한 나라에서 자주 발생합니다.

Answer 2

안녕하세요. 모던한기린32입니다.

지진의 직접적인 원인은 암석권(지표에서 100km 정도 두께의 딱딱한 층)에 있는 판의 움직임 때문입니다. 이러한 움직임이 직접 지진을 일으키기도 하고 다른 형태의 지진 에너지원을 제공하기도 하죠. 판을 움직이는 힘은 다양한 형태로 나타나는데, 암석권 밑의 상부 맨틀(암석권에 비해 덜 딱딱하고 온도도 높아 쉽게 변형될 수 있는 층)에 비해 차고 무겁기 때문에 침강 지역에서 파고 들어가려는 힘, 밑에서 상승하여 좌우로 넓어지려는 힘, 지구 내부의 열 대류가 판의 아랫부분을 끌고 가는 힘 등이라고 생각할 수 있으나, 이것들이 어느 정도의 비율로 작용하는지는 정확히 알 수는 없습니다.

지진이 일어날 수 있는 깊이의 한계는 상부 맨틀 정도까지입니다. 깊이로 따지면 지표로부터 약 700km 정도 됩니다. 앞서 말씀드린 것처럼 원인이 되는 힘의 작용은 구체적으로 어느 정도의 비율씩이라고 말할 수가 없어서 지진 발생에 대한 학설도 다양하게 존재하지만 대표적인 것만 소개하면 다음과 같습니다.

1. 탄성반발설

이 이론은 1906년 캘리포니아 대지진이 발생했을 때, H. F. Reid가 산안드레아스 단층을 조사하여 지진의 원인을 규명한 것입니다. 이것은 지면에 기존의 단층이 존재한다고 가정하고 이 단층에 가해지고 있는 힘(탄성력)에 어느 부분이 견딜 수 없게 되는 순간 급격한 파괴를 일으켜 지진이 발생한다는 것으로, 이 이론의 핵심은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

1) 지진은 장기간에 걸쳐 지각의 일부에 변형이 축적되어 암석의 강도(strenth) 한계를 넘게 될 때 이 지각이 파쇄되며 발생한다.
2) 지진발생시, 파쇄전 암석의 양쪽은 변형이 없는 위치로 급속히 튕겨가고 이 운동은 파쇄부에서 멀어질수록 감소한다.
3) 지진에 의한 진동은 처음엔 파쇄면의 작은 면적에서 시작되며 이 면적은 곧 빠른 속도로 팽창해 나간다(단 이 속도는 P파의 속도보다는 느리다). 파쇄와 이에 수반하는 진동이 맨 처음 시작되는 지각내의 한 점을 진원(focus 또는 hypocenter)이라 부른 다.
4) 지진 발생 시 방출된 에너지는 파쇄되기 직전 변형된 암석의 탄성에너지이다.

그러나 모든 지진들이 단층운동으로 일어난다고 설명하는 것에는 불충분한 면이 많죠. 무엇보다 지진이 단층 운동에 지나지 않는다고 하면 단층을 움직이는 힘은 어디로부터 유래하는가가 다음의 문제로 되는데 이것을 설명하는 학설이 판구조론입니다.

2. 판구조론

남미의 동부 해안선과 아프리카의 서부 해안선이 잘 들어맞는 현상은 과거부터 하나의 수수께끼로 제시되어 왔습니다. 1912년 독일의 지질학자인 알프레드 베게너는 이에 대한 설명으로서 현재 지구의 지각은 약 2억 년 전에 판게아라는 하나의 초대륙으로부터 갈라져 나왔다는 가설을 제시했죠. 이러한 대륙 이동설이 원동력이 되어 1960년대 후반에 등장한 판구조이론은 현재까지 가장 성공적인 지구물리학 이론 가운데 하나로 인정받고 있습니다.
판구조론에 따르면 지구의 표층이라고도 하는 수십km 혹은 그 이상의 두께를 가진 암석권은 유라시아판, 태평양판, 북미판 등 10여개의 판으로 나누어져 있습니다. 이들은 각각 서로 부딪치거나 밀고 때로는 서로 포개지면서 각각 매년 수cm 정도의 속도로 점성이 있는 맨틀 위를 제각기 이동하고 있죠. 이러한 지각판들의 운동은 그들의 가장자리 사이의 마찰에 의하여 경계 부위에서 저항을 받는데 이는 두 개의 벽돌을 맞대고 문지를 때 미끄러지지 않으려는 것과 같습니다. 그러나 지구적인 힘이 판의 마찰 저항을 초과할 수 있는 단계에 도달하면 갑작스러운 미끄러짐이 일어나게 되는데 이것이 바로 지진이라는 주장입니다. 따라서 지진이 발생하기 쉬운 지역은 보통 판 경계 부근이라고 이야기하지요.(물론 판 내부에서도 종종 지진이 발생합니다. 이 경우 앞서 이야기한 탄성발발설을 많이 언급하죠.)

판과 판의 경계에서는 마그마가 분출하기도 쉽기 때문에 지진 발생 빈번 지역과 화산이 주로 발생하는 지역은 서로 유사하게 마련입니다. 따라서 이 이론은 대규모 수평면 운동이 지진, 화산 및 조산 현상의 원인임을 설명하고 있습니다.
일본을 예로 들어볼까요? 일본의 지진은 대부분 태평양 쪽에서 발생하고 있는데, 이것이 바로 판 경계 지진으로, 태평양 판과 필리핀해 판이 유라시아판 밑으로 충돌·침강하고 있기 때문에 발생하는 것이죠.