천변지이의 <구극의 원인>은 흐르는 고체!?

 

천변지이의 <구극의 원인>은 흐르는 고체!?

 

 

 

지진이 발생하는 것은 플레이트( tectonic plate）라는 굳은 암판(岩板)이 이동하기 때문이다.

그러면 그 플레이트를 움직이는 것은 무엇인가? 그래서 그 움직임에 주기가 있는 것일까? 지구 표면을 덮는 십 수 매의 플레이트가 이동함으로써 일찍이 지구상에 있던 하나의 초대륙은 5개로 분열했다고 말한다. 그래서 이러한 대지의 변동에 의하여 생긴 균열에서 일어나는 거대한 진동이 지진이다.

여기서는 <천변지이의 지구학 거대지진, 이상기상에서 대량 절멸까지>를 한 손으로 지구의 지하 2900Km까지 잠겨 들어가서 플레이트의 움직이는 구조를 보기로 한다.

(이 원고는 후지오카간타로 『천변지이의 지구학--거대지진, 이상기상에서 대량 절멸까지』를 일부 재편집 한 것임.

 

플레이트가 움직이면 지진이 일어난다.

 

고체지구에 기인하는 재해의 제1은 지진이다. 지진에는 바다에서 일어나는 지진과 육지에서 일어나는 지진이 있는데 여기서는 주로 바다에서 일어나는 지진에 대해서 말한다. 이것은 지구의 표층을 덮고 있는 100Km 두께의 플레이트라 불리는 암판 부분에서 일어난다.

10매 정도 있는 플레이트끼리 밀리고 당기는 데서 일어난다.

먼저 플레이트가 떨어져나가는 해령(海嶺)에서는 지면이 양측으로 눌리어 퍼져서 균열이 형성될 때에 지진이 일어난다. 플레이트가 어긋난 트랜스폼단층(transform fault=플레이트 경계에서 생성되는 옆으로 미끄러지는 모양의 단층） 또는 단열대(斷裂帶)라 불리는 곳에서는 2개의 플레이트가 어긋나기 때문에 옆으로 미끄러지는 단층이 지진을 일으킨다.

이들 지진은 어느 것이나 지각 내지는 상부 맨틀(mantle)에서 일어나기 때문에 비교적 옅은(지하60Km정도까지) 단층이다.

한편 플레이트가 부닥치는 경계 일본해구나 마리아나해구 같은 잠긴 대(帶)에서는 2개의 플레이트가 잠기거나 튀어 오르거나 할 때에 지진이 일어난다. 이러한 지진을 해구형지진이라 한다.

해구형 지진은 잠겨드는 플레이트의 <연령>에 의하여 칠레형과 마리아나형의 2개의 타입으로 나뉜다. 한쪽이 잠겨들 때에 잠겨드는 측도 함께 끌리어 들어가지만 이것이 본자리로 돌아오려 할 때에 큰 지진이 된다. 이 지진은 일반적으로는 진원이 깊은 심발지진이 되고 종종 큰 피해를 가져온다.

그러나 670Km 이상의 깊이에서는 플레이트는 잠겨들지 못하므로 옆으로 눕게 된다.

오히려 이들 바다에서 일어나는 지진이란 타입이 다른 육지에서 일어나는 지진은 내륙부에 있는 활단층이나 암반 등에서 발생하는 지진이다. 진원이 얕은 일이 많고 그 경우는 효고현남부지진(兵庫県南部地震(阪神・淡路大震災)이나 니카타현주에쓰지진(新潟県中越地震)과 같은 큰 피해도 가져온다.

단지 해구형 지진과 비교해서 규모는 작고 피해를 끼치는 범위는 20~30Km정도로 그친다.

잠겨드는 대는 일본열도의 가까이에서는 치시마해구(千島海溝)、일본해구(日本海溝), 남해트라프(南海trough), 류큐해구(琉球海溝)와 일본해 동연(日本海東縁)(일본해측은 일본으로서는 서쪽이 되는데 어째서인지 일본해에서 보아 동연이라 부르고 있다.)가 있다. 이스(伊豆)・고가사하라해구(小笠原海溝)에서는 거대 지진은 적은 것 같다.

 

플레이트를 움직이는 것은 플름(Ploom) 이다.

 

지구의 단면도를 보면 삶은 달걀처럼 되어 있다. 가운데 노른자에 해당하는 것은 핵(외핵과 내핵)이다. 핵은 철로 되어 있다. 껍질에 상당하는 얇은 부분이 지각으로 그 아래 흰자에 해당하는 부분이 맨틀이다.

맨틀은 암석으로 되어 있어서 유동성이 있다. 맨틀이 흐름을 <플룸>이라 부른다.

 

데라타도라히코(寺田寅彦)에게 『찻잔의 더운 물(茶わんの湯)』이라는 수필이 있다.

여기에 찻잔이 있다. 속에는 뜨거운 탕이 가득 들어있다. (중략)

다음에 찻잔에 더운 물이 점점 식는 것은 더운물의 표면의 찻잔의 주위에서 열이 도망치기 때문이라고 생각해서 좋다. 혹시 표면에 착실히 뚜껑을 덮어둔다면 차지는 것은 주로 둘레의 찻잔에 접하는 부분만이다.

그러면 찻잔에 접하는 곳에서는 더운 물은 식어서 무거워지고 아래쪽으로 흘러서 바닥 쪽으로 향하여 움직인다. 그 반대로 찻잔의 가운데 쪽에서는 거꾸로 위쪽으로 올라가서 표면에서는 외측으로 흐른다. 대체로 그렇게 순환이 일어난다.

 

이렇게 해서 일어나는 대류가 고체인 맨틀의 내부에서도 일어나는 셈이다.

플룸에는 뜨거운 호트플룸과 찬 콜드플룸이 있다.

콜드플룸은 잠겨든 플레이트의 잔해로 일단 깊이 670Km 정도의 곳에 담긴다. 그 후 변성작용이라는 것을 일으켜 밀도가 맨틀보다 커지고 맨틀과 핵의 경계가 되는 2900Km의 깊이까지 떨어진다.

플룸 운동에는 적어도 2개의 패턴이 있다.

하나는 수평방향으로 플레이트를 움직여 대륙을 이동시키는 운동이다. 이 경우 예를 들면 태평양 플레이트가 생산되어서 일본해구에 잠겨들기까지는 1억2000만 년 정도 걸린다. 1년에 9.5Cm 정도 움직인다는 계산이다.

또 하나는 핵과 맨틀의 경계에 생긴 수파 호트 플룸(（Super hot Plume/후술)이 지표를 향하여 수직 방향으로 상승하는 운동이다. 이 경우는 약 2900Km를 약 3000만 년으로 오른다고 생각되고 1Km를 약 1만 년이므로 1년에 10Cm정도라는 속도로서는 수평방향의 운동과 거의 같다.

이처럼 플룸에는 2방향의 운동이 있는데 수직방향인 쪽이 장거리를 이동하고 투조 윌슨（John Tuzo Wilson、1908년-1993년=캐나다 지구물리학자）이 제창한 바에 따르면 약 3억년이라는 사이클로 움직여서 여러 가지 천변지이를 일으키고 있는 셈이다.

 

메가급의 천변지이 수퍼 호트 플룸

 

 

플룸의 대규모인 것은 직경이 수 천 Km에 미친다. 이러한 플룸을 수퍼 플룸이라 한다.

그 높이는 깊이 2900Km의 맨틀 최하부에서 지표에까지 이어지는 수도 있다. 수퍼 호트플룸은 대량의 마그마를 생성한다. 일본열도의 체적의 약 6배나 되는 온톤자와해대( Ontong Java Plateau=태평양의 솔로몬제도의 북쪽에 있는 거대한 해대(海台))。를 만든 홍수현무암도 수퍼 호트플룸에 의하여 지표에 올라와서 감압시킴으로써 대량의 마그마가 되었다고 생각되고 있다.

수퍼호트플룸의 활동은 단시간에 팽대한 양의 마그마를 방출하므로 큰 재해를 주변에 가져온다. 또 방출되는 가스에는 이산화탄소가 대량 포함되고 있으므로 지구온난화에 이어진다. 천변지이란 각별히 소위 메가 천변지이이다.

이제 미국 엘로우스톤 국립공원에 대량의 마그마가 올라오고 있는 것이 아닌가 하는 설이 있는데 혹시 그것이 진짜라면 인류는 대단한 재해를 당하게 될 것이다.

최근에는 가고시마현의 남쪽에 있는 기가이가루테라(薩摩半島에서 약50 km 남쪽의 오수미(大隅)해협에 있는 가르테라 해저화산)에서 큰 분화가 있는 것이 아닌가 하고 고베대학의 연구자가 말하고 있는데 일찍이 이곳에서는 승문인(縄文人)을 괴멸시킨 것 같은 파국적 대분화가 일어났다. 그런 일이일어나지 않도록 기도할 따름이다.*

필자=후지오카간타로(藤岡 換太郎)

1946년 교토생. 도쿄대학이학계대학원석사과정 수료, 이학박사. 전문은 지구과학. 도쿄대학해양연구소연구조수. 해양과학기술센터심해연구부 연구주간.

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출처=https://news.yahoo.co.jp › articles