[지구과학1] 판 구조론의 정립 과정

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베게너는 현재 해안선의 모양, 화석의 분포, 지질 구조, 빙하의 흔적 등으로부터 과거에 대륙이 모여있음을 추정했다. 이때 고생대 말 - 중생대 초 하나로 모인 초대륙을 판게아라 불렀고, 약 2억년 전부터 분리되고 이동하여 현재와 같은 대륙 분포를 이룸을 이야기했고, 이를 대륙이동설이라 부른다.

 

1920년대 후반 홈스는 맨틀 대류설을 제창하며, 맨틀 내에 방사성 원소의 붕괴열과 지구 중심에서 올라오는 열로 인해 맨틀의 상부와 하부의 온도 차이가 생기고, 이로 인해 열대류가 일어나 대륙이 대류를 따라 이동한다고 하였다. 맨틀 대류의 상승부에는 대륙이 갈라져 양쪽으로 이동하여 새로운 해양을 형성되고 마그마 활동으로 새로운 지각이 생성된다. 맨틀 대류 하강부에는 지각이 맨틀 속으로 들어가고 횡압력이 작용하여 산맥이 형성된다. 하지만, 이는 가설을 뒷받침할 결정적인 증거가 없는 것이 큰 한계점이었다.

 

제2차 세계 대전 이후 해저를 탐사하는 장비와 기술이 크게 발달하며 음향 측심법을 활용한 해저 지형의 정밀한 탐사가 가능해졌다. 이를 기초로 하여 1962년 헤스와 다츠는 해저 지형의 특징을 설명하기 위해 해양저 확장설을 제안했다. 해양저 확장설은 해령 아래 고온의 맨틀 물질이 상승하여 새로운 해양 지각이 생성되고, 맨틀 대류를 따라 해령을 중심으로 양쪽으로 멀어지면서 해양저가 확장된다는 학설을 말한다. 쉽게 말해, 해령에서 맨틀 물질이 상승하여 새로운 해양 지각이 양쪽으로 이동하고, 이동한 해양 지각은 해구에서 맨틀로 섭입되어 소멸한다.

 

탐사 기술이 발전하며 이를 뒷받침하는 증거들이 등장했는데, 첫 번째가 고지자기 줄무늬의 대칭적 분포이다.

 

이는 해양저에 기록된 고지자기가 줄무늬를 이루고, 해령을 축으로 대칭적으로 나타나는 것을 뜻한다. 고지자기는 지질 시대에 생성된 암석에 남아 있는 지구 자기를 뜻한다. 지구는 정자극기와 역자극기가 반복되며 오는데 이 무늬가 대칭적이라는 거~!

 

두 번째는 해양 지각의 나이와 해저 퇴적물의 두께이다. 해양에서 멀어질수록 해양 지각의 나이가 많아지고, 해저 퇴적물의 두께가 두꺼워지며, 수심이 깊어진다. 해양 시추선이 채취한 시료의 방사성 동위 원소를 통해 해양 지각의 나이를 측정할 수 있었다.

 

세 번째는 열곡과 변환 단층의 발견이다. 해양저가 확장하면서 열곡이 형성되고 지구가 둥글기 때문에 해령의 위치에 따라 해양 지각의 확장속도가 차이나므로 변환 단층이 생성된다. 해령과 해령 사이에 발달한 변환단층에서는 해양 지각이 어긋나 이동하면서 지진이 자주 발생하고, 단열대에서는 지진이 거의 발생하지 않는다.

 

네 번째는 섭입대 주변 지진의 진원 깊이 분포이다. 해구 부근에서 지진은 섭입대를 따라 발생하며 대륙쪽으로 갈수록 진원 깊이가 깊어진다.

 

변환 단층을 발견함으로서 판 구조론이 논의되기 시작했다. 윌슨은 해령과 변환단층을 경계로 구분되는 땅덩어리에 '판'이라는 용어를 사용하였고 오늘날에 와서 판 구조론이 정립되었다.

 

판 구조론의 정립 과정: 대륙 이동성 -> 맨틀 대류설 -> 해양저 확장설 -> 판 구조론

 

판 구조론: 지구 표면은 여러 개의 판으로 이뤄져 있고, 판이 서로 다른 방향과 속도로 이동하여 판 경계에서 지진, 화산활동 등의 지각 변동이 일어난다는 이론

 

판 이동의 원동력: 맨틀 대류

 

판: 암석권과 연약권으로 나뉜다.

암석권은 지각과 맨틀의 최상부를 합친 두께 약 100km인 부분을 나타낸다. 암석권은 여러 조각으로 나눠지고, 각 조각을 판이라고 부른다.

해양지각을 포함하면 해양판

대륙지각을 포함하면 대륙판

 

연약권은 암석권 아래 깊이 약 100-400km인 부분을 말한다. 맨틀 물질이 부분 용융되어 있어 맨틀 대류가 일어나 판이 움직인다.