지각은 움직이는 증거: 판구조론[새로운 지구관, 판구조의 원인, 판 이동의 원동력에는 세 가지 요인]

판구조론 이전의 학설[대륙 이동설, 맨틀 대류설, 해저 확장설]

1915년 베게너는 그때까지 밝혀진 여러 지질학적 자료를 종합하여 '대륙과 대양의 기원'이라는 책을 펴내었다. 그는 여기서 고생대 말에는 모든 대륙이 모여 판게아라는 초대륙을 이루고 있었는데, 이 판게아가 고생대 말 석탄기에 분리되기 시작하였으며, 중생대와 신생대를 거쳐 이동하여 현재와 같은 대륙과 해양의 분포를 가지게 되었다고 주장하였다. 

베게너의 대륙 이동 증거: 베게너는 대륙 이동의 증거로 현재 각 대륙에 분포되어 있는 고생대 말의 지층 중 당시의 고기후를 추정할 수 있는 석탄층(열대 기후), 암염층과 석고층(건조 기후), 빙하 퇴적층(한랭 기후)들이 각 대륙마다 불규칙하게 흩어져 있지만 초대륙을 가정하여 대륙을 모아 놓으면 이들의 분포가 합리적으로 설명된다고 하였다. 즉 남극 대륙에서의 석타능 발견, 인도, 아프리카, 남아메리카 및 오스트레일리아에서의 고생대 말의 빙하 퇴적물과 글로소프테리스 등의 화석 산출, 북아메리카 대륙의 애팔레치아 산맥과 유럽의 칼레도니아 산맥의 연결 등을 증거로 제시하였다. 베게너가 대륙 이동의 원동력을 설명하지 못하여 곤경에 처해 있을 때, 영국의 홈스는 대륙 이동의 원동력으로 맨틀 대류설을 발표하였다. 

연구에 의하면 암석권 아래에서 약 400km 깊이까지는 지진파의 속도가 느려지는 연약권이 존재하고, 이곳의 구성 물질은 유동성이 있는 고체라는 것이 확인되었다. 따라서, 고체의 성질을 가지고 있어도 맨틀의 대류가 가능하며, 이러한 대류가 판 운동의 원동력이 된다는 사실이 밝혀졌다. 

2차 세계 대전 이후에 음향 측심기 등 여러 가지 측정 장비와 해양 지질학 및 지구 물리학의 급속한 발전에 힘입어 해저 지형 및 해저에 대한 새로운 자료들이 축적되었다. 1960년대 초 디츠와 헤스는 거의 같은 시기에 중앙 해령에서 솟아오르는 고온의 맨틀 물질이 새로운 해저 지각을 만들며, 이것이 양쪽으로 멀어져 해양 지각은 궁극적으로는 해구 속으로섭입해 들어가는 거대한 순환 구조를 이룬다고 설명하였다. 이를 해저 확장설이라고 하며, 해저 확장 운동의 원동력은 맨틀 대류이다

 

판구조론 : 새로운 지구관

해저이동의 증명은 판구조론의 출현의 계기가 되었다.

판구조론의 두가지 핵심요소

⑴ 100 〜 350Km깊이에 존재하는 지진파의 저속도층이 매우 약하고 점성이 높은 유체와 같은 성질을 가지고 있다는 것이다.

* 연약권의 개념은 입증되지 않았지만 수년전부터 제기된 저속도층은 바로 연약권인 것으로 판명되었다.

⑵ 딱딱한 암석권은 하부에 존재하는 연약권을 파고 들어가기에 충분한 정도로 강력한 힘을 가지고 있다는 것이다.

 

※ 지각은 이동하는 암석권 위에 얹혀서 함께 이동한다는것이다. 따라서 대륙은 독자적으로 움직이는것이 아니고 보다 큰판의 일부로서 그와 함께 이동할수 있을 뿐이다.

 

 

※ 해저확장설에서 제기됨 문제점을 해결해주었는데 해령을 따라 새로운 해양지각이 생성되다면 해양지각의 면적이 커져 지구가 팽창하거나 아니면 같은 량이 다른곳에서 소멸되어야 한다.

비스듬하게 나타나는 심발지진의 진원대는 오래된 차가운 해양지각이 연약권 속으로 침강해 들어가는 장소이다. 이처럼 과거 해양지각의 소멸과 새로운 해양지각의 생성은 균형상태를 유지하고 있다.

판구조의 원인

대양 지각의 연령은 보통 2억 년을 넘지 않는 데 반해 대륙지각 중에는 35억 년 이상 된 것들도 존재하는 이유가 바로 이것 때문입니다. 현재 지구를 덮고 있는 지판은 수십 개가 넘으며, 이들은 그 크기와 모양, 운동 방향과 속도가 모두 제각각입니다.

이 지판 중 가장 큰 것들을 골라보면 대륙 8개 정도가 되는데, 그 지판들의 이름은 아프리카 판, 남극 판, 인도 판, 호주 판, 유라시아 판, 북아메리카 판, 남아메리카 판, 태평양 판입니다. 그림에서 보듯 이 판들 위에도 수많은 작은 판들이 있습니다. 

해양 지각을 포함하는 지판은 섭입대에서 연약권으로 내려갈 즈음에는 연약권보다 밀도가 높아져 중력에 의해 저절로 가라앉게 되며, 이때 이 가라앉는 힘으로 지판을 끌고 내려가 지판 전체를 움직이게 합니다.

분기하는 확장 경계에 비해 수렴 경계의 위치가 낮아서 이 지형적인 차이로 인한 중력 작용이 판의 움직임에 기여하는 것으로 생각하기도 합니다.

지질학자들은 이와 같은 해저 확장, 대륙의 이동 그리고 새로운 지각의 생성과 소멸 등의 이론을 점점 구체적으로 완성하였고, 그 결과 현재 대부분의 지질학에서 통일 이론으로 받아들이는 판구조론을 완성하게 되었습니다

판 이동의 원동력에는 세 가지 요인

(1) 맨틀 대류에 의한 견인력, (2) 해령에서의 발산력, (3) 섭입판의 인력

맨틀 대류에 의한 견인력은 a. b. c. 로 구분된다.

a. 해령의 경우 수직방향(깊은곳에서 표면으로), x방향(해령축에 수직)으로는 이동스케일이 큰데 y방향은 작은지?

b. 아프리카판이나 남극판의 경우 대부분 발산경계인데 어떻게 안정적인 상태를 유지하는지?

c. 북아메리카판 아래로 들어간 동태평양해령 - 맨틀대류 상승과 하강부가 함께있다

(2) 섭입판의 인력은 다음 3가지이다

* 해구가 판을 움직인다

* 맨틀 대류가 길을 내놓고 판이 거기를 따라 쑥 들어가는 것이 아님. 판이 무거워서 들어가는 것임

* 연약권에서는 판이 연약권보다 밀도가 크기에 아래로 쑥 들어감

[섭입판의 인력 + 섭입하는 판이 맨틀 대류를 유발 + 그 맨틀 대류가 또 판을 이동시킴.  이것을 전부 더하면 판의 이동속도 모델이 실제와 부합]