지구과학1 개념 1탄- 판 구조론의 정립과정

지구과학1 1단원의 주제는 지권의 변동으로 판 구조론의 정립 과정에 대해 먼저 다루게 된다. 판 구조론의 정립 과정은 베게너의 대륙 이동설, 홈스의 맨틀 대류설, 헤스와 디츠의 해양저 확장설, 판 구조론 순이 된다. 1912년에 베게너가 대륙이동설을 주장하였다. 첫 번째 증거로 대서양을 사이에 두고 남아메리카의 동해안과 아프리카 서해안의 해안선이 유사하다는 점이었다. 특히 수심 500미터 선은 굉장히 일치하는 모습을 보였다. 두 번째 증거로는 빙하의 흔적 분포가 있다. 여러 대륙에 남아있는 빙하의 흔적은 판게아 모형에서 남극을 중심으로 연속적으로 분포하였다. 세 번째 증거는 화석 분포의 연속성이다. 여러 대륙에 남아있는 메소사우루스, 글로소프테리스의 고생대 생물 화석 분포가 판게아에서 연속적이었다. 마지막 네 번째 증거로는 지질 구조의 연속성이다. 판게아 형성 시, 대륙이 뭉치는 과정에서 횡압력이 작용했고 칼레도니아 산맥이나 애팔래치아산맥 등의 산맥이 형성되었다. 이러한 증거로 베게너는 대륙이동설을 주장하였으나 그 원동력을 설명하지 못하여 당시에 인정받지 못했다는 한계가 있다. 이에 이어 나온 것이 1928년 홈스의 맨틀대류설이다. 홈스는 맨틀이 대류를 하면서 그 위에 있는 지각이 움직인다고 설명하며 베게너가 제시하지 못한 대륙 이동의 원동력을 설명해 내었다. 맨틀 대류는 고온의 지구 중심부에서 맨틀로 공급되는 열과 방사성 동위 원소의 붕괴열로 인해 대류를 하며, 맨틀 물질이 상승하는 곳은 맨틀 물질이 발산하면서 대륙 분리, 새로운 해양, 섬이 형성되고 맨틀 물질이 하강하는 곳은 지각이 맨틀 속으로 들어가 해구와 산맥이 형성된다고 주장하였다. 하나 맨틀 대류를 확인할 수 있는 기술이 없어 당시에는 인정받지 못했다는 한계가 존재한다. 그 후 음향측심법이 개발되며 해저 모형을 알 수 있게 되었다. 해양저 확장설은 이를 바탕으로 제시되었는데 이 이론의 증거는 다음과 같다. 먼저 해양 지각 연령 분포와 퇴적물의 두께이다. 해령에서 멀어질수록 지각 연령과 퇴적물 두께가 증가하고 퇴적물 최하층 연령 또한 증가하였다. 두 번째 증거는 고지자기 역전 줄무늬의 대칭 분포이다. 지구는 하나의 커다란 자석으로 생각할 수 있으며 현재 나침반 N극은 거의 북극을 가리킨다. 고지자기는 과거의 지구 자기장으로 이 정보는 암석에 남아있다. 지구 자기장은 정자극기 역자극기를 반복하며 변하게 되는데 고지자기 줄무늬가 해령을 축으로 대칭 분포하며 정자극기, 역자극기가 반복되고 있다. 세 번째 증거는 섭입대에서의 지각 변동이다. 해구에서는 판의 섭입이 나타나며 해양 지각이 소멸한다. 이때 진원 깊이에 따라 지진을 구분할 수 있는데 천발 지진은 0~70km, 중발 지진은 70~300km, 심발 지진은 300 km 이상에서 나타난다. 네 번째 증거로 열곡과 변환 단층의 발견이 있다. 열곡은 해양저가 확장되며 해령 중심에 형성되는 V자형의 골짜기를 의미하고 변환 단층은 해령과 해령 사이에 존재하는 단층을 의미하며 양쪽 지각은 서로 반대 방향으로 어긋나게 이동한다. 이 변환 단층의 존재를 통해 해령이 끊어져 존재하며 해령에서 해양 지각이 생성되어 양쪽으로 확장되는 속도는 위치에 따라 다르다는 것을 알 수 있었다. 또한 이는 훗날 판 구조론으로 발전하는 데에 지대한 영향을 주었다. 이제 판 구조론이 나오게 되는데 판이라 불리는 암석권은 지각과 최상부 맨틀을 지칭하는 말로 해양 지각을 포함하면 해양판, 대륙 지각을 포함하면 대륙판으로 부른다. 연약권은 암석권 아래에 있는 깊이 약 100km~400km 되는 곳으로 맨틀이 부분 용융되어 있어 맨틀이 대류를 한다. 암석권에서 해양판은 대륙판보다 밀도는 크지만 얇다. 판의 경계로는 발산형 경계, 수렴형 경계, 보존형 경계가 존재한다. 발산형 경계는 두 판이 서로 멀어지는 경계로 맨틀 대류가 상승하는 부분이다. 새로운 해양판이 형성되며 해령, 열곡이 발달한다. 이 지형의 예로 동태평양 해령, 대서양 중앙해령이 존재하며 천발 지진과 화산 활동이 일어난다. 수렴형 경계는 대륙판과 대륙판이 수렴하면 충돌대, 해양판과 다른 판이 충돌하면 섭입대로 구분한다. 대표적인 충돌대는 히말라야산맥으로 중발 지진이 일어나며 화산 활동은 일어나지 않는다. 섭입대에서는 밀도가 큰 판이 작은 판 아래로 섭입하며 해구, 습곡 산맥, 호상 열도가 발달한다. 보존형 경계는 대표적으로 변환단층이 있다.