지구과학1 개념 2탄-지구 수륙 분포의 변화와 플룸 구조론

저번에 지구는 하나의 자석으로 생각할 수 있다고 하였는데 지구 자기력이 작용하는 공간을 자기장이라고 한다. 자기력선은  N극에서 나와서 S극으로 들어가는데, 지자기 북극은 S극 지자기 남극은 N극 성분이라 자기력선이 지자기 남극에서 나와 지자기 북극으로 들어가게 된다. 이때 지구 자기력선의 방향과 수평면이 이루는 각도인 복각을 측정하게 되는데 이 복각은 위도에 따라 다르며 정자극기일 때 (+)이면 북반구, (-)이면 남반구이며 역자극기일 때에는 그 반대가 된다. 

고지자기 복각은 암석에 남아있는 암석 생성 당시의 복각인데 암석 생성 당시의 위도를 알 수 있다. 인도 대륙의 고지자기 복각 측정을 통하여 점점 북쪽으로 이동하였다는 것을 알 수 있었다.



과거부터의 대륙 분포를 보자. 초대륙은 여러 대륙이 하나로 뭉쳐져 형성된 거대한 대륙인데 예를 들어 판게아가 있다. 최초의 초대륙은 발바라이다. 이제 대륙 분포의 역사를 보면 약 11억 년 전에 초대륙 로디니아가 형성되었고 그 이후 분리가 시작되었다. 고생대 말에 또 다른 초대륙인 판게아가 형성되었고 북아메리카 대륙과 아프리카, 유럽대륙이 충돌하며 애팔래치아산맥과 칼레도니아 산맥이 형성되었다. 중생대에는 판게아가 분리되고 대서양 형성이 시작되었으며 해양판이 섭입하며 로키산맥과 안데스산맥이 형성된다. 신생대에는 인도 대륙이 북상하며 유라시아 대륙과 충돌하며 히말라야산맥과 티베트고원이 형성되었고 현재의 수륙 분포가 되어간다. 



그 다음은 맨틀 대류와 플룸 구조론을 보겠다. 연약권은 부분 용융되어 있어 맨틀 대류를 하게 되는데 맨틀 대류 상승부에서는 발산형 경계가, 맨틀 대류 하강부에서는 수렴형 경계가 형성된다. 판은 해령, 발산형 경계에서 판을 밀어내는 힘과 섭입하는 판이 잡아당기는 힘을 원동력으로 이동한다. 이 중 섭입하는 판이 잡아당기는 힘이 굉장히 중요하다. 해령에서 밀어내는 힘은 비슷하나 해구의 유무가 판의 이동 속도 차이를 유발하기 때문이다. 



다음은 플룸 구조론에 대해 다루겠다. 플룸은 맨틀과 외핵의 경계부에서 형성된 뜨거운 열기둥인 뜨거운 플룸(플룸 상승류)와 차가운 플룸(플룸 하강류)이 있다. 플룸 하강류는 외핵의 충격을 가하여 다른 곳에서 플룸 상승류인 뜨거운 플룸을 만들게 되는 것으로 추정된다. 플룸 상승류는 상부 맨틀과 하부 맨틀 경계에서 갈라져 판의 경계와 무관한 곳에서 지각 변동을 일으킨다. 

플룸 상승류는 맨틀-외핵 경계부에서 맨틀 물질이 뜨겁게 가열되어 밀도가 낮고, 지표까지 쭉 올라오는 열기둥이다. 거대한 플룸 상승류의 예로는 남태평양 하부, 아프리카 대륙 하부, 대서양 중앙 해령이 있다. 플룸 하강류는 섭입대에서 섭입하는 밀도가 큰 해양판이 밀도가 큰 맨틀 물질로 변하여 쭉 가라앉는 열기둥으로 예를 들어 아시아 대륙 아래가 있다. 

이러한 플룸 구조를 조사하는 방법으로는 대표적으로 지진파 속도 조사가 있다. 지진파는 고온에서는 느리고, 저온에서는 빠르기에 이를 이용하여 뜨거운 플룸은 주변보다 고온이기에 지진파 속도가 느리고, 차가운 플룸은 주변보다 저온이기에 지진파 속도가 빠르다는 것으로 조사한다. 플룸의 발견으로 플룸 구조론이 제기되었는데 플룸 구조론은 판 내부의 지각 변동을 설명할 수 있다는 장점이 있다. 

열점은 뜨거운 플룸 상승류와 지표면이 만나는 지점 아래에 마그마가 생성되는 곳이다. 플룸은 맨틀-외핵 경계에서 생성된 것이기 때문에 판의 경계와 무관하고 위치가 고정되어 있다는 특징이 있다. 또한 열점에서의 화산 활동으로 인해 형성된 화산섬과 해산을 통해 판의 이동 방향과 이동 속력을 추정할 수도 있다. 대표적인 화산섬으로는 하와이 열도가 있다. 우리나라에는 제주도,  백두산 등이 존재한다. 이때 열점에서 섬들이 나란히 서 있는 것과 호상열도를 구분해야 할 필요가 있다. 호상 열도는 모두 화산 활동이 일어나는 곳이지만 열점에서 섬들이 나란히 서 있는 것은 열점 위에 있는 섬만 화산 활동이 일어나고 나머지는 판의 이동에 따라 이동한 섬들이기에 화산 활동이 일어나지 않는 곳이기 때문이다.
다음에는 마그마와 화성암에 대해 다루겠다.