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과학/지질학

판구조론은 미완성 이론 판구조론은 지구과학 학문사에서 20세기 최대의 성과라고 일컬어지는 이론으로서, 두 가지 특징을 갖고 있다. 첫 번째는 대륙이 지구 표면에서 수평방향으로 이동한다는 사실을 밝혔다는 점이다. 지면이 상하 방향으로 움직인다는 것은 문화 괴테도 알고 있었다. 괴테는 알프스 여행 중에 물고기 화석을 보고 표고가 높은 그 땅이 과거에는 해저였던 것을 알아차리고 땅이 상승했다고 생각하였다. 그러나 그 땅이 지구 표면을 수평 방향으로 수천 킬로미터나 움직인다는 착상은 20세기에 등장한 것이다. 판구조론의 두 번째 특징은 다른 학설과 달리 많은 사람들이 오랜 시간에 걸쳐 지구를 관측해 온 결과 얻어낸 성과라는 것이다. 만유인력의 뉴턴, 상대론의 아인슈타인, 양자론의 플랑크와 같이 한 사람의 위대한 천재에 의해 과학사의 ..
화산이 만든 아름다운 지형 화산은 인간에게 커다란 재해와 함께 혜택도 준다. 아름다운 일본의 풍경에는 화산 활동의 기여가 크다. 화산 분화 현상은 지하 심부로부터 상승하는 마그마에 의해 발생한다. 고온, 고압의 마그마가 지구 내부에서 압력이 낮은 지표 부근으로 올라오면 감압 효과로 인하여 마그마의 용융체로서의 성질이 크게 변화 한다. 마그마는 암석이 걸쭉하게 녹은 용융체이지만, 물과 이산화탄소 등 휘발성 성분도 포함되어 있다. 마그마가 지표 부근까지 상승하여 압력이 내려가면 휘발성 성분이 기체로 바뀌며 마그마에서 빠져나오려고 한다. 이 상태를 발포라고 한다. 휘발성 성분의 비율이 낮은 마그마는 폭발로 지표면에 나타나더라도 용융체 상태이다. 지표로 분출한 마그마는 용암이라고 한다. 후지 산의 864년 분화에는 흘러나온 용암이 지금의..
어스패러티란? 최근 대지진 시 발생하는 강한 진동과 관련하여 단층면의 어스패러티가 주목을 받고 있다. 지진은 진원 단층이 어긋나면서 발생한다. 대지진의 경우 진원 단층은 단층 전체가 똑같이 어긋나는 것이 아니라 어긋나기 쉬운 곳과 어긋나기 어려운 곳이 있으며, 어긋나기 어려운 곳이 파괴될 때 강한 지진파가 발생한다는 사실이 밝혀졌다. 진원 단층에서 대지진 시 강한 진동을 발생시키는 영역을 어스패러티라고 한다. 어스패러티는 본래 돌기물이라는 의미이며, 물리학에서는 요철이 있는 두 개의 면에서 강력한 마찰을 일으키며 접하고 있는 돌기 부분을 가리키는 용어이다. 지진의 경우에는 진원의 단층면에서 강력하게 달라붙어 있는 부분을 가리킨다. 강력하게 달라붙어 있는 부분을 고착역이라고도 부른다. 이 부분은 강도가 크므로 단층이 파..
활단층이란? 단층 또는 활단층이라는 말을 간혹 들을 수 있는데, 양자의 차이는 무엇일까? 그리고 지진과는 어떤 관계를 갖고 있을까? 활단층은 최근의 지질 시대인 제4기에 활동을 반복했으며, 앞으로도 활동 가능성이 있는 것으로 추정되는 단층을 가리킨다. 활단층이 움직일 때 나타나는 땅의 움직임이 바로 지진이다. 지진은 활단층이 움직일 때 일어나므로 활단층을 지진의 부모라고 할 수 있다. 단층은 지하의 암반에 틈이 생기고, 그 면을 경계로 양쪽의 암반이 수직 또는 수평 방향으로 어긋난 것이다. 지표면에서는 단층애라고 부르는 수직 방향의 급사면으로 이루어진 단차가 만들어지거나 하천 또는 산맥이 수평 방향으로 어긋난 모습으로 나타난다. 지진이 일어날 때 지표면에 출현하는 단층을 지진 단층이라고 부른다. 지진 단층은 지하 암..
화산 분화는 예지가 가능할까? 화산 분화를 실제로 미리 알 수 있을까? 화산 주변에 많은 사람이 사는 일본에서는 화산 분화 예지가 중요한 과제의 하나이다. 고문서에도 분화 전에 명동이 있었다는 기록이 남아 있는 것으로 보아 화산 인근 주민들의 경험을 바탕으로 특이한 자연 현상과 분화를 연관시켰음을 알 수 있다. 이것도 일종의 경험적인 분화 예지라고 생각할 수 있다. 현재는 정밀한 관측 기기에 의한 화산 관측을 통하여 분화 전에 발생하는 이상 현상을 정밀하게 파악할 수 있다. 그러면 분화 예지에 필요한 정보는 무엇일까? 일반적으로 분화 예지는 분화의 시기, 장소, 규모, 양식, 추이 등 다섯 항목의 파악을 가리킨다. 여기에서 어느 정도 관측이 진행되고 있는 화산을 들어 분화 예지에 필요한 다섯 항목을 간단히 검토해 보자. 1) 분화시기..
화산 분화의 종류와 프로세스 화산 분화는 어떤 현상일까? 화산 분화는 지하에서 올라온 마그마에 기인하며, 화구로부터 지하의 물질이 급격하게 분출하는 현상이다. 마그마는 비휘발성 물질과 휘발성 물질로 이루어져 있으며, 뷔휘발성 물질은 식으면 암석으로 변한다. 마그마에 포함된 휘발성 물질을 화산 가스라고 부르는데, 화산 가스란 도대체 어떤 것일까? 화산 지대에는 유황 특유의 냄새가 난다. 이 냄새는 화산 가스에 포함된 황화수소나 이산화황에 의한 것으로 그 양은 미미하다. 화산 가스는 수증기가 전체의 95%를 차지하고 있다. 마그마가 지표에 접근함에 따라 마그마 안의 가스는 분리되어 발포 현상이 일어난다. 더욱이 좁은 화도를 통과하여 화구에 다다르면 급격한 압력 감소로 단열 팽창이 일어나 단숨에 체적이 증가한다. 따라서 휘발성 물질이 많..
지구 형성의 역사를 탐구하다 태양계 탄생으로부터 46억 년 동안 지구는 그 내부도 포함하여 점차 현재의 모습과 크기로 진화하였다. 최근의 지질학과 지진학에 의한 지구 진화 모델은 다음과 같다. 지구가 탄생했을 무렵 그 내부에는 대량의 열이 가두어져 있었다. 열은 시간과 함께 주변 우주 공간으로 방출되며 지구는 점차 식어갔다. 장기간에 걸친 냉각 과정에서 연속적이 아니라 단속적으로 대량의 열을 외부로 방출하는 사건이 지구 역사상 수차례 있었다. 열의 방출 과정에서 지구 내부 구조의 변화와 판이나 플룸 등의 현저한 움직임이 동반되었다. 전 세계 조산대의 형성 연대와 판의 침강에 따른 부가체의 형성 연대 등으로 부터 지구 내부 열의 단속적인 방출이 27억 년 전, 19억 년 전 그리고 7~8억 년 전에 일어났음을 알 수 있다. 지구 역사..
지오이드란? 지구를 나타내는 모델로서 지구 타원체가 있지만, 실제로 지구 표면에는 산과 골짜기가 발달하여 상당한 요철이 있다. 이런 모습을 나타내는 모델을 지오이드라고 부른다. 지구의 모습은 구체를 시작으로 타원체, 삼축 타원체 등 여러 모델이 제시되었다. 그러나 어느 모델도 지구 표면의 요철은 고려하지 않으며, 오직 지구 반경의 차이와 편평도가 논의의 대상이었다. 지구의 요철을 고려한다면 지구 중력을 생각하는 것이 된다. '질량을 가진 두 물질 사이에는 서로 끌어당기는 인력이 작용한다'는 사실은 뉴턴에 의해 발견되었다. 유명한 만유인력의 법칙이다. 지구에도 이런 인력이 있다. 지구는 우주 공간에서 팽이와 같이 고속으로 회전하고 있다. 회전하는 물질에는 원심력이 작용한다. 원심력은 회전 반경에 비례한다. 따라서 원심..