(읽기 2분 + 시청 1분 30초)
일본 외곽 지역에 위치한 1천 개 이상의 GP 측정소의 데이터를 평가.
지하는 동쪽으로 약 4-8 mm 이동한 후 다시 서쪽으로 움직였다가 원위치.
흔들림은 판 경계를 따라 증가 된 장력의 단계와 이에 따른 지진 위험의 증가.
이것이 모든 대형 단층과 지진에 적용되는지 여부는 여전히 불분명하다.

강한 지진의 사전 경보 “느린 흔들림”
두 번의 큰 지진이 발생하기 전에 감지 된 단층지역의 일시적인 반전

새로 발견된 현상 :
지하의 비정상적인 반전 움직임이 두 번의 심각한 지진을 초래했다.
결과적으로 2010년 칠레 지진과 2011년 일본 지진이 발생하기 전에 지하가 조금 서쪽으로 갔다가 다시 동쪽으로 이동했다.

“Nature”저널의 과학자에 따르면, 이전에 관찰된 적이 없었던 “슬로우 모션의 작은 흔들림”은 거대-단층으로 인한 강력한 지진의 선구자일 수 있다. 

▲ 2011년 3월 일본에서 심한 지진이 발생하기 전에 지구의 판은 이전과는 전혀 다른 움직임을 보였다. © 오하이오 주립대학교

2004년 쓰나미, 2011년 3월 일본 지진 또는 2010년 칠레 지진에 관계없이 전 세계 최악의 지진 중 다수는 소멸 구역의 소위 거대 단층으로 인해 발생했다.
이로 인해, 지하 표면의 경사진 판 경계는 갑작스러운 파손 시 특히 위쪽으로 그리고 측면으로 급격하게 미끄러질 수 있다. 또한, 몇 년 전에 연구원들이 발견 한 바와 같이, 이러한 결함의 암석은 특히 부서지기 쉬운 것으로 보인다.

지진 전에 눈에 띄는 움직임

포츠담에 있는 독일 지구과학 연구소 (GFZ)의 조나단 베드포드 (Jonathan Bedford)는 적어도 일부 거대 단층의 또 다른 특징을 발견했다.
연구를 위해 일본 외곽 지역에 위치한 1천 개 이상의 GP 측정 스테이션의 데이터를 평가했다. 데이터를 사용하면 표면의 작은 움직임조차도 고해상도로 기록 할 수 있다.

연구자들은 2011년 3월 도호쿠 지진이 발생하기 몇 달 전의 측정 데이터를 분석했을 때 특이점을 발견했다. 지하는 동쪽으로 약 4-8 mm 이동한 후 다시 서쪽으로 움직였다가 되돌아갔다. 

동-서로 흔들리는 느린 동작

오하이오 주립 대학의 마이클 베비스(Michael Bevis) 공동 저자는 “일본에서 일어난 일은 엄청나지만 느리게 흔들린 것과 같았다”고 말한다. “지하가 움직이는 것은 정상이다. 그러나 움직임의 종류가 이것을 매우 이례적으로 만든다.” 고정밀 측정 장치가 없으면 이 느린 흔들림은 몇 달과 몇 밀리미터 만 걸리기 때문에 감지할 수 없다.

이 현상은 격리된 사례가 아닌 것 같다.
2010 년 칠레에서 심한 지진이 발생하기 전에도 그러한 흔들림이 있었다.
연구원들은 “남아메리카에는 측정 스테이션이 적기 때문에 이 효과를 추적하기가 더 어렵다”고 말했다. "그러나 우리는 Maule 지진이 발생하기 몇 달 전에 칠레에서 그러한 동 서쪽 저크를 볼 수 있었다.“ 

깊이의 변화

연구원들은 이러한 방향 전환이 단층 영역의 깊이에 있는 과정으로 인한 것이라고 의심한다. 그들의 모델에 따르면, 밑으로 들어가는 판의 끝은 더 밀도가 높고 무거워 보인다.
이 접지 판에 인장 하중이 증가하여 암석의 응력이 증가한다. 베드포드와 그의 동료들은 “하강 운동의 가속으로 플레이트 부분이 늘어나고 단층 영역이 역동적으로 흔들리게 된다.

따라서, 단층지대의 하반 단부의 움직임은 이전에 생각된 것보다 덜 일정할 수 있다.
베드포드는 “우리의 연구는 이 가정이 너무 단순하다는 것을 보여준다”고 말한다. "실제로 이들의 변동성은 주요 지진의 원인을 이해하는 데 중요한 요소가 될 수 있다." 

강한 지진의 선구자?

흔들림은 판 경계를 따라 증가 된 장력의 단계와 이에 따른 지진의 위험이 증가함을 나타낼 수 있다. 그러나 이것이 모든 대형 단층과 지진에 적용되는지 여부는 여전히 불분명하다.
“그러한 흔들림이 모든 주요 지진보다 우선 할 수 있을까? 충분한 데이터가 없기 때문에 우리는 모른다”고 Bevis는 말한다. "하지만 그것은 일본, 수마트라, 안데스 산맥 또는 알래스카 와 같은 단층 지역에 대한 지진 위험을 조사한다면 우리가 찾아볼 수 있는 또 하나의 신호일 것이다."

그러나 이것은 점진적인 움직임의 반전을 등록하기에 충분한 측정소가 있는 이 판 경계에 GPS 측정 네트워크가 있다는 것을 전제로 한다. 지금까지는 소수의 지역에서만 발생했다.
베드포드는 “우리는 조밀한 GPS 측정 네트워크를 통해 가능한 빨리 모든 대형 단층 지대를 모니터링 해야한다”고 말했다. 이 데이터는 또한 이 느린 흔들림이 곧 다가올 강한 지진의 확실한 신호인지 여부를 명확히 할 수 있다.

(Nature, 2020; doi : 10.1038 / s41586-020-2212-1)
출처 : Ohio State University, Helmholtz Center Potsdam GFZ 독일 지구과학 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]