지각판이 맞물려 한 쪽이 가라 앉을 때 나타나는 형태
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2021-11-17 12:11:59
3'00"읽기
- 지구 표면은 계속해서 재순환된다.
- 새로운 지각은 중앙 해령을 따라 생성, 해양 지각은 섭입대에서 지구 맨틀 속으로
- 지구의 맨틀 속으로 들어가는 판이 균일하게 휘거나 변형되지 않고 조각난 것
지구 표면은 계속해서 재순환된다.
판 구조론의 과정에서 새로운 지각은 중앙 해령을 따라 생성되는 반면 해양 지각은 섭입대에서 삼켜져 지구의 맨틀 속으로 가라앉는다. 현재의 이론에 따르면, 잠긴 판은 실제로 구부러져 있지만 하부 맨틀의 한계까지 대체로 안정적으로 남아 있다. 그들의 당기는 힘은 섭입의 "엔진" 중 하나로 간주되기 때문이다.
유일한 문제:
지구물리학적 측정 데이터는 이 그림과 모순된다. 일부 섭입된 판은 이론이 허용하는 것보다 더 변형된 것으로 보인다. 미국 북서부에서 연구자들은 섭입대와 평행하게 뻗어 있는 잠긴 해양판에서 명확한 취약 지대를 발견했다. 아마도 구멍일 수도 있다.
섭입, 컴퓨터로 시물레이션
이것은 섭입된 지각판에 어떤 일이 일어나는지에 대한 질문을 던진다.
한편으로는 인장력을 발생시킬 만큼 충분히 단단하고 다른 한편으로는 날카로운 굴곡과 구멍을 형성할 만큼 충분히 부드럽게 유지될 수 있을까?
제1저자인 ETH Zurich의 타라스 게르야(Taras Gerya)는 "지금까지 연구자들은 이러한 굽힘이 어떻게 발생하는지, 그리고 왜 플런징 플레이트 가장자리가 부드럽고 약해지는지를 설명할 수 있는 그럴듯한 메커니즘이 부족했다"고 설명했다.
답을 찾기 위해 Gerya와 그의 팀은 이제 지구 물리학 모델에서 지각판의 침수와 관련된 과정을 재현했다. 그들은 가상의 해양판을 낮추고 상부 맨틀의 마찰, 압력 및 온도로 인해 이 판의 암석권이 경험하는 변화를 시뮬레이션했다. 팀은 또한 마찰로 부서진 광물의 효과를 모델링했다.
단단한 부분, 부드러운 "조인트“
시뮬레이션 결과: 많은 섭입대의 일반적인 조건에서 잠긴 판은 균일하게 구부러지지 않고 오히려 눈에 띄는 분할을 보여준다. 여기에서 150~100km의 단단하고 대체로 직선적인 영역이 더 좁고 더 꼬인 스트립으로 중단된다. 결과적으로 플레이트의 가장자리는 고정 링크가 있는 사슬과 유사하지만 연결 조각은 움직일 수 있다.
"우리의 시뮬레이션 결과는 자연 관찰 결과와 일치한다"고 Gerya는 보고했다.
태평양판이 오호츠크판 아래로 내려가는 일본 열곡을 따라 유사한 분할 패턴이 관찰될 수 있다. 지진파는 하강하는 판 내의 일부 접합부에서 느려지며, 이는 더 부드러운 암석 영역을 나타낸다. 이 패턴은 연구원들이 설명하는 것처럼 시뮬레이션의 세그먼트 경계와 일치한다.
마치 초콜릿 바처럼
이 세분화는 무엇을 생성할까?
시뮬레이션 결과 접시 밑면에 있는 감람석 알갱이가 결정적인 역할을 하는 것으로 나타났다.
굽힘 압력으로 인해 이러한 광물은 특히 장력이 집중되는 곳에서 분쇄된다. 예를 들어 표면에 이미 약한 영역이 존재하기 때문이다. 이것은 특정 간격으로 플레이트에 더 부드럽고 유연한 "조인트"를 만든다.
"초콜릿 막대를 깨는 것과 같다고 상상할 수 있다"고 Gerya는 설명했다.
초콜릿 바조차도 지정된 약점을 따라 세그먼트로만 나눌 수 있다. 개별 초콜릿 바는 단단하고 안정적이지만 이들 사이의 연결 부분은 약하다. 지구 물리학자는 "그래서 지구의 맨틀 속으로 들어가는 판이 균일하게 휘거나 변형되지 않고 조각난 것이다"고 말했다.
요인의 조합
시뮬레이션에서 이 분할은 연구원들이 감람석 분쇄를 포함하는 경우에만 실제로 발생했다.
그대로 두면 접시가 뻣뻣한 상태로 유지된다. 나이는 또한 잠긴 판에서 "관절" 사이의 거리에 영향을 미친다. "오래되고 따라서 더 두꺼운 섭입된 판은 젊은 판보다 더 넓은 부분을 보여준다"고 Gerya와 그의 동료들은 보고했다. 따라서 그들은 더 천천히 그리고 덜 강하게 구부린다. 이것은 다양한 섭입대의 차이점을 설명할 수 있다.
(Nature, 2021; doi: 10.1038 / s41586-021-03937-x)
출처: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, University of Texas at Austin
Swiss Federal Institute of Technology Zurich, University of Texas at Austin
- 지구 표면은 계속해서 재순환된다.
- 새로운 지각은 중앙 해령을 따라 생성, 해양 지각은 섭입대에서 지구 맨틀 속으로
- 지구의 맨틀 속으로 들어가는 판이 균일하게 휘거나 변형되지 않고 조각난 것
구조론: 물에 잠긴 판에 대한 퍼즐 해결
섭입(攝入,Subduction)된 구조판은 단단한 연결 고리가 있는 사슬처럼 세그먼트로 구부러진다.
꼬인 지각:
지각판이 섭입대에서 가라앉으면 놀라운 변화를 겪는다.
완전히 굳지도 않고 녹지도 않기 때문이다. 대신 섭입된 판은 부분으로 구부러져 있다. 연구자들이 "Nature"에서 보고한 것처럼 단단한 연결 고리가 있는 사슬과 유사하다. 이 세분화는 이전 관측의 모순을 설명할 뿐만 아니라 섭입과 관련된 지구물리학적 과정에 대한 새로운 빛을 제공한다.
 |
▲ 섭입대에서 하강하는 지각판은 모델에서 알 수 있듯이 고르게 부드러워지지 않고 부분적으로 부드러워진다. © Gerya et al./Nature 2021 |
지구 표면은 계속해서 재순환된다.
판 구조론의 과정에서 새로운 지각은 중앙 해령을 따라 생성되는 반면 해양 지각은 섭입대에서 삼켜져 지구의 맨틀 속으로 가라앉는다. 현재의 이론에 따르면, 잠긴 판은 실제로 구부러져 있지만 하부 맨틀의 한계까지 대체로 안정적으로 남아 있다. 그들의 당기는 힘은 섭입의 "엔진" 중 하나로 간주되기 때문이다.
유일한 문제:
지구물리학적 측정 데이터는 이 그림과 모순된다. 일부 섭입된 판은 이론이 허용하는 것보다 더 변형된 것으로 보인다. 미국 북서부에서 연구자들은 섭입대와 평행하게 뻗어 있는 잠긴 해양판에서 명확한 취약 지대를 발견했다. 아마도 구멍일 수도 있다.
섭입, 컴퓨터로 시물레이션
이것은 섭입된 지각판에 어떤 일이 일어나는지에 대한 질문을 던진다.
한편으로는 인장력을 발생시킬 만큼 충분히 단단하고 다른 한편으로는 날카로운 굴곡과 구멍을 형성할 만큼 충분히 부드럽게 유지될 수 있을까?
제1저자인 ETH Zurich의 타라스 게르야(Taras Gerya)는 "지금까지 연구자들은 이러한 굽힘이 어떻게 발생하는지, 그리고 왜 플런징 플레이트 가장자리가 부드럽고 약해지는지를 설명할 수 있는 그럴듯한 메커니즘이 부족했다"고 설명했다.
답을 찾기 위해 Gerya와 그의 팀은 이제 지구 물리학 모델에서 지각판의 침수와 관련된 과정을 재현했다. 그들은 가상의 해양판을 낮추고 상부 맨틀의 마찰, 압력 및 온도로 인해 이 판의 암석권이 경험하는 변화를 시뮬레이션했다. 팀은 또한 마찰로 부서진 광물의 효과를 모델링했다.
 |
| ▲ 섭입 동안 해양판은 지구의 맨틀 속으로 끌어당겨진다. © Christoph Burgstedt / 게티 이미지 |
단단한 부분, 부드러운 "조인트“
시뮬레이션 결과: 많은 섭입대의 일반적인 조건에서 잠긴 판은 균일하게 구부러지지 않고 오히려 눈에 띄는 분할을 보여준다. 여기에서 150~100km의 단단하고 대체로 직선적인 영역이 더 좁고 더 꼬인 스트립으로 중단된다. 결과적으로 플레이트의 가장자리는 고정 링크가 있는 사슬과 유사하지만 연결 조각은 움직일 수 있다.
"우리의 시뮬레이션 결과는 자연 관찰 결과와 일치한다"고 Gerya는 보고했다.
태평양판이 오호츠크판 아래로 내려가는 일본 열곡을 따라 유사한 분할 패턴이 관찰될 수 있다. 지진파는 하강하는 판 내의 일부 접합부에서 느려지며, 이는 더 부드러운 암석 영역을 나타낸다. 이 패턴은 연구원들이 설명하는 것처럼 시뮬레이션의 세그먼트 경계와 일치한다.
마치 초콜릿 바처럼
이 세분화는 무엇을 생성할까?
시뮬레이션 결과 접시 밑면에 있는 감람석 알갱이가 결정적인 역할을 하는 것으로 나타났다.
굽힘 압력으로 인해 이러한 광물은 특히 장력이 집중되는 곳에서 분쇄된다. 예를 들어 표면에 이미 약한 영역이 존재하기 때문이다. 이것은 특정 간격으로 플레이트에 더 부드럽고 유연한 "조인트"를 만든다.
 |
| ▲ 분할의 원동력은 플레이트 아래쪽에 있는 감람석 과립의 분쇄다. © Taras Gerya / ETH 취리히 |
"초콜릿 막대를 깨는 것과 같다고 상상할 수 있다"고 Gerya는 설명했다.
초콜릿 바조차도 지정된 약점을 따라 세그먼트로만 나눌 수 있다. 개별 초콜릿 바는 단단하고 안정적이지만 이들 사이의 연결 부분은 약하다. 지구 물리학자는 "그래서 지구의 맨틀 속으로 들어가는 판이 균일하게 휘거나 변형되지 않고 조각난 것이다"고 말했다.
요인의 조합
시뮬레이션에서 이 분할은 연구원들이 감람석 분쇄를 포함하는 경우에만 실제로 발생했다.
그대로 두면 접시가 뻣뻣한 상태로 유지된다. 나이는 또한 잠긴 판에서 "관절" 사이의 거리에 영향을 미친다. "오래되고 따라서 더 두꺼운 섭입된 판은 젊은 판보다 더 넓은 부분을 보여준다"고 Gerya와 그의 동료들은 보고했다. 따라서 그들은 더 천천히 그리고 덜 강하게 구부린다. 이것은 다양한 섭입대의 차이점을 설명할 수 있다.
(Nature, 2021; doi: 10.1038 / s41586-021-03937-x)
출처: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, University of Texas at Austin
Swiss Federal Institute of Technology Zurich, University of Texas at Austin
[더사이언스플러스=문광주 기자]
[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]
