제3장 지구의 구조

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2008-2지구과학

제3장 지구의 구조

5. 지구의 판구조운동

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5. 지구의 판구조운동

1) 대륙의 표류

16세기 : 대서양이 대홍수로 만들어진 대협곡이라고 생각 19세기 : 수축설---열곡(팽창작용)설명 불가능

20세기 초반 : 지구팽창이론---산맥(압축작용)설명 불가능 20세기 중반 : 판구조론 등장

2) 팡게아(Pangaea)

페름기 지구상의 육지는 하나의 거대한 초대륙 팡게아(베게너) 중생대에 붕괴하기 시작하여 오늘날 위치에 도달

팡게아의 존재 증거 : 3억년전 남미, 남부아프리카, 인도,

오스트레일리아 남부 일대 덮는 대륙빙하의 흔적과 북반구의 열대성 기후를 지시하는 석탄층 발견

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3) 겉보기 지자기극의 이동

1930년대 베게너 이후 1950년대 지구물리학자들에 의해서 제시:

고지자기

퇴적암과 화성암 미약한 자화가 일어나 암석 생성시간과 위치에서의 지자기장을 기록

암석생성당시의 지자기의 극성, 지자기극의 위치, 암층과 지자기극 사이의 거리 반영하는 복각

지자기의 이동 가능성을 희박하게 보고, 대륙이 자화된 암석과 함께 이동하였을 것으로 추정

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4) 해저확장설(seafloor spreading)

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1962년 미국 헤스(Hess)에 의해 주장

지구내부 상승한 마그마에 의해 해저산맥에 새로운 해양지각 형성 해양산맥에서 멀수록 먼저 생성된 지각

해양지각의 나이 측정을 가능하게 함

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5) 판구조론(Plate tectonics)

판(plate) : 지구의 겉표면을 구성하는 얇은 판상의 형태의 블록 1967년 J.T. Wilson 해저확장설에서 판구조론으로 개념 확대발전 1968년 B.Isacks 신지구구조론, 암석권을 지구껍질로 규정

지구의 표층부는 두께 100km인 6 개의 큰판과 여러 개의 작은 판 등 20여개의 지판으로 둘러싸여 있으며, 이 지판들이 그 하부

연약권에서 일어나는 맨틀 대류에 의하여 상대적으로 이동할때 지판의 경계부에서 화산활동, 지진활동, 조산운동 등의 지각 변동이 일어난다.

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지구의 주요 판

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해양판의 특징

1) 해령에서 멀어질 수록 나이가 오래되고, 퇴적층이 두꺼움.

2) 해령에서 멀어지면서 냉각 수축되어 판의 밀도가 증가하고, 무거워진 판의 침강으로 수심이 깊어짐.

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판구조론의 증거

1) 지리학적인 증거:

북미, 남미 유럽 및 아프리카가 하나의 대륙으로 잘 합쳐진다.

2) 지질학적인 증거 : 대륙을 합치면 같은 시대를 나타내는

암석들이 잘 연결된다.

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3) 기후학적인 증거

현재 적도 바로 아래에서 남반구 쪽으로 분포하는 빙하의 흔적은 현재의 대륙위치로는 설명되지 않는다. 과거에는 현재의 대륙이 남극 가까이 있었음.

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4) 고생물학적인 증거

남반구의 여러 대륙에 분포하는 같은 종류의 고생물들은 대륙이 분리되어 있었다면 이동이 어려웠을 것을 증명

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5) 지구물리학적인 증거

고지자기로 측정된 두개의 자극의 위치궤도의 변화

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판운동의 원동력

1) 맨틀의 대류

2) 침강판의 인장력

9 판은 냉각된 표면층이므로 밀도가 연약권보다 높아서 스스로 침강하려는 경향이 있고, 침강에 의해 판을 잡아당기는 인장력이 작용함.

9 실제로 섭입대를 가지는 태평양판과 나츠카판은 다른 판에 비하여 운동속도가 빠름.

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[ 맨틀 대류 이론 ]

• 성층대류 모델

맨틀은 수직적으로 2개의 층으로 분리되어 그 각각의 층에서 독립적인

대류운동이 일어나고 있음

단일 대류모델(유력)

외핵의 표면에서 부터 암석권의 하부까지 맨틀 전부분에 걸쳐

단일층으로서 대류가 일어나고 있음

맨틀 대류 이론 모식도

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열점(Hot spot) : 맨틀에 고정된 마그마의 근원지

판운동에 대한 절대적인 기준점 제시, 판의 이동속도와 이동방향을 결정하는 단서제공

열점의 형성과정

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6) 신구조론(플룸 구조론)

플룸(Plume):

판운동의 주요 원동력은 맨틀의 대류현상이므로 대류운동을 상승부, 하강부, 중간점이대로 구분할때 상승부와 하강부는 원통기둥이나 굴뚝의 형태를 띤다.

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지진파 토모그래프를 이용한 지구내부 온도도

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Æ 새로운 핵에 대한 가설-

지구 중심핵은 정육면체 ‘큐브’모양

1) 지구의 중심핵은 금속으로 이루어진 반지름 1200km의 구체라고 보는 것이 주류 이론이다.

2) 탄성파(elastic wave)가 지구 핵을 통과할 때 그 방향이 지구 자전축과 평행인 경우, 적도 평행인 방향인 경우보다 훨씬 빠 르 다 는 사 실 이 관 측 되 어 왔 다 . 지 구 핵 과 같 은 고온에서는 탄성파가 방향에 상관없이 같은 속도여야 한다. 그간 과학적 이론들은 이런 비등방성 현상을 충분히 설명하지 못했다.

3) 1999년 노벨상을 수상한 월터 콘의 ‘밀도 기능 이론’에 근거해 연구를 진행한 과학자들은, 금속성 정육면체가 대칭임에도 불구하고 음파 등 탄성파의 비등방성을 일으킨다는 사실을 확인했다고 설명했다.

4) 시뮬레이션을 통해 확인된 바로는 방향에 따라 최대 12%의 비등방성이 일어났으며 이는 지구 핵을 통과하는 탄성파의 속도가 방향에 따라 달라지는 현상과 일치하는 결과라고 정육면체 지구 핵의 대각선이 지축과 같은 방향이라고 과학자들은 추정한다.

( 사 진 : 스 웨 덴 웁 살 라 대 학 교 의 보 도 자 료 ) 이나무 기자 2008. 2.12. 팝뉴스