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쉽게풀어보는 지질학

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쉽게 풀어보는 지질학에서는 환경지질 관련 교육교재 해설 서비스를 제공합니다.
어렵고 부담스럽게 느껴지던 지질학의 세계를 좀더 쉽고 재미있게 여행해 보시기 바랍니다.

  • 지질구조
  • 지진
  • 지각의 변형
  • 움직이는 지구

지질구조

지층이나 암석 속에 기록되어 있는 지각변동의 결과

습곡

수평으로 퇴적된 지층이 횡압력을 받아 물결처럼 휘어진 구조

정습곡

축면이 수직이고, 양쪽이 대칭인 습곡

등사습곡

축면 양쪽의 경사 방향과 각도가 서로 비슷한 습곡

경사습곡

축면이 경사지고, 양쪽이 비대칭인 습곡

횡와습곡

횡압력을 받아 수평에 가깝게 누운 습곡

단층

지각에 생긴 틈을 경계로 양측의 지반이 상대적으로 이동하여 서로 어긋나 있는 구조

정단층

끄는 힘(장력)에 의해 상반이 내려간 단층

역단층

미는 힘(횡압력)에 의해 상반이 올라간 단층

주향이동단층

단층면을 따라 수평 이동한 단층

오버스러스트

단층면의 경사가 45도 이하인 일종의 역단층

절리

지층이나 암석에 발달된 갈라지거나 쪼개져 있는 면
[예] 주상절리, 판상절리, 방상절리 등

부정합

어떤 지역이 침식을 당한 후에 해침을 받아 새로운 지층으로 덮인 경우 아래에 있는 오랜 지층과 위에 쌓인 새로운 지층과의 관계를 나타내며, 보통 수 백만년 이상의 긴 지질학적 시간을 내포하고 있다.

평행부정합(disconformity)
신지층 퇴적 전에 조륙운동과 침식작용이 있었던 경우

난정합(nonconformity)
오랜 침식작용으로 지하 깊은곳의 암석이 드러난 후 해침을 받은 경우

경사 부정합(angular unconformity)조산작용을 받아 높은 습곡산맥으로 변한 후 침식과 해침을 받은 경우

[평행부정합]
[경사부정합]
[난정합]

지진의 성질

지진을 일으키는 주요한 원인 : 지판운동에 의해 유발된 응력

탄성반발설
암석이 변형되면 탄성 에너지가 암석 내에 저장 → 단층을 움직이지 못하게 하는 마찰결속력을 지탱하지 못하면 깨짐 → 지괴들이 미끄러짐 발생

지진의 규모와 발생 빈도

지진의 규모는 축적된 에너지의 양을 측정

측선의 휘어짐을 측정
방출된 지진파의 에너지를 측정

리히터 규모
지진계에 기록된 지진파의 진폭의 크기에 기초를 둔 방법으로 가장 일반적으로 사용

지진의 피해

1999년 9월에 발생한 대만지진

리히터규모로 7 이상에 해당되는 큰 지진
지진발생의 원인은 필리핀판과 유라시아판의 사이에서 수평압축력에 의한 것으로 해석이 지진으로 도로, 건물의 파괴와 지면의 갈라짐이 발생

[대만지진의 진도]
[지진 발생원인 모식도]
[땅의 갈라짐]
[댐의 붕괴]

위성영상을 이용한 지표 변위의 정밀 관측

현재의 위성이용 기술은 레이다 영상의 Interferometry 기술을 이용하여 지진, 화산, 산사태, 지반침하와 같은 자연재해에 의해 발생하는 지표의 변위를 수 mm의 정밀도로 관측이 가능

[SAR Interferometry 모식도 ]
[SAR Interferometry에 의해 관측된 지표변위 ]

지진의 발생지

[한반도에서 1978년~1998년 사이에 발생한 지진의 분포도]

진앙의 분포

지판이 분리되는 중앙 대서양과 태평양 동부, 그리고 다른 해령의 정상부와 거의 일치

변환단층에 따라서 배열

100 km이상의 깊은 곳에서 발생하는 지진은 지판들이 서로 충돌하는 연변부에서 특징적으로 발생

[주요 지진의 발생지(노란색:판의 경계, 흰색: 해안선 및 국가경계,붉은색:지진발생지) ]
[진앙의 위치결정]

진앙의 위치
진앙의 위치는 지진계에 처음 도달하는 P파와 이보다 거의 절반의 속도로 전파되는 S파를 이용 ⇒ P파와 S파의 도착시간의 간격은 파들이 전파되는 거리에 따라서 증감되며, 각각의 S-P 시간 간격은 진앙까지의 일정한 거리와 관계가 있다.

세 군데 또는 그 이상의 관측소로부터 거리를 알 수 있다면 그림과 같은 방법으로 정확하게 진앙지를 찾을 수 있다.

[지진계의 모식도]

계지진의 진동은 고정된 장치와 지반 사이의 변화하는 거리를 보고 측정할 수 있으며 이러한 장치가 지진계이다.

지진파의 형태

- P파 : 체적의 변화를 전달하면서 전파. 각각의 입자들은 파의 진행 방향으로 진동

- S파 : 물체의 모양을 변형시키면서 전파.입자들은 파의 진행 방향에 직각으로 상하 진동

- 표면파 : 지구 표면을 따라서 전파

지진파의 전파경로

각 지진파는 지구의 내부의 물리적·화학적 특징에 따라 전파경로가 달라짐

음영대(shadow zone)

파들이 고체 상태에서 같은 성분의 액체 상태를 지나갈 때에 P파의 속도가 갑자기 감소하기 때문에 형성 ⇒ 핵이 용융되어 있음을 암시

조산운동

대륙에서의 뚜렷한 특징은 습곡과 단층 작용을 받은 지층이 길고 좁은 산맥을 형성하고 있다는 점이다. 이와 같은 조산대를 형성시키는 운동을 조산작용이라고 한다.

⇒ 수평 압축이 조산운동의 주 원인

조산운동에 의한 습곡 및 단층은 그림과 같이 위성영상에서 잘 보임

[Algeria Djebel Amour지역의 SPOT영상]
[펜실베니아 Mahantango산의 SIR-C영상]

조륙운동

지각의 상하운동을 말함
대개가 대규모의 습곡작용이나 단층작용이 없이 넓은 지역에 영향을 미침

두 지판의 충돌과 조산대

[해구의 형성]
[대륙의 충돌]

연해의 기원

연해: 호상열도와 대륙과의 사이에 존재하는 해양성 지각

[대양에서 생성된 호상열도]

호상열도는 대양 한 가운데서 생겼다는 견해
호상열도는 처음부터 대양 한 가운데서 형성되었고, 따라서 그 주변 바다의 일부분이 연해라는 견해

호상열도는 대륙 주연에서 분리되어 전진했다는 견해
호상열도가 대륙에서 분리되어 대양으로 이동함에 따라 생긴 것이라는 주장 Wegener의 대륙이동설의 시대부터 논의

대륙이동설(大陸移動說: Continental Drift)

독일의 베게너(Wegener, A. L.)가 주장
옛날에는 모든 대륙이 한 덩어리의 초대륙, 즉 판게아라는 대륙이 약 2억 년 전부터 분리되기 시작했다는 가설

Wegener가 제시한 증거

여러 대륙에서 발견되는 빙하의 흔적과 암석 표면에 있는 빙하의 긁힌 흠의 방향이 여러 대 륙의 빙하의 움직인 방향과 잘 일치 같은 종의 화석이 남미, 아프리카, 오스트레일리아, 남극 대륙 등에서 다 같이 발견됨 해안선의 일치 : 아프리카 서해안과 남미의 동해안이 일치 지질 구조의 연속성 : 서로 멀리 떨어져 있는 대륙에서 지질 구조의 연속성

[빙하의 흔적과 분포]
[화석의 흔적과 분포]

해저확장설(海底擴張說: Seafloor Spreading)

1962년, Princeton 대학의 R. Dietz와 H. Hess에 의하여 주창.
상승하는 마그마에 의하여 해령에서 새로운 지각형성, 이 결과로 새로이 형성된 지각은 맨틀의 대류(covection cell)로 인하여 해령으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다.

해저확장의 증거

- 해저지각의 젊은 나이
- 해령에서 멀수록 오래된 연대를 나타냄.
- 해령을 중심으로 지구자기는 띠 모양의 대상 분포를 함.
- 해저 확장과 지구자기의 역전에 의함.

판구조론(板構造論: Plate tectonics)

지구 표면이 두께가 약 100Km 정도되는 몇 개의 큰 판으로 나누어져 있으며, 이들 판의 이동으로 그 위에 얹혀 있는 대륙도 함께 움직인다고 설명하고 있다.

지구 내부에 방사성 물질의 자연 붕괴로 생긴 열이 축적되어, 온도가 상승하면 지구 내부 물질이 가열된다. 가열된 지구 내부 물질, 즉 맨틀의 아래 부분이 팽창하면 가벼워져 상승하게 되므로 대류 현상이 일어나게 된다. 맨틀의 대류가 상승하는 곳에는 지표면의 판이 갈라지는 현상이 생기고, 하강하는 곳에는 두 판이 서로 부딪히거나 한 판이 다른 판 밑으로 내려가는 현상이 일어나게 된다. 이 때, 암석의 모양이 변하면서 지진이 발생하기도 하며, 마그마가 생겨 화산 활동이 일어나게 한다. 또한 두 판이 충돌하는 곳에는 해저 퇴적물이 수평으로 미는 힘을 받아 습곡 산맥이 형성되기도 한다. 우리는 판 구조론으로 대륙이 이동하는 원인 뿐만 아니라 지진과 화산이 발생하는 원인과 지진대와 화산대가 일치하는 원인, 또 습곡 산맥이 형성되는 원인도 이해할 수 있다. 그러나 판 구조론은 아직 규명되지 않은 부분이 많으며, 학자들이 계속 연구하고 있는 분야이다.

판구조운동의 몇가지 증거

- 지형의 변화
해령, 해구의 형성. 조산대의발달. 단층의발달

- 지진활동
환태평양지진대. 판의 경계에서 멀어질 수 록 지진의 발생심도는 증가

- 화산활동
확장경계 → 현무암질 화산활동
수렴경계 → 안사암질 화산활동(대륙지각의 부분용융의 결과)

- 열점(hot spot)의 존재
고정된 위치에서 마그마를 분출하는 장소
하부맨틀에서 공급 → 2층 대류설의 근거 (대표적인 예 : 하와이군도의 형성 )

- 자극(겉보기 극)의 이동

- 열류량의 변화
지자기 역전의 대칭성(해령을 중심으로)

5천만년 후의 지구의 모습은?

지구 표면이 두께가 약 100Km 정도되는 몇 개의 큰 판으로 나누어져 있으며, 이들 판의 이동으로 그 위에 얹혀 있는 대륙도 함께 움직인다고 설명하고 있다.