판구조론
판 구조론(板構造論, plate tectonics)은 대륙 이동을 설명하는 지질학 이론이다. 판구조론은 '대륙 이동설'을 설명하는 것으로부터 발전해 왔으며 현재 이 분야의 대부분의 과학자들이 판 구조론을 받아들이고 있다. 판 구조론에 따르면 지구 내부의 가장 바깥 부분은 암석권(lithosphere)과 연약권(asthenosphere)의 두 층으로 이루어져 있다. 암석권은 지각과 식어서 굳어진 최상부의 맨틀로 구성되며, 그 아래의 연약권은 점성과 유동성이 있는 맨틀로 구성된다. 수백만 년 이상의 시간 동안 맨틀은 극도로 점성이 높은 액체와 비슷한 행동을 보이지만, 지진파의 전파와 같이 짧은 시간 동안 가해지는 힘에 대하여서는 탄성체와 같은 행동을 보인다.
암석권은 연약권 위에 떠 있다. 암석권은 판이라고 불리는 몇 개의 조각으로 나뉘어 있다. 10개의 주요 판으로는 아프리카판, 남극판, 오스트레일리아판, 유라시아판, 북아메리카판, 남아메리카판, 태평양판, 코코스판, 나즈카판, 인도판이 있다. 이들과 더불어 다수의 작은 판들은 서로 움직이면서 수렴 경계, 발산 경계, 보존 경계의 세 종류의 경계를 형성한다. 지진, 화산, 조산 운동, 해구 등은 대부분 판의 경계를 따라서 일어난다.
판구조론은 서로 다른 두 학설로부터 시작되었는데, 20세기 초반에 인식되기 시작한 대륙 표이설과 1960년대 들어서 알려지기 시작한 해저 확장설이다. 판구조론은 1960년대 후반부터 발달하였는데, 그 후 지구과학의 혁명을 일으키며 거의 모든 과학자들에게 받아들여졌다. 이것은 화학의 주기율표, 생물학의 유전 코드의 발견, 그리고 물리학의 양자역학에 비견되는 혁명적인 이론으로 받아들여진다.
⑴ 베게너가 제시한 대륙 이동의 증거
① 대서양을 사이에 두고 지질 구조의 연속성이 관찰되는 것
② 여러 대륙에서 산출되는 같은 종의 식물 화석
③ 열대지방에서 고생대 말 빙하의 흔적
④ 남아메리카와 아프리카의 해안선의 일치
⑤ (참고) 후에 고지구 자기 연구 과정에서 자극의 이동 경로의 불일치가 밝혀져 정설로 받아들여짐
⑥ (참고) 고생대에 한반도를 이루는 지괴들은 남반도 저위도와 적도 사이에 있었음
⑵ 판 운동의 원동력
① 요인 1. 맨틀 대류(mantle convection)
② 요인 2. 판 당김(slab pull)
○ 판이 섭입되면서 밀도 증가
○ 결과 : 추의 역할로서 판을 끌어 올림
③ 요인 3. 판 흡입(slab sunction)
○ 판의 섭입 중 끊어지면서 빠른 속도로 낙하
○ 결과 : 맨틀 대류가 거세짐, 판의 섭입
④ 요인 4. 해령밀기(ridge push)
○ 해령에서 중력 경사로 판을 밀어내는 것
⑶ 주요 판과 경계부
① 대륙판(continental plate)
② 해양판(oceanic plate)
⑷ 발산형 경계 (E) : 해양판 - 해양판
① 특징 1. 천발지진 : 섭입되는 판이 없기 때문
② 특징 2. 현무암질 마그마. 화상활동 활발
○ 현무암질 마그마는 보다 깊은 곳에서 생성된 마그마. 철을 많이 포함
○ 발산형 경계의 경우 대부분 현무암질 마그마
③ 특징 3. 발산 경계에서 해양지각 생성
○ 열곡에서 멀어질수록 판의 두께 증가
○ 열곡에서 멀어질수록 열류량 감소 : 맨틀 대류의 상승부이기 때문
○ 열곡에서 멀어질수록 수심 증가
○ 열곡에서 멀어질수록 해양지각의 나이 증가
○ 열곡에서 멀어질수록 해저 퇴적물 증가
④ 지형 : 해령 (예 : 대서양 중앙해령, 동태평양 해령)
⑸ 발산형 경계 (A) : 대륙판 - 대륙판
① 특징 1. 현무암질 마그마
○ 현무암질 마그마는 보다 깊은 곳에서 생성된 마그마. 철을 많이 포함
○ 발산형 경계의 경우 대부분 현무암질 마그마
② 특징 2. 열곡 형성
② 지형 : 열곡 (예 : 동아프리카 열곡대)
③ 발산형 경계는 주로 해양판에서 관찰
○ 맨틀대류에 의한 열류량이 주로 해양판에 집중
○ 대륙판은 좋은 절연체로서 열류량이 집중되지 않음
○ 대륙판은 방사성 원소에 의해 열류량이 전달
⑹ 수렴형 경계 : 해양판 - 해양판
① 특징 1. 천발지진 및 심발지진
○ 심발지진이 일어나면 천발지진도 함께 일어남
○ 더 밀도가 큰 해양판의 섭입이 있기 때문에 심발지진이 일어남
② 특징 2. 현무암질 마그마 또는 안산암질 마그마
○ 둘다 섭입하여 깊은 곳에서 마그마가 생성되는 경우 현무암질 마그마
○ 한 해양판이 위로 밀려 올라가는 경우 안산암질 마그마
③ 특징 3. 호상열도
○ 호상열도 : 해구에서 대륙쪽으로 약 100 ~ 400 km 떨어진 곳에 화산활동으로 만들어진 섬들이 호를 이룬 곳
○ 호상열도는 해양판과 해양판이 수렴하는 경계에서 나타나는 가장 대표적인 구조
○ 호상열도 또는 섭입대에서는 안산암질 마그마가 관찰됨. 호상열도 하부에서는 현무암질 마그마가 관찰됨
○ (참고) 호상열도는 화산열도, 일본열도라고도 함
④ 특징 4. 수렴경계에서 밀도가 증가
○ 더 밀도가 큰 해양지각이 보다 빨리 맨틀의 밀도에 도달하여 맨틀 아래로 가라앉음
○ 수산화기(OH기)를 많이 포함하는 함수광물이 용융점을 낮추고 휘발성을 높임
⑺ 수렴형 경계 : 해양판 - 대륙판
① 특징 1. 천발지진 및 심발지진
○ 심발지진이 일어나면 천발지진도 함께 일어남
② 특징 2. 안산암질 마그마
○ 안산암질 마그마는 보다 얕은 곳에서 분출한 마그마. 철을 덜 함유함
○ 위로 밀려 올라간 대륙판에 의해 생성
③ 특징 3. 거의 항상 해양판이 섭입함 : 해양판이 더 밀도가 크므로
④ 특징 4. 화산호 : 해양판과 대륙판이 수렴하는 경계에서 화산호(magmatic arc)가 발달
⑤ 지형 : 안데스 산맥, 나츠카판-남미판
○ 대륙대는 해구가 발달하지 않는 남아메리카의 동쪽에서 잘 발달함
⑻ 수렴형 경계 : 대륙판 - 대륙판 (B)
① 특징 1. 천발지진 : 대륙판이 섭입되지 않기 때문
② 특징 2. 마그마가 형성되지 않음
○ 이유 : 대륙판이 섭입되지 않기 때문
○ 즉, 마그마가 나올 수 있는 통로가 없음
○ 화강암질 마그마의 관입이 발생할 수 있음
③ 특징 3. 습곡산맥 형성
④ 지형 : 알프스 산맥, 히말라야 산맥
⑼ 보존형 경계 (D)
① 특징 1. 천발지진 : 섭입되는 판이 없기 때문
② 특징 2. 화산활동이 없음 : 마그마가 나올 여지가 없음
③ 특징 3. 전단응력이 관여하는 주향이동 단층
○ (참고) 변환단층 : 주로 해령에서 생성. 속도 차이로 인해서 생기는 단층
④ 지형 : 산안드레아스 단층, 변환단층