판구조론 - 이우평의 지리세상

판구조론

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1. 이론의 정립

1967년 1월 미국의 워싱턴(Washington D. C.)에서 개최된 미국 지구물리연맹(American Geophysical Union) 회의에는 해저 확정설에 관한 약 70편의 논문이 발표되었으며 이것들은 지구물리 연구잡지(Journal of Geophysical Research) 1968년 3월 호에 출판되었다. 베게너의 대륙 이동설과 헤스와 디츠의 해저 확장설에 이어진 지구 자체 구조를 설명하려는 여러 학자들의 연구 결과는 '판구조론(Plate Tectonics)' 이라는 지구과학의 새로운 패라다임(pradigm)을 만들게 되었다.

2. 이론의 실제

프린스턴 대학의 지구물리학자인 모건(W. J, Morgon)은 그의 논문 (Rises, Trenches, Great Faults, and Crustal Blocks)에서 지구 표면에 새로운 지각이 만들어지는 해령, 지각이 소멸되는 해구 또는 젊은 습곡 산맥, 그리고 지각이 형성도 소멸도 안 되는 변환 단층을 경계로 하여 6개의 큰판과 12개의 작은판으로 구분되어진다고 하였다. 그는 강체의 성질을 갖는 약 100km두께의 부분은 구조권(tectosphere)이라고 하였는데, 지금에 와서는 암권(lithosphere)으로 더 널리 알려져 있다. 그는 오일러(Euler)의 정리를 판의 운동에 이용하여 확장 축(spreading pole)으로부터의 거리에 따라 각 판들의 이동 방향과 상대 속도를 계산하였다.

세계의 판구조

A	유라시아판	G	북아메리카판
B	아프리카판	H	나스카판
C	인도오스트레일리아판	I	남아메리카판
D	아라비아판	J	코코스판
E	필리핀판	K	카리브판
F	태평양판	L	남극판

라몬트 연구소의 지진학자인 아이악스(B. Isacks), 올리버(J. Oliver) 및 사이크스(L. sykes)는 1968년 9월호 지구물리 연구잡지(Journal of Geophysical Research)에 발표한 논문(Seimology and The New Global Tectonics)에서 판의 운동을 완전하게 지지하는 전 세계적인 지진학적 증거를 제시하였다. 천발지진은 해령과 변환 단층에서 특정적으로 발생하는데 반하여 심발지진은 판이 해구로 소멸하는 장소에서만 일어난다. 또한, 지진에 의한 지표 운동의 방향은 피숑(Le Pichon)이 판 운동을 수학적으로 예언한 것과 일치하였다. 그들은 1961년과 1967년 사이에 기록된 모든 지진을 지도상에 옮겨 놓은 환상적인 자료를 제시하였는데 점으로 표시된 지진들은 변환 단층과 파쇄대 및 해령을 따라 선상으로 분포하며, 해구와 판이 충돌하는 곳에서는 밀집되어 분포하였다. 벽걸이 크기의 이 지도는 라몬트 연구소의 벽에 걸려졌고 모든 사람들이 판이 움직이고 있다는 것을 한 눈에 볼 수 있게 하였다. 아이작스 등은 조산 운동과 습곡 운동으로서의 역동적인 지질학적 과정을 기재하기 위하여 100년 동안 쓰여졌던 건축자를 뜻하는 그리스어의 '텍톤(tekton)'에서 기원된 '텍토니스(tectonics)'라는 용어를 도입하였다. 그들은 개념의 범위와 새로움을 강조하기 위하여 '신지구 구조론(New Global Tectons)'이라는 용어를 제안하였으며, 이는 흔히 '판구조론(Plate tectonics)' 이라고 불려지고 있다.

근래에까지 판을 움직이는 원동력을 연약권에서 일어나는 맨틀 대류만으로 설명하려고 했으나, 최근 들어 여러 가지 다른 힘을 생각하게 되었다. 그 중 하나는 침강하는 판 자체의 무게와 중력에 의한 힘이다. 이는 해구에서 침강하는 판은 냉각되어 밀도가 커지고 두께가 두꺼워지므로 무거운 상태로 침강하면서 판을 해구쪽으로 잡아당기는 힘(slab-pull force)을 작용한다는 것이다. 또 하나는 해령에서 고온 저밀도의 물질이 부력에 의해 상승하면서 판을 분리시키며 인접한 두 판을 밀어내면서 작용하는 힘(ridge-push force)이 작용한다는 것이다. 최근의 연구에 의하면 암석권 밑에서 일어나는 맨틀 대류에 의해 판을 끄는 힘은 연약권의 낮은 점성과 맨틀 내에서 여러 방향으로 일어나는 작은 대류 세포의 힘의 상쇄 효과로 인해 예상한 것보다 약하며, 오히려 판의 끝부분에서 형성되는 이러한 힘이 판을 움직이는 보다 큰 원동력으로 작용할 수 있다는 주장이 제기되고 있다.

3. 이론의 의의와 가치

대륙 이동설로부터 출발하여 해저확장설을 거쳐 발전된 판구조론은 분산된 지질학적 현상을 종합시키고, 지금까지 얻어진 것보다 지구 진화의 양상을 더욱 밀착되고 쉬운 모양으로 보게 공헌하는데 크게 기여하였다. 19세기초에 허턴의 동일 과정설이라는 규범을 받아들이고, 스미스에의 화석에 위한 층서 대비가 지질학을 참된 과학으로 성립하게 한 이래 판구조론은 지구과학에 있어 가장 큰 진보로서의 위치를 굳히게 되었다. 이를 출발시킨 사람으로서 베게너는 금세기 가장 중요한 과학의 선구자 중의 한 사람으로서 인정된다.

1967년 7월 암스트롱(Amstrong)이 계수나무 밑에서 이태백이 놀았다는 달나라에 안착함으로써 지구과학자들은 지구가 포함된 우주의 신비를 풀어 가는 새로운 시대를 맞이하게 되었다.