지구 160㎞ 지하에 암석 부분적으로 녹아있는 새 층 발견

과학기술

지구 160㎞ 지하에 암석 부분적으로 녹아있는 새 층 발견
지각과 맨틀 사이 암류권 일부…지각판 이동과는 상관 없어

2023.02.09 07:00 연합뉴스

지구 지각 160㎞ 아래에 암석이 부분적으로 녹아있는 지금까지 알려지지 않았던 새로운 층이 존재하는 것으로 학계에 보고됐다.

미국 오스틴 텍사스대학과 CNN 등에 따르면 이 대학 ‘잭슨 지구과학대학원’의 화쥔린 박사가 이끄는 연구팀은 지구 전체에 걸쳐 이런 층이 존재한다는 점을 밝힌 연구 결과를 과학저널 ‘네이처 지구과학'(Nature Geoscience) 최신호(6일자)에 발표했다.

비슷한 깊이에 용융 부분이 있다는 점은 이전에도 알려져 있었지만 지구 전체에 층으로 존재한다는 점은 처음으로 밝혀졌다.

이 부분적 용융층은 상부맨틀 위에서 지각판을 받치고 있는 암류권(岩流圈)의 일부로 파악됐다.

암류권은 단단하지만 외부 힘에 의해 외형이 변할 수 있는 가단성(可鍛性) 암석으로 된 상대적으로 무른 부위로 지구를 덮고 있는 지각판들이 움직일 수 있게 해준다.

이런 암류권은 지각판이 이동하며 지진이나 화산 폭발 등 다양한 지질현상을 일으킨다는 판구조론에서 중요한 부분을 차지한다.

지금까지는 용암이 암류권을 무르게 만드는 변수가 돼온 것으로 추정돼 왔는데, 이번 연구에서는 지구 전체에 걸쳐 있는 것으로 파악된 부분적 용융층이 암석의 흐름에 이렇다할 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

화 박사는 브라운대학 박사학위 과정 중 튀르키예 지역 맨틀의 지진파 이미지를 연구할 때 부분적으로 용암이 존재하는 신호가 포착된데서 아이디어를 얻어 지구 전체에 대한 연구를 시작했다.

연구팀은 세계 각지 지진 관측소로부터 700장 이상의 지진파 이미지 자료를 얻어 암류권 지도를 완성했는데, 특정 지역의 비정상적 현상으로 여겨졌던 용융 부위가 실제로는 1천450℃가 넘는 암류권에서는 어디서든 흔히 형성돼 있는 것을 확인했다.

연구팀은 또 부분적 용융층 지도와 지각판 이동 측정 자료를 비교한 결과, 이 용융층이 지구의 44%에 걸쳐 형성돼 있음에도 어떤 상관관계도 없다는 점을 밝혀냈다.

화 박사는 “어떤 것이 용융 상태가 되면 물질의 점성에 큰 영향을 주는 것으로 직관적으로 생각하게 되지만 우리 연구에서는 용융 부위가 아주 넓을 때도 맨틀의 흐름에는 영향이 아주 적었다는 점을 발견했다”고 밝혔다.

논문 공동저자인 브라운대학의 지진학자 카렌 피셔 교수는 “이번 연구는 암류권의 속성과 연약층이 된 기원을 파악하는 것이 지각판을 이해하는 기본이라는 점에서 중요한 결과”라고 했다.

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