연구자들은 해저 아래에서 조각화 과정에서 처음으로 섭입대를 발견했습니다. 후안 데 푸카 판은 한꺼번에 붕괴되는 것이 아니라 북아메리카 아래로 가라앉으면서 점차 붕괴됩니다. Science Advances 저널에 발표된 이 발견은 이러한 거대한 지질 시스템이 어떻게 진화했는지에 대한 전례 없는 증거를 제공하고 태평양 북서부의 지진 행동에 대한 과학자들의 이해를 개선할 수 있습니다.
연구팀은 지진 데이터와 결합된 고급 지진 반사 영상을 사용하여 판의 활성 조각화를 밝혀냈습니다. 데이터는 Marcus G. Langseth 선박에서 수행된 2021년 Cascadia 지진 영상 실험(CASIE21)에서 나온 것입니다. Suzanne Carbotte와 Anne Bécel을 포함한 Columbia University의 Climate School 연구원들은 15km 길이의 수중 센서 네트워크를 사용하여 해저에 음파를 보냈습니다.
섭입대가 비활성화되는 이유
섭입대는 대륙을 이동시키고, 대규모 지진을 일으키고, 화산 폭발을 일으키고, 고대 지구 지각을 맨틀 깊숙이 끌어당깁니다. 그러나 이러한 시스템은 무기한 지속되지 않습니다. 만약 계속된다면 대륙은 축적되고 바다는 사라지며 지질학적 역사의 많은 부분이 지워질 것입니다. 과학자들은 이러한 프로세스가 중단되는 원인이 무엇인지 수십 년 동안 궁금해해 왔습니다.
루이지애나 주립대학교 조교수이자 이번 연구의 주저자인 Brandon Shuck은 이 현상을 움직이는 기차에 비유했습니다. 섭입대를 시작하려면 기차를 언덕 위로 밀어 올리는 것과 비슷하게 엄청난 노력이 필요합니다. 그러나 일단 움직이면 열차가 전속력으로 내려가는 것처럼 정지할 수 없습니다. Shuck은 컬럼비아 대학의 Lamont-Doherty 지구 관측소에서 박사후 연구원으로 연구를 수행했습니다.
Cascadia에서의 점진적인 조각화
그 해답은 카스카디아(Cascadia) 지역의 밴쿠버 섬(Vancouver Island) 해안에서 나타나고 있습니다. 거기에서 Juan de Fuca 판과 Explorer 판은 북미 판 아래로 천천히 미끄러집니다. 과학자들은 고급 영상 기술과 지진 데이터를 사용하여 이 구역이 활발하게 부서지기 시작하는 것을 관찰했습니다. 접시는 그냥 가라앉는 것이 아닙니다. 그것은 연속적인 과정에서 중단됩니다.
지진 이미지는 지구 내부의 초음파처럼 작동합니다. 그들은 판의 조각화 부분과 아주 깊은 곳에서 복잡한 구조를 만드는 부분을 밝혀냈습니다. 연구원들은 판이 약 3마일 가라앉은 주요 단층을 포함하여 여러 개의 큰 파열을 확인했습니다.
관찰된 단편화의 주요 특징:
- 다양한 지진 활동을 보이는 75km 길이의 단층
- 지진이 자주 발생하는 지역과 특이한 지진 침묵 지역이 번갈아 나타나는 지역
- 시간이 지남에 따라 단계적으로 떨어지는 플라크 부분
- 더 작은 마이크로플레이트와 새로운 구조적 경계의 생성
붕괴 중 판이 어떻게 행동하는가
Shuck은 한 번에 완전히 소멸되는 대신 플라크가 점차적으로 파편화되어 더 작은 마이크로플레이트를 생성한다고 설명했습니다. 이 과정은 차들이 한 대씩 천천히 탈선하는 기차와 비슷합니다. 조각이 완전히 부서지면 암석이 서로 붙어 있지 않기 때문에 지진이 발생하지 않습니다. 이러한 조용한 간격은 판의 일부가 이미 분리되었으며 균열이 점차 확대되고 있음을 나타냅니다.
Lamont National Laboratory의 과학자인 Suzanne Carbotte는 연구자들이 판의 가벼운 부분이 경계에 도달하면 섭입이 느려질 수 있다는 것을 오랫동안 알고 있었다고 지적했습니다. 그러나 진행되는 과정을 이렇게 명확하게 보여주는 그림은 결코 없었습니다. 새로운 발견은 지구를 형성하는 지각판의 수명주기를 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다.
섭입대의 일시적인 폐쇄
이 연구는 섭입대가 동시에 붕괴되지 않는다는 것을 보여줍니다. 대신, 일시적 또는 단편적 종결을 통해 종결되는데, 이는 플라크가 단계적으로 파열되고 시간이 지남에 따라 다른 부분이 벗겨지는 과정입니다. 작은 조각이 부서지면 더 큰 판이 아래쪽으로 밀어내는 힘을 잃습니다.
수백만 년에 걸쳐 이러한 점진적인 운동량 상실로 인해 전체 섭입계가 정지될 수 있습니다. 이 과정은 다른 지상 지역에서 관찰되는 흥미로운 특징을 설명합니다. 예를 들어 바하 캘리포니아(Baja California)에서 발견된 고대 파랄론 판(Farallon plate)의 잔해와 같이 이전에는 연구자들에게 완전히 이해되지 않았던 고대 구조판 조각과 화산 활동 패턴이 포함됩니다.
태평양 지진에 대한 시사점
과학자들은 이제 새로 발견된 균열이 이 지역의 향후 지진에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 조사하고 있습니다. 근본적인 질문은 대규모 파열이 이러한 균열을 통해 전파될 수 있는지 또는 균열이 지진 에너지가 확산되는 방식을 바꿀 수 있는지 여부입니다.
현재로서는 이번 연구 결과가 Cascadia의 전반적인 위험을 크게 바꾸지는 않습니다. 이 지역은 여전히 엄청난 규모의 지진과 쓰나미를 일으킬 가능성이 있습니다. 이러한 새로운 세부 사항을 모델에 통합하면 태평양 북서부의 지진 위험에 대한 이해와 시뮬레이션이 향상됩니다.