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홈›지구과학›판 구조론

판과 판의 속도

대서양 바닥은 1년에 약 2.5 cm씩 넓어지고, 100만 년이면 25 km가 됩니다.

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상부 맨틀을 고른 모습입니다. 판은 지각과 이 층의 단단한 윗부분으로 되어 있고, 그 아래 약 100~250 km에서는 암석이 녹는점에 가까워 판이 움직일 수 있을 만큼 무릅니다.

깨진 껍질

판 구조론(plate tectonics)에 따르면 지구의 단단한 겉껍질은 크고 작은 판 십여 개 이상으로 쪼개져 있고, 이 판들은 서로에 대해 움직입니다. 영국지질조사국(BGS)은 그 가운데 큰 판을 약 15개로 셉니다. 그 가운데에는 태평양판처럼 거의 전부가 바다 밑바닥으로 된 판도 있고, 대륙 전체를 그 주변 해저와 함께 싣고 가는 판도 있습니다. 예를 들어 북아메리카판은 서쪽의 캘리포니아에서 동쪽의 대서양 한가운데까지 이어집니다. 판을 대륙과 같은 것으로 생각하면 안 됩니다. 판은 암석권의 한 조각이고, 해안선은 그 판의 표면이 마침 해수면보다 높이 올라와 있는 곳일 뿐입니다.

판이 하는 일은 대부분 판의 가장자리에서 일어납니다. USGS는 판과 판이 만나는 경계를 네 가지로 나눕니다. 첫째는 판이 서로 멀어지며 새 지각이 만들어지는 발산 경계입니다. 둘째는 한 판이 다른 판 밑으로 파고들며 지각이 사라지는 수렴 경계입니다. 셋째는 판이 옆으로 엇갈려 지나가서 지각이 생기지도 사라지지도 않는 변환(보존) 경계입니다. 넷째는 지중해와 알프스처럼 모양이 복잡하게 얽힌 넓은 경계 지대입니다. 다음 세 단원에서는 이 가운데 주요 유형 세 가지를 하나씩 차례로 봅니다.

1년에 몇 센티미터

USGS가 제시한 속도(1년에 cm): 1 북극 해령, 2 대서양 중앙 해령, 3 샌앤드리어스 단층, 4 이스터섬 부근 동태평양 해팽.

판은 사람의 기준으로 보면 아주 느리지만, 지질 시간의 기준으로 보면 꽤 빠르게 움직입니다. USGS의 자료에 따르면 대서양 중앙 해령은 1년에 평균 약 2.5 cm씩 벌어집니다. 북극 해령은 이보다 느려서 1년에 2.5 cm가 안 되게 벌어지고, 이스터섬 부근의 동태평양 해팽은 1년에 15 cm가 넘는 빠르기로 벌어집니다. 샌앤드리어스 단층을 따라서는 태평양판이 북아메리카판 옆을 1년에 약 5 cm씩 서로 갈아 대며 미끄러져 지나갑니다. 이런 느린 속도라도 긴 시간을 곱하면 숫자가 아주 커집니다. 예를 들어 1년에 2.5 cm씩 벌어지면, 100만 년 동안 대서양은 25 km나 넓어집니다. 대서양에서 해저 확장이 이어져 온 1억~2억 년이라는 긴 시간 동안, 좁은 물길이었던 대서양은 폭이 수천 km나 되는 바다로 자랐습니다.

판이 움직이는 속도는 어떻게 알 수 있을까요? 속도를 재는 시계가 두 개 있습니다. 첫째 시계는 바로 암석 속에 있습니다. 바다 밑바닥의 해저는 지구 자기장이 뒤집힌 기록을 줄무늬 모양으로 남깁니다. 각 역전이 언제 일어났는지 알고 있으므로, 해령에서 줄무늬까지의 거리를 재면 수백만 년 동안의 평균 속도를 구할 수 있습니다. 또 나이를 이미 알고 있는 암석층이 단층 양쪽으로 얼마나 어긋나 있는지를 재도, 같은 종류의 답을 얻을 수 있습니다. 둘째 시계는 하늘 위, 우주에 있습니다. 1970년대 후반부터 위성을 쓰는 측정 기술, 그 가운데서도 특히 GPS로 수백~수천 km 떨어진 관측점 사이의 거리를 몇 번이고 되풀이해서 재고 있습니다. USGS는 이렇게 단 몇 년 동안 잰 속도가 수백만 년 동안의 평균 속도와 잘 맞는다고 말합니다.

판을 움직이는 힘

판 아래에 있는 뜨거운 맨틀은 아주 천천히 대류하고 있습니다. 뜨거운 곳에서는 위로 올라오고, 식은 곳에서는 아래로 가라앉습니다. 그래서 오랫동안 사람들은 이 대류를 판을 실어 나르는 컨베이어 벨트처럼 그렸습니다. BGS는 판을 움직이는 힘으로 제안된 것 세 가지를 듭니다. 첫째는 앞에서 말한 맨틀 대류입니다. 둘째는 해령 밀기로, 해령에서 새로 생긴 따뜻한 판이 높이 솟아 있다가 해령에서 미끄러져 나가는 힘입니다. 셋째는 판 당김으로, 오래되어 차갑고 무거워진 판이 섭입대에서 가라앉으면서 그 뒤의 나머지 판을 끌어당기는 힘입니다. BGS가 인용한 한 연구에서는, 판의 가장자리 가운데 가라앉는 부분이 많은 판일수록 더 빨리 움직인다는 결과가 나왔습니다. 이것은 판 당김이 주된 힘이고 해령 밀기가 거든다는 것을 가리킵니다. 1912년 알프레트 베게너가 답하지 못한 질문이 바로 이것이었고, 그 가운데 일부는 지금도 논쟁 중입니다.

대서양 중앙 해령1년에 약 2.5 cm, 100만 년에 25 km
동태평양 해팽가장 빠른 확장, 이스터섬 부근 15 cm/년 이상
샌앤드리어스 단층태평양판이 북아메리카판 옆을 지남, 약 5 cm/년
판 당김차갑고 무거운 판이 해구에서 가라앉으며 판을 끌어당김
해령 밀기해령의 따뜻한 새 판이 높이 솟았다가 미끄러져 나감
  1. BGS가 세는 큰 판은 약 몇 개?
  2. 1년에 2.5 cm면 100만 년에 대서양은 몇 km 넓어질까요?
  3. 1년에 15 cm면 100만 년에 몇 km?
  4. 1년에 2.5 cm로 5,000 km가 벌어지려면 몇 백만 년?
  5. USGS 기준 가장 빨리 벌어지는 경계는?
    • 이스터섬 부근 동태평양 해팽
    • 북극 해령
    • 대서양 중앙 해령
    • 샌앤드리어스 단층
  6. 판은 무엇의 조각일까요?
    • 암석권: 지각과 단단한 상부 맨틀
    • 대륙 지각만
    • 외핵
    • 바닷물
  7. BGS가 인용한 연구에서 가장 중요한 힘은?
    • 판 당김
    • 해령 밀기
    • 조석
    • 지구 자전
  8. 오늘날 판의 움직임을 직접 재는 도구는?
    • GPS
    • 온도계
    • 우량계
    • 나침반
  9. 1년에 5 cm면 100년에 몇 m?
  10. 상부 맨틀이 녹는점에 가장 가까운 깊이는?
    • 약 100~250 km
    • 약 5~10 km
    • 약 2,000 km
    • 약 5,000 km
핵심 정리
  • 큰 판 약 15개, 각각 암석권 조각.
  • 경계: 발산, 수렴, 변환, 그리고 넓은 경계 지대.
  • 속도: 2.5 cm/년 미만에서 15 cm/년 이상, 대서양 2.5, 샌앤드리어스 5.
  • 지자기 줄무늬, 어긋난 암석, GPS로 측정, 주된 힘은 판 당김.
이 과정의 출처 (13)
  • USGS This Dynamic Earth: Inside the Earth, Historical perspective, Understanding plate motions, Ring of Fire, Hotspots (pubs.usgs.gov/gip/dynamic/inside.html, historical.html, understanding.html, fire.html, hotspots.html)
  • USGS Earthquake Hazards Program, Shadow Zone (usgs.gov/media/images/shadowzonegif): no direct P waves 104° to 140°
  • USGS FAQ Where do earthquakes occur? (usgs.gov/faqs/where-do-earthquakes-occur): circum-Pacific belt about 81% of the largest earthquakes, Alpide belt about 17%
  • USGS FAQ How many active volcanoes are there on Earth? (usgs.gov/faqs/how-many-active-volcanoes-are-there-earth): about 1,350 potentially active, about 500 erupted in historical time
  • NOAA Ocean Exploration, What is the Ring of Fire? (oceanexplorer.noaa.gov/facts/rof.html): more than 450 volcanoes, nearly 40,250 km
  • NOAA Science On a Sphere, Earthquake Magnitude Perspective (sos.noaa.gov/catalog/datasets/earthquake-magnitude-perspective): most great earthquakes are megathrust events at convergent boundaries
  • British Geological Survey, Discovering Geology: What causes earthquakes? (bgs.ac.uk/discovering-geology/earth-hazards/earthquakes/what-causes-earthquakes/): crust 25 to 70 km under continents and 5 to 10 km under oceans, mantle to 2,890 km, about 15 major plates, slab pull, ridge push, elastic rebound (Reid, 1906)
  • IRIS, Seismic shadow zone animations (iris.edu/hq/inclass/animation/seismic_shadow_zone_basic_introduction)
  • Earle, Physical Geology 2e, 9.2 The temperature of Earth's interior (opentextbc.ca/geology/chapter/9-2-the-temperature-of-earths-interior/)
  • ESRF 2013, The Earth's centre is 1000 degrees hotter than previously thought (esrf.fr/news/general/Earth-Center-Hotter)
  • Lehmann 1936 extracts, Harvard EPS (courses.seas.harvard.edu/climate/eli/Courses/EPS281r/Sources/Inner-Core/Lehmann-1936-extracts+interpretation.pdf)
  • layer depths 660 km and 5,150 km from PREM (Dziewonski and Anderson 1981)
  • Coastline figure: Natural Earth 1:110m (public domain).

확인한 날: 2026-10-17