지구의 지각판 아래에서 발견된 숨겨진 녹은 암석층

Jun 16, 2023

연구자들은 지각 아래에서 이전에 알려지지 않았던 부분적으로 녹은 암석층을 발견했습니다.

이 발견은 과학자들이 산과 지진을 일으킬 뿐만 아니라 초기 지구에서 생명체를 지탱할 수 있는 적절한 화학적, 물리적 조건을 갖춘 환경을 형성하는 데 기여한 지구 구조판의 움직임에 대해 더 많이 배우는 데 도움이 될 수 있습니다.

우리 행성의 가장 바깥층은 우리가 살고 있는 지각이며, 그 아래에는 맨틀, 외핵, 내핵이 있습니다. 세계의 해양과 대륙은 지각 하부와 상부 맨틀을 구성하는 지각판이라고 불리는 움직이고 이동하는 15개의 주요 블록에 자리잡고 있습니다.

새로 확인된 용융층은 지구 표면에서 161km(100마일) 아래에 위치해 있습니다. 이 층은 구조판 아래에 위치한 약권의 일부입니다. 연약권은 단단하지만 가단성 있는 암석의 부드러운 층으로 존재하여 지각판을 움직이고 이동시킬 수 있습니다.

연구자들은 약권을 부드럽게 만드는 요인이 무엇인지 궁금해하고 녹은 암석을 방정식의 일부로 간주했습니다. 지구 내부는 대체로 단단하지만 암석은 시간이 지남에 따라 천천히 움직일 수 있습니다.

오스틴 소재 텍사스 대학교 잭슨 스쿨 지구과학 박사후 연구원인 준린 후아(Junlin Hua)는 박사 과정 연구를 위해 터키 지하에 위치한 지구 맨틀의 지진 이미지를 연구하던 중 부분적으로 녹은 암석의 흔적을 발견했습니다. 그는 브라운 대학교에서 박사 과정을 밟고 있던 2020년부터 일을 시작했습니다.

과학자들은 이전에 이 암석층의 일부를 발견하고 그것이 변칙적이라고 생각했지만 Hua와 그의 동료 연구원들은 그것이 더 넓은 존재를 가지고 있다는 증거를 발견했습니다.

연구팀은 약권은 고체 암석과 녹은 암석으로 구성되어 있으며 나중에 암석이 부분적으로 녹더라도 판의 움직임에 기여하거나 더 쉽게 움직이지 않는다는 것을 확인했습니다.

Hua는 "우리가 녹는 것에 대해 생각할 때 용융이 재료의 점도에 큰 역할을 해야 한다고 직관적으로 생각합니다"라고 말했습니다. "그러나 우리가 발견한 것은 용융 분율이 상당히 높은 곳에서도 맨틀 흐름에 미치는 영향이 매우 미미하다는 것입니다."

맨틀에서는 뜨겁고 밀도가 낮은 물질이 상승하고 차갑고 밀도가 높은 물질이 가라앉을 때 대류 또는 열 전달이 발생합니다. 연구자들은 단단한 암석과 대류의 존재가 판 운동에 기여한다고 믿습니다.

Hua는 지구 내부 층을 연구할 때 가장 큰 과제는 데이터를 수집하는 것이라고 말했습니다. 대부분의 데이터는 표면에서만 수집할 수 있고 행성 내부를 직접 샘플링하는 것은 어렵기 때문입니다.

"따라서 과학자들은 병원의 CT 스캔과 유사하게 지구 내부를 통과하여 이동하는 지진에 의해 생성된 지진파를 사용하여 이러한 내부 층에서 지진파 이동 속도를 연구해 왔습니다."라고 Hua는 말했습니다.

그는 전 세계 지진 탐지기에서 얻은 700개 이상의 이미지를 수집하여 약권의 글로벌 지도를 만들었습니다.

데이터를 분석함으로써 Hua는 감지 지점에 도달하는 속도, 방향 및 시간의 변화를 포함하여 지진파가 지각 아래의 다양한 물질을 통해 어떻게 이동하는지 확인했습니다. 부분적으로 용융된 층에 용융물이 존재한다는 것은 지진파가 더 느리게 움직인다는 것을 의미합니다.

녹은 암석은 약권이 최고 온도인 화씨 약 2,640도(섭씨 1,450도)에 도달한 지역의 지진 측정 결과에서 나타났습니다.

Hua는 월요일 Nature Geoscience 저널에 발표된 연구 결과를 자세히 설명하는 연구의 주요 저자입니다.

"이 연구는 판이 움직일 수 있게 하는 지각판 아래의 약한 맨틀층인 약권(强印圈)이 실제로 약한 이유를 이해하는 데 필수적입니다."라고 브라운 대학 지질학과의 저명한 교수인 공동 저자인 Karen M. Fischer는 말했습니다. 성명서에서.

"궁극적으로 이는 온도 및 압력 변화와 같은 다른 요인이 약권의 강도를 제어하고 판 구조론이 가능할 만큼 약권을 약하게 만들 수 있다는 증거를 제공합니다."