판 구조론의 탄생

판구조론의 탄생

개념의 발전

 

처음으로 판(plate)이란 용어를 사용한 것은 앞서 언급한 Wilson의 변환 단층과 관련된 논문이다. 판의 이론적 정립과 발전은 물리학에서 지구과학으로 전향한 세 젊은 학자, 프린스턴 대학의 G. Morgan, 캠브리지 대학의 D.P. McKenzie(1969) 그리고 Lamont 연구소에 다년간 있다가 불란서로 귀국한 X, Le Pichon이다. Morgan(1968)은 변환단층(transform fault)의 개념을 구면에 적용하였다. 지표면은 판 경계면의 형태(type)에 따라서 3가지로 분류한다.

 

1. 확산 경계면 형(divergent boundary type)
2. 수렴 경계면 형(convergent boundary type)
3. 변환단층 경계면 형(transform fault boundary boundary type)

 

이들을 경계로 크고 작은 20여 개의 블록으로 나뉜다. 이 모델을 해석하기 위하여 21개 블록들은 완전강체(完全體)라고 가정하고 특히, 해양지각(oceanic crust)은 너무 얇아서 필요한 강도를 나타내지 못하므로 이 판(여기서 '블록'이라 표현)은 맨틀의 저속층까지 도달하는 약 100km의 두께를 갖는다고 생각하였다. 이 부분을 구조권(tectosphere)이라 칭하며 지구의 상부 100km의 비교적 강도가 큰 부분은 현재 암권 (lithosphere)이라 알려졌다. 또한 Morgan은 Euler의 정리를 배경으로 대서양에서 확장속도가 변화하는데 대하여 지지하는 사실을 발견하였다. 30°N에서 10 S사이의 대서양의 균열대 (fracture zone)는 그린랜드 남부에 극(pole)을 갖는 작은 원에 거의 일치한다. 물론 자력 이상 (magnetic anomaly)에 의한 측정값도 위도에 따라 다르다는 것을 보여준다.

 

Le Pichon(1968)은 앞서의 모델보다 더욱 간단하게 하여 6개의 주요 판(유라시아, 아메리카, 아프리카, 인도, 태평양, 남극)으로 설정하였다. 카리비아판이나 지중해와 터키 사이의 판들은 무시하였다.

 

 

여러 가지 근거로 과거 2억 년간 지구반경이 급격히 확대되어 해양확장(sea spreading)이 일어났을 것이라는 견해는 Le Pichon은 받아들이지 않고 지구 반경에 변화가 없다면 해령에서 확장함으로서 만들어진 지각은 다른 곳에선 가라앉아 소멸되어야 한다고 생각하였다. 이로서 해구-호상열도 계열 (trench-island system) 밑에서 소멸되는 비율을 측정하게 된다. 이는 상대적 운동으로서 한 예를 대서양의 동서 확장에 있어서 들면, Carlsberg 해령 (ridge crest)에 따른 확장에 의하여 Himalaya 침강부로 들어가게되고 이것은 남북운동으로 변형되어 정량적으로 고려할 수 있다. 또한 Le Pichon(1968)은 년간 6cm에 달하는 해저 확장속도를 해저확장의 역사를 규명할 목적으로 중생대에 소급 적용하였다. 또한 Isacks, Oliver와 Sykes은 지진 현상을 설명하는데 있어 과거 설명적 모델보다 판구조론을 설명하는데 성공적이었다. 수10km 심도의 천발지진이 확산대와 변환단층을 따라서 일어났음을 증명하였다.

 

700km의 심발지진은 압력이 암석권을 연약권 밑으로 기울어져 들어가는 곳에만 일어나고 있다. 또한 Le Pichon이 분석한 침강속도와 해구 밑에서 일어나는 진원의 최대 심도에서 설정된 것이다. 침강 방향은 미끄럼면 상의 벡터 (slip vector)에 해당되는 것으로 나타났다. 이 같은 이론을 종합하여 판구조론을 설명할 수 있다.