고압고온에서 발생하는 '중발지진' 발생 원리 규명

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 고압고온에서 발생하는 중발지진 발생 메커니즘을 규명했다.

정해명 서울대 지구환경과학부 교수.(사진=서울대)

정해명 서울대 지구환경과학부 교수 연구팀은 ‘Chlorite peridotite(녹니석 페리도타이트)’ 암석을 시료로 사용해 고압고온에서 암석변형 실험 연구를 실시한 결과, 녹니석에 부분적으로 탈수반응이 일어나면서 단층이 생성되고, 이로 인해 중발지진 발생의 메커니즘이 될 수 있다는 사실을 밝혔다.

중발지진은 지하 50km~300km 사이에서 지각 운동으로 발생하는 지진을 뜻한다. 섭입대의 해양판 슬랩에서는 다수 중발지진이 발생하지만, 고압고온의 상태에서 발생되는 중발지진의 원인이 잘 알려져있지 않다. 지구 내부 깊은 곳에서는 압력이 높고, 온도가 높아 암석이 부러져 지진이 발생하기 어렵기 때문이다. 그럼에도 불구하고 많은 지진이 발생되고 있다는 점에서 이를 규명하기 위한 연구가 이뤼지고 있다.

연구팀은 고압고온에서 녹니석 페리도타이트 암석을 시료로 사용해 단순전단 암석변형 실험을 했다. 그 결과, 녹니석에 부분적으로 탈수반응이 일어나면서 단층이 생성됐다. 단층면에서 녹니석 탈수 반응의 산물인 Ca-각섬석이 관찰되는 것도 확인했다.

이번 연구는 고압고온에서 녹니석의 탈수 반응으로 인한 탈수약화현상에 의해 단층이 생성될 수 있음을 처음 발견했다. 일본, 코스타리카 등 전 세계의 섭입대에서 고압고온의 환경임에도 불구하고 발생되는 지진들이 녹니석 페리도타이트 안에 들어있는 녹니석의 탈수약화로 인해 지진이 발생될 수 있음을 암석변형 실험을 통해 보여줬다.

연구결과는 국제 학술지 ‘커뮤니케이션스 지구와 환경(Communications Earth & Environment)’에 게재됐다.