지진은 왜 일어날까? 판 구조론 완전 정복

2016년 경주(규모 5.8), 2017년 포항(규모 5.4) — 계기 관측 이래 가장 큰 두 지진을 겪으며 "한반도도 더 이상 안전지대가 아니다"라는 말이 익숙해졌습니다. 그런데 애초에 지진은 왜 일어날까요? 답은 우리 발밑에서 1년에 몇 cm씩 움직이는 거대한 암석 조각, 판에 있습니다.

지구 표면은 퍼즐처럼 쪼개져 있다

지구의 겉부분(지각과 맨틀 최상부)은 암석권이라는 단단한 층인데, 한 장이 아니라 10여 개의 조각 — 판으로 쪼개져 있습니다. 판 아래에는 부분적으로 물렁한 연약권이 있어서, 판들은 그 위에 떠서 1년에 수 cm(손톱이 자라는 속도)씩 서로 다른 방향으로 움직입니다. 판을 움직이는 주된 원동력은 지구 내부의 열이 만드는 맨틀의 대류입니다.

SIM 판 구조론과 판의 경계
판을 직접 움직여 보며 경계에서 무슨 일이 생기는지 관찰 →

판이 만나는 곳에서 모든 일이 벌어진다 — 경계 3종

• 발산형 경계 — 판과 판이 멀어지는 곳. 벌어진 틈으로 마그마가 올라와 새 해양 지각이 만들어집니다(해령). 비교적 얕은 지진.
• 수렴형 경계 — 판과 판이 부딪히는 곳. 무거운 해양판이 가벼운 판 아래로 파고들면(섭입) 해구와 화산대가, 대륙판끼리 충돌하면 히말라야 같은 습곡 산맥이 만들어집니다. 가장 크고 깊은 지진이 여기서 납니다.
• 보존형 경계 — 판과 판이 스쳐 지나가는 곳(변환 단층). 새로 생기거나 사라지는 지각 없이 어긋나기만 하는데, 미국 산안드레아스 단층이 대표적입니다.

세계 지진의 분포도를 그려 보면 대부분이 판 경계를 따라 띠 모양으로 늘어섭니다. 태평양을 둘러싼 환태평양 지진대("불의 고리")에서 전 세계 지진의 대부분이 발생하는 이유죠. 일본이 지진이 잦은 건 판 4개가 만나는 자리에 있기 때문입니다.

지진의 순간 — 휘어진 암석이 튕겨 나갈 때

판이 움직인다고 매 순간 흔들리는 건 아닙니다. 경계의 암석은 마찰 때문에 한동안 버티면서 활처럼 휘어진 채 에너지를 축적합니다. 그러다 버티는 힘의 한계를 넘는 순간 암석이 깨지면서 축적된 에너지가 한꺼번에 방출됩니다 — 이것이 탄성 반발, 지진의 순간입니다.

이때 에너지가 처음 방출된 지하의 지점이 진원, 그 바로 위 지표 지점이 진앙입니다. 에너지는 빠르지만 약한 P파가 먼저, 느리지만 강한 S파가 뒤따라 도달합니다. 지진 조기경보가 가능한 것도 P파와 S파의 이 속도 차이 덕분입니다.

SIM 화산과 지진
진원·진앙, 지진파의 전파를 3D로 일으켜 보기 →

그럼 한반도 지진은? — 판 안에서도 지진은 난다

한반도는 유라시아판 내부에 있어서 일본 같은 경계 지진은 없습니다. 하지만 주변 판들이 미는 힘은 판 내부까지 전달되고, 그 응력이 오래된 단층에 쌓이다가 단층이 다시 움직이면 판 내부 지진이 발생합니다. 경주·포항 지진이 바로 이 유형입니다. 경계 지진보다 드물고 규모도 작은 편이지만, "판 위에 있는 한 지진 가능성 0인 땅은 없다"는 게 판 구조론의 결론입니다.

SIM 판의 경계와 지질 현상
경계 유형별로 어떤 지형·지진·화산이 생기는지 비교 →