판구조론(Plate tectonics)과 대륙이동설(The theory of continental drift)

주요 대륙별 판의 경계 (출처 : USGS)

판구조론(Plate tectonics)

판구조론(plate tectonics)은 지구의 최외곽층인 최상층 맨틀 암석권이 작용 원리에 따라 어떻게 여러 개의 큰 판으로 나뉘어 계속 움직이는지를 설명하는 지구과학(또는 지질학) 이론이다. 이 판들은 아프리카판, 남극판, 호주판, 유라시아판, 북미판, 남미판, 태평양판, 코코스판, 나스카판, 인도판 등 10개 정도의 주요 판으로 분류된다. 이 판들의 집합체인 암석권은 더 유동적이고 점성이 있는 연약권 위에 떠 있다. 판경계는 판이 상호작용하는 영역으로 판의 상대적인 이동에 따라 발산경계, 수렴경계, 변환경계로 나눌 수 있다.

 

대륙이동설(The theory of continental drift)

대륙 이동은 말 그대로 시간이 지남에 따라 지구 표면을 가로질러 대륙이 이동하는 현상을 말한다. 그런데 대륙이 이동한다는 개념에 대해서는 대부분의 일반적인 사람들의 생각으로는 선뜻 납득하기는 어려운 과학적 이론이었다. 대륙이동설(The theory of continental drift)이 처음 제안된 것은 1915년 알프레트 로타르 베게너(Alfred Lothar Wegener)에 의해서이다, 그는 대륙들이 한때 판게아라고 불리는 하나의 초대륙으로 합쳐졌고, 그 이후로 떨어져 나갔다고 주장했다. 대륙이동설은 베게너가 처음 제안하였지만, 대륙이동설을 지지하는 새로운 증거가 등장한 1960년대까지 널리 받아들여지지는 않았다. 그러나 대륙 이동의 주요 증거가 속속 발표되면서 서서히 정설로 받아들여지게 되었다. 대륙이동의 주요 증거들로는 다음과 같은 것들이 있다.

 

대륙이동의 증거

- 대륙 해안선의 일치성 : 대륙 이동에 대한 가장 확실한 증거 중 하나는 대륙의 해안선 경계를 이 맞춰 본다면 퍼즐처럼 서로 맞다는 것이다. 이것은 판게아라고 부르는 초대륙에서 대륙들이 한때 함께 결합되었었다고 주장한 베게너에 의해 처음으로 주목받게 되었다. 이러한 대륙의 적합성(일치성)은 완벽하게 일치하는 것처럼 보이는 남미와 아프리카의 해안선을 볼 때 가장 분명하다.

 

- 서로 다른 대륙에서 유사한 암석의 종류와 화석의 연관성 : 대륙 이동에 대한 또 다른 증거는 다른 대륙에서 발견된 암석 유형과 화석의 유사성이다. 예를 들어, 북아메리카 동부의 애팔래치아 산맥은 유럽의 스코틀랜드 고원과 같은 종류의 바위로 이루어져 있고, 같은 종의 화석이 대서양의 반대편에서 발견되었다.

 

- 해령을 중심으로 퍼져나 가는 해저의 마그네틱 줄무늬 : 1960년대 과학자들은 해저에서 대륙 이동에 대한 강력한 증거를 제공하는 자기 줄무늬 패턴을 발견했다. 이 마그네틱 줄무늬들은 마그마가 대양 해령의 열곡에서 분출되어 응고되었을 때 만들어진 서로 다른 자성을 가진 지표면들의 띠들에 의해 형성된다. 그 지각들의 나이를 측정함으로써, 과학자들은 그 줄무늬들이 중앙 해령을 중심으로 양쪽에서 대칭적으로 해령에서 멀어져 퍼지고 있다는 것을 알아냈다.

 

- 고지자기학(Paleomagnetism)은 암석의 시간변화에 따른 자기적 특성에 대한 연구이다. 암석의 자기 방향을 분석함으로써, 과학자들은 지구의 자기장이 과거에 여러 번 방향을 뒤바꿔 왔다는 것을 보여줄 수 있다. 이런 일이 일어날 때, 지각의 철 입자들은 지구의 자기 역사에 대한 기록을 만들면서 그들 자신을 새로운 극성에 맞추게 된다. 다른 대륙의 암석을 연구함으로써, 과학자들은 그 대륙들이 시간이 지남에 따라 서로 상대적으로 이동했다는 것을 알아냈다.

 

- 화산 및 지진 활동 : 화산 활동과 지진 활동은 판의 경계에서 가장 흔하며, 이는 판의 이동에 대한 증거를 제공한다. 판이 이동하며 응축된 에너지들이 화산활동과 지진활동의 원인이기 때문이다. 예를 들어, 환태평양 화산대는 태평양판을 중심으로 다른 여러 판 사이의 경계가 맞물려 있는 화산과 지진 활동이 많은 지역이다. 이 증거 들은 대륙 이동설을 지지하는 증거의 몇 가지 예에 불과하다.

 

1960년대 이후로 기술의 발전과 새로운 발견들은 판구조론과 대륙이동설에 대한 훨씬 더 많은 증거를 제공했고, 이것은 현재 과학계에 널리 받아들여지고 있다. 판구조론은 판의 움직임을 설명하고 대륙이동을 이해하기 위한 이론적 원리와 과학적 토대를 마련해 준다. 거대한 전 지구적인 맨틀의 대류운동을 동력으로 판이 다른 판 경계에서 마그마가 솟아올라 새로운 해양 지각을 형성하고, 판을 밀어내고 있다. 수렴판의 경계에서는 한 판은 밀려 올라가고 다른 한판은 밀려 내려간다. 변환판 경계에서는 수평 이동으로 서로 미끄러져 지나가고 이러한 힘의 응축은 지진의 원인이 된다. 판의 움직임은 또한 새로운 산맥의 형성, 해양 분지의 개폐, 그리고 새로운 화산섬의 형성을 포함하여 긴 시간에 걸쳐 때로는 순식간에 지구의 표면에 많은 변화를 일으킬 수 있다. 판구조론과 대륙이동설은 지구 표면의 역동적인 성질과 수억 년에 걸쳐 그것을 형성해 온 과정을 설명하는 데 도움을 주는 지구시스템과학의 중요한 개념이다.