지진은 왜 발생할까?

 

안녕하세요.

지구는 끊임없이 움직이고 변화하는 역동적인 행성입니다.

그중에서도 지진은 가장 극적이고 때로는 파괴적인 지구의 활동 중 하나입니다.

오늘은 지진이 왜 발생하는지, 그 메커니즘과 원인에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

목차
1. 지진은 왜 발생할까?
2. 지진의 종류

 

1. 지진은 왜 발생할까?

 

지구의 숨겨진 힘! 지진

지진은 지구의 내부에서 발생하는 힘과 변형으로 인해 지각이 갑작스럽게 움직일 때 발생합니다.

이러한 지각 변형은 주로 판구조론에 의해 설명할 수 있는데요.

지진이 발생하는 이유를 자세히 이해하기 위해서는 지구의 구조와 판구조론, 그리고 단층 활동을 이해할 필요가 있습니다.

 

▶ 지진 발생 원인

 

지진을 이해하기 위해서는 먼저 판구조론에 대해 알아야 합니다.

판구조론은 20세기 지구과학의 가장 중요한 발견 중 하나로, 지구의 표면이 여러 개의 거대한 판으로 나뉘어 있다는 이론입니다.

지구의 겉껍질은 크게 지각과 상부 맨틀로 구성되어 있으며, 이를 통틀어 '암권(lithosphere)'이라고 부릅니다.

암권은 여러 개의 판으로 나뉘어 있으며, 이 판들은 그 아래에 있는 부분적으로 용융된 맨틀인 '연약권(asthenosphere)' 위에 떠 있습니다.

 

1. 지구의 구조
지구는 여러 층으로 구성되어 있습니다.

각각의 층은 지진 발생에 중요한 역할을 합니다.

 

① 지각(Crust)

: 지구의 가장 바깥층으로, 대륙 지각과 해양 지각으로 나뉩니다.

이 층은 판구조론의 핵심 부분입니다.

 

② 맨틀(Mantle)

: 지각 아래에 위치한 두꺼운 층으로, 부분적으로 유동성을 지닙니다.

맨틀의 움직임이 지각 판을 움직이게 합니다.

 

③ 핵(Core)

: 지구의 중심부로, 외핵(액체 상태)과 내핵(고체 상태)으로 구성됩니다.

핵의 움직임은 지구의 자기장을 형성합니다.

 

 

 

2. 판구조론(Plate Tectonics)
판구조론은 지구의 지각이 여러 개의 커다란 판으로 나뉘어 있으며, 이 판들이 맨틀 위에서 움직인다는 이론입니다.

지진은 주로 이 판들이 서로 상호작용할 때 발생합니다.

판의 경계는 세 가지 주요 유형으로 나뉩니다.

① 발산형 경계(Divergent Boundaries): 판들이 서로 멀어지는 경계입니다.

주로 해양에서 발생하며, 새로운 해양 지각이 형성됩니다.

 

② 수렴형 경계(Convergent Boundaries): 판들이 서로 충돌하는 경계입니다.

한 판이 다른 판 아래로 밀려 들어가는 섭입대(subduction zone)가 형성됩니다.

 

③ 변환형 경계(Transform Boundaries): 판들이 서로 반대 방향으로 미끄러지는 경계입니다.

 

판들은 연약권의 대류 운동에 의해 끊임없이 움직입니다.

이 움직임은 매우 느리지만, 오랜 시간에 걸쳐 대륙의 모양을 바꾸고 산맥을 만들며, 지진과 화산 활동을 일으키는 원인이 됩니다

이 중 지진은 주로 수렴 경계와 보존 경계에서 발생합니다.

 

 

3. 지각 변동 (Crustal Deformation)
지각 변동은 지구 내부의 힘에 의해 지각이 변형되는 과정입니다.

지각 변동은 다음과 같은 원인들로 인해 발생할 수 있습니다.

응력 축적: 지각 판이 움직이면서 판 경계에 응력이 축적됩니다.

이 응력은 시간이 지남에 따라 증가하며, 임계점을 넘어서게 되면 갑작스럽게 방출되어 지진이 발생합니다.

단층 운동: 지각의 특정 부분이 약해져서 단층이 형성됩니다.

단층은 지각이 끊어지거나 이동하는 선입니다. 단층이 움직이면서 지진이 발생합니다.

 

4. 화산 활동 (Volcanic Activity)
화산 지역에서도 지진이 자주 발생합니다.

마그마가 지표로 상승하면서 주변 암석을 밀어내고, 이 과정에서 지진이 발생합니다.

이러한 지진은 화산 지진(volcanic earthquake)이라고 합니다.

 

2. 지진의 종류

 

지진의 종류
지진은 발생 원인과 파동 형태에 따라 여러 가지로 분류될 수 있습니다.

발생 원인에 따른 분류

지진은 발생 원인과 특성에 따라 여러 가지 종류로 분류될 수 있습니다.

지진의 종류를 이해하는 것은 지진 발생 메커니즘을 이해하고, 각각의 지진이 미치는 영향을 평가하는 데 중요합니다.

 

1. 판 경계 지진 (Tectonic Earthquakes)
a. 발산형 경계 지진 (Divergent Boundary Earthquakes)
발산형 경계에서 발생하는 지진은 판이 서로 멀어지면서 발생합니다.

이러한 지진은 주로 해양 중앙 해령에서 발생하며, 새로운 해양 지각이 형성됩니다.

 

예시

• 대서양 중앙 해령

b. 수렴형 경계 지진 (Convergent Boundary Earthquakes)
수렴형 경계에서 발생하는 지진은 두 판이 충돌할 때 발생합니다.

한 판이 다른 판 아래로 밀려 들어가는 섭입대에서 강한 지진이 자주 발생합니다.

 

예시

• 일본 해구 지진
• 히말라야 산맥 지진

c. 변환형 경계 지진 (Transform Boundary Earthquakes)
변환형 경계에서 발생하는 지진은 두 판이 서로 반대 방향으로 미끄러지면서 발생합니다.

이러한 지진은 주로 강한 단층 활동과 관련이 있습니다.

 

예시

• 캘리포니아의 산안드레아스 단층

 

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2. 화산 지진 (Volcanic Earthquakes)
화산 활동과 관련된 지진으로, 마그마가 지각을 뚫고 올라오면서 발생합니다.

화산 폭발이나 마그마 이동으로 인해 지각이 변형될 때 지진이 발생합니다.

이러한 지진은 주로 화산 근처에서 발생하며, 화산 폭발의 전조 현상으로 나타날 수 있습니다.

 

예시

• 아이슬란드 화산 지진
• 하와이 화산 지진

3. 유발 지진 (Induced Earthquakes)
인간 활동으로 인해 발생하는 지진으로, 자연적인 지진과는 달리 인위적인 요인에 의해 발생합니다.

주요 원인으로는 대규모 댐 건설, 지열 에너지 개발, 유압 파쇄(fracking) 등이 있습니다.

 

예시

• 중국 쓰촨성의 지진 (댐 건설로 인한 유발 지진)
• 미국 오클라호마의 지진 (유압 파쇄로 인한 유발 지진)

4. 붕괴 지진 (Collapse Earthquakes)
지하의 동굴이나 광산이 붕락하면서 발생하는 지진입니다.

주로 석회암 지대에서 동굴이 붕락할 때 발생하며, 규모는 일반적으로 작습니다.

 

예시

• 광산 붕괴로 인한 지진

5. 단층 지진 (Fault Earthquakes)
단층은 지각 내에서 암석이 끊어져 서로 다른 방향으로 이동하는 영역입니다.

단층 활동으로 인해 발생하는 지진은 주로 단층선 근처에서 발생합니다.

단층의 종류에 따라 지진의 특성이 다릅니다.

• 정단층 지진 (Normal Fault Earthquakes): 지각이 확장되어 한쪽 블록이 아래로 내려가는 형태입니다.
• 역단층 지진 (Reverse Fault Earthquakes): 지각이 압축되어 한쪽 블록이 위로 올라가는 형태입니다.
• 주향 이동 단층 지진 (Strike-Slip Fault Earthquakes): 두 블록이 수평으로 서로 반대 방향으로 이동하는 형태입니다.

 

 

6. 심부 지진 (Deep-focus Earthquakes)
지진의 진원이 지표면으로부터 300km 이상의 깊은 곳에서 발생하는 지진입니다.

이러한 지진은 일반적으로 섭입대에서 발생하며, 깊은 곳에서의 높은 압력과 온도로 인해 발생합니다.

 

예시:

• 페루-칠레 해구의 심부 지진

7. 천발 지진 (Shallow-focus Earthquakes)
지진의 진원이 지표면으로부터 70km 이하의 얕은 곳에서 발생하는 지진입니다.

대부분의 파괴적인 지진이 여기에 속하며, 인명 피해와 구조물 파괴를 유발할 가능성이 큽니다.

 

파동 형태에 따른 분류
1. P파 (Primary Wave)

: 지진파 중 가장 빠르게 전달되는 파로, 종파(길이 방향)입니다.

P파는 고체, 액체, 기체를 모두 통과할 수 있으며, 지진 발생 시 가장 먼저 도달합니다.

P파는 물체를 압축하고 팽창시키는 방식으로 전달되며, 속도가 빠르기 때문에 초기 경고 시스템으로 활용될 수 있습니다.

 

2. S파 (Secondary Wave)

: P파 다음으로 전달되는 파로, 횡파(가로 방향)입니다.

S파는 고체만 통과할 수 있으며, 액체나 기체에서는 전달되지 않습니다.

S파는 지구 내부를 통과하면서 물체를 위아래로 흔드는 방식으로 전달되며, P파보다 속도가 느리지만 더 큰 진동을 유발합니다.

 

3. 표면파 (Surface Wave)

: 표면파는 지표면을 따라 전달되는 파로, 속도는 느리지만 피해가 큽니다.

표면파는 다시 Love파와 Rayleigh파로 나뉩니다.

• Love파: Love파는 수평으로 이동하는 횡파입니다. 지표면을 따라 가로로 이동하며, 구조물에 큰 피해를 입힐 수 있습니다.
• Rayleigh파: Rayleigh파는 수직과 수평을 동시에 움직이며, 물결이 지표면을 가로지르는 것처럼 이동합니다. Rayleigh파는 느리고 큰 진폭을 가지며, 지표면을 심하게 흔들어 구조물에 큰 피해를 줍니다.

 

오늘은 지진은 왜 발생하는지에 대해 알아보았습니다.

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