북아메리카가 지구 맨틀로 '스며들고' 있다.
연구자들은 북미 대륙 아래에서 놀라운 지질학적 현상을 발견했습니다: 대륙의 고대 크라톤 뿌리가 지구 맨틀로 천천히 떨어지고 있다고 Nature Geoscience에 보고되었습니다. 이 획기적인 연구는 활성 크라톤 얇아짐의 실시간 관찰을 처음으로 기록하며, 대륙 내부의 장기적인 진화에 대한 새로운 통찰을 제공합니다.
활성 크라톤 박층 발견
텍사스 오스틴 대학교의 준린 화(Junlin Hua)가 이끄는 연구팀은 북미 대륙 아래에서 활발한 크라톤 얇아짐 현상을 발견하는 획기적인 연구를 수행했습니다. 첨단 지진파 전파 전산 단층촬영(seismic full-waveform tomography)과 계산 모델링을 사용하여, 연구팀은 북미 크라톤에서 거대한 암석 덩어리가 떨어져 나와 맨틀 속으로 최대 600km까지 가라앉는 현상을 확인했습니다. 이 현상은 미국 중서부 지역에 집중되어 있으며, 미시간에서 네브래스카와 앨라배마까지 이어지는 깔때기 모양의 구조를 형성합니다. 이 과정은 지질학적으로 느리게 진행되며 즉각적인 지표 변화는 예상되지 않지만, 크라톤 진화 메커니즘과 대륙 내부의 장기적 안정성에 대한 중요한 통찰을 제공합니다
파라온 판의 역할
파랄론 판(Farallon Plate)은 약 2억 년 동안 북아메리카 아래로 섭입된 고대 해양 판으로, 새롭게 발견된 크라톤 드리핑 현상에서 중요한 역할을 합니다. 크라톤에서 약 600킬로미터 떨어져 있음에도 불구하고, 이 오래된 판은 여전히 대륙의 깊은 구조에 영향을 미치고 있습니다. 연구자들은 파랄론 판이 두 가지 주요 방식으로 북아메리카를 아래에서 마모시키고 있다고 믿습니다:
• 맨틀 물질 흐름을 재조정하여 크라톤의 하부를 전단함
• 휘발성 화합물을 방출하여 크라톤의 기저를 약화시킴
연구팀이 개발한 컴퓨터 모델은 파랄론 판이 존재할 때만 크라톤 드리핑이 발생하며, 시뮬레이션에서 판이 제거되면 현상이 멈춘다는 것을 보여주었습니다. 이 발견은 깊이 묻혀 있음에도 불구하고 고대 판이 여전히 북아메리카의 지질학적 진화에 영향을 미치는 활성 요인임을 강하게 시사하며, 대륙 안정성에 대한 판구조론적 과정의 장기적인 영향을 강조합니다.
실시간 지질 관측
이 전례 없는 크라톤 얇아짐의 관찰은 지구과학자들에게 대륙 진화가 진행되는 과정을 연구할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다. 수백만 년 전 북중국 크라톤의 뿌리 손실과 같은 과거 사건들과는 달리, 현재 북미 대륙 아래에서 발생하는 드리핑 현상은 연구자들이 이 과정을 실시간으로 직접 관찰하고 분석할 수 있게 합니다. 이 발견은 특히 풀웨이브폼 단층촬영법을 포함한 첨단 지진학 기술의 힘을 보여주며, 수평 물질 흐름이 드립 구역으로 이동하는 것과 수직으로 가라앉는 것을 보여주는 상세한 3D 속도 구조를 밝혀냈습니다. 이 방법론적 돌파구는 지구 깊은 구조에서 진행 중인 변화를 밝힐 뿐만 아니라, 지하 지질학적 과정의 고해상도 이미징에 대한 새로운 기준을 제시합니다.
지구 진화에 대한 함의
북아메리카 아래에서 발견된 크라톤 드리핑 현상은 지구의 장기적인 진화에 대한 우리의 이해에 중요한 영향을 미칩니다. 이 현상은 수십억 년 동안 거의 변하지 않는다고 여겨졌던 크라톤의 안정성에 대한 이전의 가정을 도전합니다. 관찰된 얇아지는 과정은 대륙이 지질학적 시간 규모에서 어떻게 재구성되는지에 대한 새로운 통찰을 제공하며, 이는 잠재적으로 다음에 영향을 미칠 수 있습니다:
• 대륙 이동 패턴과 판구조론
• 광물 자원의 분포
• 맨틀 대류 변화로 인한 장기적인 기후 변화
드리핑 과정은 매우 느리게 진행되며 즉각적인 표면 변화를 일으킬 것으로 예상되지는 않지만, 대륙의 가장 안정적인 부분조차도 지속적인 변형을 겪고 있음을 보여줍니다. 이 발견은 지질학적 모델의 재평가를 촉진할 수 있으며, 미래의 대륙 구성 및 자원 분포에 대한 예측을 개선하는 데 기여할 수 있습니다.