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판구조학

Plate tectonics
지구의 주요 지각판 16개 지도
발산:
퍼짐센터
연장구
수렴:
섭입대
충돌구
변환:
덱스트랄 변환
시니스트랄 변환
아스테노스피어 위의 암석권을 보여주는 지구의 내부 층도(규모가 아님)

판구조론 (라틴어: tectonicus, 고대 그리스어: τεκτονικός, litted. '건물과 관련된')은 지구의 암석권이 약 34억년 전부터 서서히 움직이고 있는 많은 거대한 판구조로 이루어져 있다는 과학적 이론입니다.이 모델은 20세기 초 수십 년 동안 개발된 아이디어인 대륙 표류라는 개념을 기반으로 합니다.판구조론은 1960년대 중후반 해저 확산이 확인된 이후 지구과학자들에 의해 받아들여지게 되었습니다.

지구의 가장 바깥쪽에 있는 단단한 껍질인 지구의 암석권은 (그것들이 어떻게 정의되는지에 따라) 일곱 개 또는 여덟 개의 큰 판과 많은 작은 판들 또는 "혈소판"으로 나뉩니다.판들이 만나는 곳에서, 판들의 상대적인 움직임은 판 경계의 유형을 결정합니다: 수렴, 발산, 또는 변환.이러한 판 경계(또는 단층)를 따라 지진, 화산 활동, 산 형성 및 해양 해구 형성이 발생합니다.플레이트의 상대적인 움직임은 일반적으로 매년 [3]0에서 10cm에 이릅니다.

지각판은 해양성 암석권과 두꺼운 대륙성 암석권으로 구성되어 있으며, 각각의 지각은 그것만의 종류로 덮여 있습니다.수렴하는 판 경계를 따라, 한 판이 다른 판 아래로 이동하는 과정은 한 판의 가장자리를 다른 판 아래로 운반하여 맨틀 안으로 운반합니다.이 과정을 통해 지구의 전체 표면적(크러스트)이 줄어듭니다.잃어버린 표면은 해저 확산에 의해 발산되는 가장자리를 따라 새로운 해양 지각의 형성으로 균형을 잡습니다.이러한 방식으로, 암석권의 전체 표면적은 일정하게 유지됩니다.이러한 판 구조학의 과정을 컨베이어 벨트 원리라고도 합니다.

지각판이 움직일 수 있는 것은 지구의 암석권이 지하의 암석권보다 더 큰 기계적 강도를 가지고 있기 때문입니다.맨틀의 측면 밀도 변화는 대류, 즉 지구 고체 맨틀의 느린 크리핑 운동으로 이어집니다.판의 움직임은 지형의 변화로 인해 펼쳐진 능선으로부터 멀어지는 해저의 움직임, 능선이 지형적으로 높은 지형, 그리고 새롭게 형성된 지각이 냉각되고 능선으로부터 멀어질수록 밀도가 증가하는 지각의 밀도 변화가 복합적으로 작용하여 발생합니다.섭입대에서 상대적으로 차갑고 밀도가 높은 해양 지각은 맨틀 [4]세포의 아래쪽 대류지를 형성하는 맨틀로 가라앉습니다.이것이 [5][6]이 접시들 중 가장 강한 드라이버입니다.활발한 대류, 맨틀 내부의 융기와 흐름, 달의 조석 항력과 같은 다른 제안된 요소들의 상대적인 중요성과 그들의 서로의 관계는 여전히 논쟁의 대상입니다.

핵심원칙

지구의 외층암석권지구권으로 나뉩니다.기계적 특성과 열의 전달 방법의 차이에 따라 나뉩니다.암석권은 더 시원하고 더 단단한 반면, 천체권은 더 뜨겁고 더 쉽게 흐릅니다.열전달의 관점에서, 암석권은 전도에 의해 열을 잃지만, 천체권은 또한 대류에 의해 열을 전달하고 거의 단열에 가까운 온도 구배를 갖습니다.이 구분은 맨틀(석권의 아스테노스피어와 맨틀 부분으로 구성됨)과 지각으로 같은 층의 화학적 세분화와 혼동되어서는 안 됩니다. 주어진 맨틀 조각은 온도와 압력에 따라 다른 시기에 암석권 또는 아스테노스피어의 일부가 될 수 있습니다.

판구조론의 핵심 원리는 암석권이 유체와 같은 고체인 아스테노스피어 위를 달리는 별개의 별개의 판구조로 존재한다는 것입니다.플레이트 운동의 범위는 대서양 중부 능선(손톱이 자라는 속도만큼 빠른)에서 연간 10~40mm, 나즈카 플레이트([7]자라는 속도만큼 빠른)에서 연간 약 160mm입니다.

지각 암석권 판은 해양 지각(실리콘과 마그네슘의 시마라고 불리는 오래된 문헌에서)과 대륙 지각(실리콘과 알루미늄의 시알이라고 불리는)의 한 두 종류의 지각 물질에 의해 덮여 있는 암석권 맨틀로 구성됩니다.해양 지각과 대륙 지각의 구분은 형성 방식에 따라 달라집니다.해양 지각은 해저 확산 센터에서 형성됩니다.대륙 지각은 아크 화산 활동과 판 구조 과정을 통한 지형의 강착을 통해 형성됩니다.해양성 지각은 대륙성 지각보다 밀도가 높습니다. 왜냐하면 그것은 실리콘을 덜 가지고 [8][9]있고 대륙성 지각보다 더 무거운 원소들을 더 많이 가지고 있기 때문입니다.이러한 밀도 차이의 결과로, 해양 지각은 일반적으로 해수면 아래에 있는 반면, 대륙 지각은 해수면 위로 부유하게 돌출합니다.

평균 해양 암석권의 [10]두께는 일반적으로 100 km (62 mi.그것의 두께는 그것의 나이에 따른 함수입니다.시간이 지남에 따라, 그것은 아래로부터 열을 전도하고, 그것을 공간으로 방사적으로 방출함으로써 냉각됩니다.아래의 인접한 맨틀은 이 과정에 의해 냉각되어 베이스에 추가됩니다.중간 바다 능선에서 형성되어 바깥으로 퍼져 나가기 때문에, 그 두께는 따라서 그것이 형성된 중간 바다 능선과의 거리에 따른 함수입니다.해양 암석권이 섭입되기 전에 이동해야 하는 일반적인 거리의 경우, 두께는 대양 중간 능선에서 약 6km(4mi) 두께에서 섭입대에서 100km(62mi) 이상까지 다양합니다.더 짧거나 긴 거리, 섭입대, 그리고 따라서 평균의 경우 두께가 각각 [11]더 작아지거나 더 커집니다.대륙의 암석권은 일반적으로 약 200 km 두께이지만, 이것은 분지, 산맥, 그리고 대륙의 안정적인 크라톤 내부에 상당한 차이가 있습니다.

두 판이 만나는 위치를 판 경계라고 합니다.판 경계는 지진과 같은 지질학적 사건이 발생하고 산, 화산, 대양저 산맥, 해양 해구와 같은 지형이 생성되는 곳입니다.세계 활화산의 대부분은 판 경계를 따라 발생하며, 태평양판의 불의 고리가 가장 활발하고 널리 알려져 있습니다.일부 화산은 판의 내부에서 발생하며, 이것들은 내부 판의[12] 변형과 맨틀 플룸에서 다양하게 기인합니다.

지각판은 대륙 지각이나 해양 지각을 포함할 수 있습니다.예를 들어, 아프리카 판은 대륙과 대서양과 인도양의 바닥의 일부를 포함합니다.

오피오라이트로 알려진 일부 해양 지각 조각들은 파괴적인 판 경계에서 대륙 지각 아래로 가라앉지 못했고, 대신 이 해양 지각 조각들은 위로 밀려 올라갔고, 현재는 대륙 지각 안에 보존되어 있습니다.

판형 경계 유형

판들이 서로 상대적으로 움직이는 방식에 따라 세 가지 유형의 판 경계가 [13]존재합니다.그것들은 다양한 종류의 표면 현상과 관련이 있습니다.플레이트 경계의 다양한 유형은 다음과 같습니다.[14][15]

발산 경계
  • 발산 경계(구성 경계 또는 확장 경계).이것들은 두 접시가 서로 떨어져 미끄러지는 곳입니다.해양 대 해양의 갈라진 구역에서는 해저가 펼쳐져 있어 대서양 중부 능선과 동태평양 상승과 같은 새로운 해양 분지의 형성을 가능하게 합니다.해양판이 갈라지면서 확산 중심부에 능선이 형성되고, 해양분지가 확장되며, 마지막으로 판 면적이 증가하여 많은 작은 화산 및/또는 얕은 지진이 발생합니다.대륙과 대륙이 갈라지는 지역에서는 대륙이 갈라지고 퍼지며 중앙 균열이 붕괴되고 바다가 분지에 가득 차면서 새로운 해양 분지가 형성될 수 있습니다. 예를 들어 동아프리카 균열, 바이칼 균열 계곡, 서남극 균열, 리오그란데 균열 등입니다.
수렴경계
  • 수렴 경계(파괴 경계 또는 활성 한계)는 두 판이 서로를 향해 미끄러져 섭입대(한 판이 다른 판 아래로 이동) 또는 대륙 충돌을 형성하는 경우에 발생합니다.
섭입대는 두 가지 유형입니다. 밀도가 높은 해양 암석권이 밀도가 낮은 대륙 아래로 곤두박질치는 대양 대 대륙 섭입대 또는 오래되고 시원하며 밀도가 높은 해양 지각이 밀도가 낮은 해양 지각 아래로 미끄러지는 대양 대 대양 섭입대입니다.깊은 해양 해구는 일반적으로 섭입대와 관련이 있으며, 활성 경계를 따라 발달하는 분지는 종종 "포어랜드 분지"라고 불립니다.
지진은 해구가 형성되고, 해구가 형성되며, 해구가 형성되고, 해구가 가열됨에 따라 해구는 주변 맨틀로 주로 함수광물에서 나오는 휘발성 물질을 방출합니다.물의 첨가는 서브덕팅 슬라브 위의 맨틀 물질의 녹는점을 낮추어 녹게 합니다.마그마는 일반적으로 [16]화산활동으로 이어집니다.
바다 대 바다의 섭입대에서 깊은 해구가 호 모양으로 형성됩니다.그러면 하부판의 상부 맨틀이 가열되고 마그마가 상승하여 화산섬의 곡선 체인을 형성합니다. 예를 들어 알류샨 열도, 마리아나 열도, 일본 열도 호.
안데스 산맥, 캐스케이드 산맥과 같은 대양과 대륙간 섭입 산맥의 지역에서 형성됩니다.
대륙 충돌 지역에서는 두 개의 대륙 암석권 덩어리가 모여 있습니다.밀도가 같기 때문에 어느 쪽도 감산되지 않습니다.판 가장자리는 압축되고 접힌 후 융기되어 히말라야 및 알프스같은 산맥을 형성합니다.해양 분지의 폐쇄는 대륙과 대륙의 경계에서 발생할 수 있습니다.
경계 변환
  • 변환 경계(보존 경계 또는 스트라이크-슬립 경계)는 플레이트가 생성되거나 소멸되지 않는 경우에 발생합니다.대신 두 개의 플레이트가 미끄러지거나, 변환 결함을 따라 서로 더 정확하게 연마됩니다.두 판의 상대적인 운동은 sinistral(관찰자를 향한 왼쪽) 또는 dextral(관찰자를 향한 오른쪽)입니다.변환 결함은 퍼짐 중심에 걸쳐 발생합니다.단층을 따라 강한 지진이 발생할 수 있습니다.캘리포니아의 샌 안드레아스 단층은 평행이동을 나타내는 변환 경계의 한 예입니다.
  • 다른경계 구역은 상호작용의 효과가 불분명한 곳에서 발생하며, 일반적으로 넓은 벨트를 따라 발생하는 경계는 잘 정의되지 않으며 다양한 에피소드에서 다양한 유형의 움직임을 보여줄 수 있습니다.

판 운동의 추진력

NASA JPL위성위치확인시스템(GPS) 데이터를 기반으로 한 판 운동각각의 빨간 점은 측정점이고 벡터는 움직임의 방향과 크기를 보여줍니다.

지각판은 해양 암석권의 상대적 밀도와 아스테노스피어의 상대적 약점 때문에 움직일 수 있습니다.맨틀에서 열의 발산은 대류 또는 대규모 융기와 돔을 통해 판 구조론을 구동하는 데 필요한 에너지의 원천입니다.결과적으로, 플레이트 운동을 발생시키는 강력한 소스는 섭입대에서 가라앉는 해양 암석권의 과도한 밀도입니다.새로운 지각이 대양 중간 능선에서 형성될 때, 이 해양 암석권은 처음에는 기저의 지질권보다 밀도가 낮지만, 나이가 들수록 전도적으로 냉각되고 두꺼워집니다.오래된 암석권의 밀도가 더 높기 때문에 지하층에서 깊은 맨틀 속으로 가라앉을 수 있으며, 이는 대부분의 판 이동 동력을 제공합니다.아스테노스피어의 약점은 지각판이 [17]섭입대를 향해 쉽게 이동할 수 있게 해줍니다.

맨틀 역학과 관련된 동력

20세기 첫 분기의 대부분 동안 지각판 운동의 원동력에 대한 선도적인 이론은 천체권을 통해 전달될 수 있는 상부 맨틀의 대규모 대류를 상상했습니다.이 이론은 1930년대[18] 아서 홈즈와 일부 선구자들에 의해 시작되었고, 20세기 초 알프레드 웨그너의 논문에서 원래 논의되었던 이론의 수용을 위한 해결책으로 바로 인식되었습니다.그러나, 그것이 받아들여졌음에도 불구하고, 그것은 과학계에서 오랫동안 논의되어 왔습니다. 왜냐하면 선도적인 이론은 60년대 초의 주요한 돌파구가 있기 전까지 여전히 대륙을 이동시키지 않고 정적인 지구를 상상했기 때문입니다.

지구 내부의 2차원 및 3차원 영상(지진 단층 촬영)은 맨틀 전체에 걸쳐 다양한 측면 밀도 분포를 보여줍니다.이러한 밀도 변화는 물질(암반 화학에서 나온 것), 광물(광물 구조의 변화에서 나온 것), 또는 열(열 에너지에서 나온 열 팽창과 수축을 통해)일 수 있습니다.이렇게 다양한 측면 밀도를 보이는 이 부력에 [19]의한 맨틀 대류입니다.

맨틀 대류가 판 운동과 직간접적으로 어떻게 관련이 있는지는 지구역학에서 지속적인 연구와 논의의 문제입니다.어떻게든, 지각판이 움직이기 위해서는 이 에너지가 암석권으로 전달되어야 합니다.판 운동에 영향을 미치는 맨틀의 역학과 관련하여 존재하는 것으로 생각되는 메커니즘은 기본적으로 두 가지 주요 유형이 있습니다.2차 메커니즘은 아스테노스피어의 대류 전류와 더 단단한 암석권 위에 놓인 암석권 사이의 마찰에 의해 구동되는 판 운동을 봅니다.이것은 해양 해구의 섭입대에서 플레이트의 아래쪽 당김과 관련된 맨틀 물질의 유입으로 인한 것입니다.슬래브 당김은 판이 맨틀로 파고들 때 기초 트랙이 계속해서 판에 작용하는 지동학적 환경에서 발생할 수 있습니다(슬래브의 아래쪽과 위쪽 모두에 더 큰 범위로 작용할 수 있음).또한, 파단되어 맨틀로 침하되는 슬래브는 슬래브 흡입을 통해 점성의 맨틀력 구동판을 발생시킬 수 있습니다.

플룸텍토닉스

1990년대에 수많은 연구자들이 뒤따른 플룸 구조론에서는 맨틀 대류의 변형된 개념이 사용됩니다.그것은 슈퍼 플룸이 더 깊은 맨틀에서 솟아오르며 주요 대류 세포의 원동력 또는 대체물이라고 주장합니다.이 아이디어는 1930년대 초에 벨루소프와 반 베멜렌의 작품에서 그 뿌리를 찾았는데, 이 작품들은 처음에 판 구조론에 반대되었고 그 메커니즘을 수직 운동의 고정된 틀에 놓았습니다.반 베멜렌은 후에 그의 "언데이션 모델"에서 이 개념을 수정하고 "맨틀 블리스터"를 수평 운동의 원동력으로 사용하여 지역의 [20][21]지각 지배로부터 중력을 유도했습니다.

이 이론들은 시간이 지남에 따라 해양 및 대륙 암석권 판에 의해 고정되고 무시되는 핫 스팟 또는 맨틀 플룸을 상상하는 현대 이론에서 공명을 발견하고 지질학적 기록에 그 흔적을 남깁니다(이러한 현상들은 실제 구동 메커니즘으로 호출되지 않고 오히려 조절자로서 호출됩니다).

그 메커니즘은 특정한 지질 시대 [22]동안의 초대륙의 분열을 설명하기 위해 여전히 옹호되고 있습니다.지구 팽창 이론에 [23][24][25]참여한 과학자들 사이에 추종자들이 있습니다.

서지텍토닉스

또 다른 이론은 맨틀이 세포나 큰 깃털이 아니라 지각 바로 아래에 있는 일련의 수로로 흘러가서 암석권에 기본적인 마찰력을 제공한다는 것입니다."외과학"이라고 불리는 이 이론은 1980년대와 1990년대에 [26]대중화되었습니다.3차원 컴퓨터 모델링을 기반으로 한 최근의 연구는 판 기하학이 맨틀 대류 패턴과 암석권의 [27]강도 사이의 피드백에 의해 지배된다는 것을 시사합니다.

중력과 관련된 구동력

중력과 관련된 힘은 앞서 설명한 다양한 형태의 맨틀 역학과 같은 더 일반적인 구동 메커니즘의 틀 안에서 2차 현상으로 작동합니다.현대적 관점에서 중력은 섭입대를 따라 슬라브를 당김으로써 주요 추진력으로 작용합니다.

산등성이에서 멀어지는 중력 슬라이딩은 제안된 추진력 중 하나이며, 이는 바다 [28][29]산등성이에서 판의 고도가 높아지면 판 운동이 구동된다고 제안합니다.해양 암석권은 뜨거운 맨틀 물질로부터 뻗어나가는 융기선에서 형성되기 때문에, 나이가 들면서 점차 식고 두꺼워집니다(따라서 융기선에서 거리를 더합니다.차가운 해양 암석권은 뜨거운 맨틀 물질로부터 유도된 것보다 상당히 밀도가 높기 때문에 두께가 증가함에 따라 더 큰 하중을 보상하기 위해 맨틀 안으로 점차 침강합니다.결과적으로 능선 축으로부터 거리가 증가함에 따라 약간의 측면 경사가 발생합니다.

이 힘은 2차적인 힘으로 간주되며 종종 "리지 푸시(ridge push)"라고 불립니다.수평으로 "밀어내는" 힘이 없기 때문에 잘못된 이름입니다. 실제로 능선을 따라 긴장된 특징이 우세합니다.이 메커니즘을 "중력 슬라이딩"이라고 부르는 것이 더 정확한데, 이는 판 전체의 지형이 상당히 다를 수 있고, 산등성이가 가장 두드러진 특징일 뿐이기 때문입니다.이 중력 2차 힘을 발생시키는 다른 메커니즘은 인접한 판 아래로 잠수하기 전에 암석권의 굴곡 팽만을 포함하며, 지형적인 해양 능선의 영향을 상쇄하거나 최소한 영향을 줄 수 있는 명확한 지형적 특징을 생성합니다.맨틀 플룸과 핫 스팟은 또한 지각판의 아래쪽에 충돌하는 것으로 가정됩니다.

슬래브 당김 : 현재 과학적 견해는 아스테노스피어가 암석권 기저부를 따라 마찰에 의해 직접적으로 운동을 일으키기에는 능력이 부족하거나 경직되어 있다는 입니다.그러므로 슬래브 당김은 판에 작용하는 가장 큰 힘으로 가장 널리 알려져 있습니다.이러한 현재 이해에서 판 운동은 대부분 [6]트렌치에서 맨틀로 가라앉는 차갑고 밀도가 높은 판의 무게에 의해 구동됩니다.최근 모델에 따르면 트렌치 흡입도 중요한 역할을 합니다.하지만 북미판이 가동 중이긴 하지만 어디에도 수몰되지 않고 있다는 점은 문제를 시사합니다.아프리카판, 유라시아판, 남극판도 마찬가지입니다.

맨틀 돔에서 멀어지는 중력:오래된 이론에 따르면, 판의 구동 메커니즘 중 하나는 암석권 판의 중력 미끄러짐을 유발하는 대규모 지구권/맨틀 돔의 존재입니다(맨틀 메커니즘에 대한 단락 참조).이 중력 슬라이딩은 기본적으로 수직 방향으로 배열된 메커니즘의 2차 현상을 나타냅니다.그것은 반 베멜렌의 기초 모델에서 그 근원을 발견합니다.이것은 하나의 섬호의 작은 규모에서부터 전체 해양 [28][29][22]분지의 더 큰 규모까지 다양한 규모로 작용할 수 있습니다.

지구 자전과 관련된 동력

기상학자Alfred Wegener는 조석력원심력대륙 이동의 주요한 원동력으로 제안했습니다. 그러나 이러한 힘은 대륙이 해양 [30]지각을 통해 쟁기질을 하는 개념이었기 때문에 대륙 운동을 일으키기에는 너무 작다고 여겨졌습니다.따라서 베게너는 1929년 그의 책의 마지막 판에서 대류류가 판구조론의 주요 원동력이라고 나중에 입장을 바꾸어 주장했습니다.

그러나 판구조론적 맥락에서 (1960년대 초 해저에 퍼져있는 Heezen, Hess, Dietz, Morley, Vine 및 Matthews(아래 참조)의 제안이 받아들여진 이후), 해양 지각은 지구 자전과 관련된 제안을 재고하게 한 대륙과 운동하고 있다고 제안됩니다.보다 최근의 문헌에서는 다음과 같은 원동력을 제시하고 있습니다.

  1. 태양이 지각에 작용하는[31] 중력에 의한 조석 항력
  2. 지각에 따른 회전극의 작은 변위로 인한 지오이드의 전지구적 변형
  3. 더 작은 시간 척도로 지구 자전의 흔들림과 스핀 운동에 의한 지각의 더 작은 변형 효과

크기가 작고 일반적으로 무시할 수 있는 힘은 다음과 같습니다.

  1. 코리올리스군[32][33]
  2. 원심력은 중력의 약간의[32][33]: 249 변형으로 취급됩니다.

이러한 메커니즘이 전반적으로 유효하려면 변형의 방향 및 운동학과 지구 자체의 지리적 위도 및 세로 그리드 사이에 체계적인 관계가 전 세계에 존재해야 합니다.19세기 후반과 20세기 전반의 이러한 체계적인 관계 연구들은 판들이 제때에 움직이지 않았다는 것, 변형 격자가 지구의 적도와 축에 대해 고정되어 있다는 것, 그리고 중력의 추진력이 일반적으로 수직으로 작용하고 있다는 것을 정확히 반대로 강조합니다.오직 국소적인 수평 운동(일명 판전 구조론, "고정주의 이론")을 야기했습니다.따라서 이후의 연구들(이 페이지에서 아래에서 논의됨)은 판 구조론 이전 시기에 인식된 많은 관계들을 그들의 이론을 뒷받침하기 위해 인용했습니다(반 다이크와 [34]공동연구자들의 작업인 지구 자전과 관련된 다양한 메커니즘에 대한 검토 참조).

판구조론에 대한 조석효과 가능성

위에서 논의한 많은 힘들 중에서 조석력은 판 구조론의 잠재적인 원동력으로 여전히 활발히 논의되고 방어되고 있습니다.다른 힘은 판구조론 개념을 사용하지 않는 전역 지구역학 모델에서만 사용되거나(따라서 본 절에서 다루는 논의를 넘어) 전체 판구조론 모델 내에서 사소한 변조로 제안됩니다.1973년 USGS의 조지 W. 무어와[35] R. C. 보스트롬은[36] 섭입대의 가파름을 바탕으로 맨틀에 대한 지구의 암석권의 전반적인 서쪽 이동에 대한 증거를 제시했습니다.그들은 지구의 자전에 의한 조석력(조석 지연 또는 "마찰")과 달에 의해 작용하는 힘이 판구조론의 원동력이라고 결론 내렸습니다.지구가 달 아래에서 동쪽으로 회전할 때, 달의 중력은 알프레드 웨그너가 제안한 것처럼 지구의 표면층을 약간 서쪽으로 끌어당깁니다.1990년 이래로 이 이론은 과학자들이 이러한 아이디어를 검토하고 옹호한 더 최근의 2006년 [37]연구와 같이 Doglioni와 동료들에 의해 주로 지지되고 있습니다.로벳(2006)에서는 금성에는 달이 없고 화성의 위성들은 너무 작아서 행성에 중대한 조석효과를 줄 수 없기 때문에 이러한 관측이 금성과 화성에 판구조론이 없는 이유를 설명할 수 있다고 제안했습니다.반면에 많은 판이 북쪽과 동쪽으로 이동하는 것을 쉽게 관찰할 수 있으며 태평양 유역의 대부분 서쪽 운동은 단순히 태평양 확산 중심의 동쪽 편향에서 비롯된다는 것을 암시했습니다(이러한 달의 힘의 예측된 표현은 아닙니다).그러나 같은 논문에서 저자들은 맨틀 하부에 상대적으로 모든 판들의 움직임에 약간의 서쪽 구성 요소가 있음을 인정합니다.그러나 그들은 지난 30 마력 동안만 볼 수 있었던 서쪽 표류가 꾸준히 성장하고 가속화되는 태평양 판의 지배력 증가에 기인한다는 것을 증명했습니다.논쟁은 여전히 열려 있으며, Hofmeister et al. (2022)의 최근 논문은 지구의 자전과 달의 상호작용을 판의 주요 동력으로 다시 주장하는 생각을 되살렸습니다.

각 구동력 메커니즘의 상대적 중요성

판의 운동 벡터는 판에 작용하는 모든 힘의 함수이지만, 여기에는 각 과정이 각 구조판의 전체 운동에 기여하는 정도에 관한 문제가 있습니다.

지구역학적 환경의 다양성과 각 판의 특성은 각 판을 능동적으로 구동하는 다양한 공정들의 영향에 기인합니다.이 문제를 처리하는 한 가지 방법은 각 플레이트가 이동하는 상대적인 비율과 각 프로세스가 플레이트의 전체 구동력에 미치는 유의성과 관련된 증거를 고려하는 것입니다.

지금까지 발견된 가장 중요한 상관관계 중 하나는 하행(하행) 플레이트에 부착된 암석권 플레이트가 다른 유형의 플레이트보다 훨씬 더 빠르게 이동한다는 것입니다.예를 들어, 태평양 판은 본질적으로 섭입대(소위 불의 고리)로 둘러싸여 있으며, 섭입대 대신 인접 대륙에 부착된(아마도 한 사람은 '용접'이라고 말할 수 있을 것입니다) 대서양 유역의 판보다 훨씬 더 빠르게 움직입니다.따라서 하강 플레이트와 관련된 힘(슬래브 당김 및 슬래브 흡입)은 [6]하강 플레이트를 제외한 플레이트의 움직임을 결정하는 원동력으로 간주됩니다.그러나 이 견해는 동태평양 상승과 관련된 태평양판과 다른 판들의 실제 움직임이 주로 슬래브 당김 또는 슬래브 밀어내기와 관련이 없다는 최근의 연구에 의해 반박되어 왔습니다.그러나 오히려 다양한 판의 밑면을 따라 수평으로 퍼지는 맨틀 대류 융기와 함께 점성 관련 [40]견인력을 통해 그것들을 몰아갑니다.판 운동의 원동력은 지구물리학과 구조물리학 에서 지속적인 연구의 활발한 주제입니다.

이론의 역사

요약

구조판과 그 움직임 벡터를 나타낸 상세 지도.

판구조론의 발전은 50년의 과학적 논쟁 기간 동안 일어난 과학적, 문화적 변화였습니다.수용이라는 사건 자체가 패러다임의 변화였기 때문에 과학 [41]혁명으로 분류할 수 있습니다.20세기 초 무렵, 다양한 이론가들은 대륙들 사이의 많은 지리학적, 지질학적, 생물학적 연속성을 설명하려고 시도했지만 실패했습니다.1912년 기상학자 알프레드 베게너는 그가 대륙이동이라고 부르는 것을 묘사했는데, 이 아이디어는 50년 후에 판구조론의 [42]현대 이론에서 절정에 이르렀습니다.

Wegener는 1915년 그의 책 The Origin of Continents and [43]Oceans에서 그의 이론을 확장했습니다.현재의 대륙들이 한 때 하나의 땅 덩어리(후에 판게아라고 불림)를 형성했다는 (그의 선구자들에 의해서도 표현됨) 생각으로부터 시작하여, Wegener는 이것들이 분리되고 표류하여 더 밀도가 높은 시마[44][45]바다 위에 떠 있는 저밀도 시알의 "빙하"에 비유했다고 제안했습니다.이 아이디어를 뒷받침하는 증거는 남미 동부 해안과 아프리카 서부 해안의 비둘기 꼬리 윤곽선과 안토니오 스나이더-펠레그리니가 그의 지도에 그렸던 것, 그리고 이들 가장자리를 따라 형성된 암석층이 서로 일치하는 것에서 나왔습니다.그들의 이전의 연속적인 성질에 대한 확인은 또한 남미, 아프리카, 남극, 인도 그리고 오스트레일리아에 널리 분포하는 GlossopterisGangamopteris 화석 식물과 포유류처럼 생긴 파충류 Lystrosaurus로부터 나왔습니다.이 대륙들이 합류하는 동안의 그러한 초기의 증거는 남반구에서 일하는 현장 지질학자들에게 특허였습니다.The South African Alex du Toit는 그의 1937년 출판물 Our Warning Continents에서 그러한 많은 정보를 정리했고, Wegener보다 더 나아가 곤드와나 조각들 사이의 강력한 연관성을 인식했습니다.

Wegener의 연구는 처음에 널리 받아들여지지 않았는데, 이는 부분적으로 세부적인 증거가 부족했기 때문이기도 하지만 대부분 물리적으로 지원되는 합리적인 메커니즘의 부족 때문이었습니다.지구는 단단한 지각과 맨틀 그리고 액체핵을 가지고 있을지 모르지만, 지각의 일부가 움직일 수 있는 방법은 없는 것처럼 보였습니다.해롤드 제프리스찰스 슈허트 같은 당시 저명한 과학자들은 대륙 이동에 대해 거침없이 비판했습니다.

많은 반대에도 불구하고, 대륙 이동에 대한 견해는 지지를 얻었고 "이동주의자" 또는 "이동주의자"(이론 지지자)와 "고정주의자"(반대자) 사이에 활발한 논쟁이 시작되었습니다.1920년대, 1930년대, 1940년대 동안 전자는 대류가 판 운동을 이끌었을 수도 있고, 해양 지각 내의 바다 아래에서 확산되었을 수도 있다는 것을 시사하는 중요한 이정표에 도달했습니다.현재 판구조론에 포함된 원소들에 가까운 개념들은 베닝-마인츠, 홈즈, 움브로브와 같은 지구 물리학자와 지질학자들에 의해 제안되었습니다.1941년 오토 앰퍼러(Otto Amperer)는 자신의 출판물인 "대서양 [46]지역의 영화에 대한 생각"에서 현재 해저 확산[47][48]섭입이라고 불리는 과정을 설명했습니다.암석권 판의 움직임을 지지하기 위해 사용된 최초의 지구물리학적 증거 중 하나는 고자기학에서 나왔습니다.이것은 19세기 중반 이후의 연구들이 증명한, 시대에 따라 다른 암석들이 가변적인 자기장 방향을 나타낸다는 사실에 근거합니다.자기 북극과 남극은 시간이 지남에 따라 역전되며, 특히 고생대 연구에서 중요한 것은 자기 북극의 상대적 위치가 시간에 따라 다양합니다.처음에, 20세기 전반 동안, 후자의 현상은 "극지 방랑"(극지 방랑을 참조)이라고 불리는 것(즉, 북극의 위치가 시간을 통해 이동하고 있었다고 가정됨)을 도입함으로써 설명되었습니다.그러나 대안적인 설명은 대륙들이 북극에 대해 상대적으로 움직였기 때문에(이동하고 회전했기 때문에), 사실 각 대륙은 각각의 "극지 방랑길"을 보여줍니다.1950년대 후반 동안 이 데이터가 대륙 이동의 타당성을 보여줄 수 있다는 것을 두 차례 성공적으로 보여주었습니다.[49] 1956년 Keith Runcorn의 논문과 1956년 [50]3월에 열린 심포지엄에서 Warren Carey의 논문입니다.

대륙 표류를 지지하는 두번째 증거는 1950년대 후반과 60년대 초반에 깊은 해저의 목욕계량과 자기적인 특성과 같은 해양 지각의 본질에 대한 데이터로부터 왔고, 더 일반적으로 해저를 따라 퍼져나가는 해저의 연관성에 대한 증거를 제공[51] 해양 지질학의 발전과 함께 왔습니다.1959년에서 1963년 사이에 Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine & Matthews, and [52]Morley에 의해 출판된, 대양의 융기와 자기장 역전.

많은 다른 지구물리학적 (예: 중력 측정) 및 지질학적 관측과 함께 많은 대륙 가장자리를 경계로 한 해구를 따라 와다티-베니오프 구역과 그 주변에서 초기 지진 영상 기술의 동시적 발전은 해양 지각이 어떻게 맨틀 안으로 사라질 수 있는지 보여주었습니다.해양 분지의 확장과 그 여백을 따라 단축하는 것 사이의 균형을 맞추기 위한 메커니즘을 제공합니다.

이 모든 증거들은, 해저와 대륙 가장자리 모두에서, 1965년경에 대륙 이동이 가능하다는 것을 분명히 했습니다.판구조론은 1965년에서 1967년 사이에 일련의 논문에서 정의되었습니다. 이론은 지질학과 고생물학과 같은 다른 연구에서 다양한 범위의 지질학적 현상과 그것들의 영향력을 설명하면서 지구 과학에 대변혁을 일으켰습니다.

대륙이동

19세기 후반과 20세기 초반에 지질학자들은 지구의 주요 지형이 고정되어 있으며, 분지 발달과 산맥과 같은 대부분의 지질학적 특징은 지구합성 이론이라고 불리는 수직 지각 운동으로 설명될 수 있다고 추정했습니다.일반적으로, 이것은 상대적으로 짧은 지질학적 시간 동안의 열 손실로 인해 수축하는 행성 지구의 맥락에 놓였습니다.

1912-13년 겨울 그린란드의 알프레드 웨그너.

대서양의 반대편 해안, 더 정확하게는 대륙붕의 가장자리가 비슷한 모양을 하고 있으며 한때 서로 [53]잘 맞는 것으로 보인다는 것이 1596년 초에 관측되었습니다.

그 이후로 이 명백한 보완성을 설명하기 위해 많은 이론들이 제안되었지만, 견고한 지구의 가정은 이러한 다양한 제안들을 [54]받아들이기 어렵게 만들었습니다.

1895년 방사능과 그와 관련된 난방 특성의 발견은 [55]지구의 명백한 나이에 대한 재조사를 촉구했습니다.이것은 이전에 지구의 표면이 [56]흑체처럼 방사된다는 가정하에 냉각 속도에 의해 추정되었습니다.그 계산은 지구가 비록 붉은 열에서 시작했더라도, 지구는 수천만 년 후에 현재의 온도로 떨어졌을 것이라는 것을 암시했습니다.새로운 열원에 대한 지식으로 무장한 과학자들은 지구가 훨씬 더 오래될 것이고, 중심핵이 액체가 될 만큼 여전히 충분히 뜨거울 것이라는 것을 깨달았습니다.

1915년까지,[57] 1912년에 첫 번째 기사를 발표한 후, Alfred Wegener는 The Origin of Continents and [43]Oceans의 첫 번째 에서 대륙 표류라는 생각에 대한 진지한 주장을 하고 있었습니다.그 책(1936년 최종본까지 4판 연속 재발행)에서 그는 남미의 동쪽 해안과 아프리카의 서쪽 해안이 한때 붙어 있었던 것처럼 보이는 것에 주목했습니다.베게너는 이것을 처음으로 주목한 것은 아니었습니다(아브라함 오르텔리우스, 안토니오 스나이더 펠레그리니, 에두아르트 수스, 로베르토 만토바니, 프랭크 버슬리 테일러가 그 앞에 섰습니다).그러나 그는 이 단순한 관찰을 뒷받침하는 중요한 화석과 고고지형학적, 기후학적 증거를 수집한 최초의 사람이었습니다 (그리고 이것은 Alex du Toit와 같은 연구자들에 의해 지지되었습니다).게다가, 분리된 대륙들의 가장자리의 암석 지층이 매우 비슷할 때, 이 암석들이 같은 방식으로 형성되었다는 것을 암시하고, 그것들이 처음에 결합되었다는 것을 암시합니다.예를 들어, 스코틀랜드와 아일랜드의 일부 지역은 뉴펀들랜드와 뉴브런즈윅에서 발견되는 것과 매우 유사한 암석들을 포함하고 있습니다.게다가, 유럽의 칼레도니안 산맥과 북아메리카의 애팔래치아 산맥의 일부는 구조와 석학이 매우 비슷합니다.

그러나 대륙 이동에 대한 뚜렷한 메커니즘이 없다고 지적한 많은 지질학자들에 의해 그의 생각은 심각하게 받아들여지지 않았습니다.구체적으로, 그들은 대륙성 암석이 해양 지각을 구성하는 훨씬 더 밀도가 높은 암석을 어떻게 헤쳐나갈 수 있는지 보지 못했습니다.Wegener는 대륙 이동을 유발한 힘을 설명할 수 없었고,[58] 그의 정당성은 1930년 그가 사망한 후에야 나타났습니다.

부유 대륙, 고자기, 지진대

지구 지진 진원지, 1963년~1998년대부분의 지진은 암석권 판 경계의 위치에 해당하는 좁은 벨트에서 발생합니다.
2016년 지진지도

화강암이 대륙에 존재하지만 해저는 더 밀도가 높은 현무암으로 구성되어 있는 것으로 보인다는 것이 일찍 관측되었기 때문에, 20세기 전반 동안 지배적인 개념은 "시알"(대륙형 지각)과 "시마"(해양형 지각)라는 두 종류의 지각이 존재한다는 것이었습니다.게다가, 지층의 정적인 껍질이 대륙 아래에 존재한다고 추정되었습니다.그러므로 현무암 층이 대륙 암석의 밑에 있는 것이 분명해 보였습니다.

그러나 페루의 안데스 산맥에 의한 수직선 편향의 이상을 바탕으로, 피에르 부게르는 밀도가 낮은 산은 아래로 더 밀도가 높은 층으로 하향 돌출부를 가지고 있을 것이라고 추론했습니다.산이 "뿌리"를 가지고 있다는 개념은 조지 B에 의해 확인되었습니다. 100년 후, 히말라야 중력을 연구하는 동안 에어리는 그에 상응하는 밀도 변화를 감지했습니다.그래서 1950년대 중반이 되자 산뿌리가 주변 현무암 속에 꽉 들어차 있는지, 빙산처럼 그 위에 떠 있는지에 대한 의문은 여전히 풀리지 않았습니다.

20세기 동안, 지진계와 같은 지진 기구의 발전과 사용의 증가는 과학자들이 지진이 특정 지역, 특히 해양 해구와 산등성이를 따라 집중되는 경향이 있다는 것을 알 수 있게 해주었습니다.1920년대 후반까지, 지진학자들은 일반적으로 수평으로부터 40-60° 기울어져 있고 지구로 수백 킬로미터 뻗어있는 참호와 평행한 몇 개의 중요한 지진대를 발견하기 시작했습니다.이 지역들은 나중에 와다티-베니오프 구역, 또는 간단히 베니오프 구역으로 알려지게 되었는데, 이는 일본의 와다티 기유와 미국의 휴고 베니오프를 기리기 위해서였습니다.지구 지진에 대한 연구는 1960년대에 핵무기의 지상 실험을 금지한 1963년 조약의 준수를 감시하기 위한 세계 표준화 지진계 네트워크(WWSSN)[59]의 설립으로 크게 발전했습니다.WWSSN 계측기의 훨씬 개선된 데이터는 지진학자들이 전세계 지진 집중 지역을 정확하게 지도화할 수 있게 해주었습니다.

한편, 극지 방랑 현상을 중심으로 논쟁이 전개되었습니다.대륙 이동에 대한 초기의 논쟁 이후, 과학자들은 대륙들이 과거에 다른 기후대를 통해 이동한 것처럼 보이기 때문에 극지 이동이 발생했다는 증거를 논의하고 사용했습니다.게다가, 고자기 데이터는 자기극 또한 시간에 따라 이동했다는 것을 보여주었습니다.반대로 추론하면 대륙은 이동하고 회전한 반면 극은 상대적으로 고정된 상태를 유지했을 것입니다.대륙의 움직임을 지지하기 위해 자기극성 방랑의 증거가 처음으로 사용된 것은 1956년 [49]키스 런콘의 논문과 그와 그의 학생 테드 어빙(고자기성이 대륙 이동을 지지한다는 사실을 실제로 처음으로 확신한 사람)과 켄 크리어의 연속 논문이었습니다.

이것은 곧바로 1956년 3월 교수에 의해 조직된 태즈메이니아 대륙 표류에 관한 심포지엄에 이어졌습니다. S. 30년대부터 콘티넨탈 드리프트의 지지자이자 지지자 중 한 명이었던 워렌 캐리 이 심포지엄에서, 일부 참가자들은 수십 년 전에 다른 노동자들에 의해 제안되었던 이론인 지구 지각의 확장 이론에 그 증거를 사용했습니다.이 가설에서 대륙의 이동은 지구가 형성된 이래로 지구의 크기가 크게 증가한 것으로 설명됩니다.하지만, 이 이론은 여전히 과학계에서 지지자들을 가지고 있지만, 지구의 상당한 팽창을 만들어낼 설득력 있는 메커니즘이 없기 때문에 이것은 일반적으로 불만족스러운 것으로 여겨집니다.그 후 몇 년 동안의 다른 연구는 곧 이 증거가 안정적인 반경을 가진 지구에서 대륙 이동을 동등하게 지지한다는 것을 보여줄 것입니다.

1930년대부터 1950년대 후반까지 베닝-마인츠, 홈즈, 움브그로브 등의 작품은 현대 판구조론과 가깝거나 거의 동일한 개념을 설명했습니다.특히 영국 지질학자 아서 홈즈는 1920년에 판 접합부가 바다 밑에 있을 수도 있고 1928년에 맨틀 안의 대류가 원동력이 [61]될 수도 있다고 제안했습니다.이러한 기여는 종종 다음과 같은 이유로 잊혀집니다.

  • 당시에는 대륙 이동이 받아들여지지 않았습니다.
  • 이러한 아이디어 중 일부는 대륙 이동이나 확장하는 지구가 없는 변형 지구에 대한 버려진 고정주의적 아이디어의 맥락에서 논의되었습니다.
  • 그들은 과학적 소통을 방해하는 극심한 정치적, 경제적 불안정의 에피소드 동안 출판되었습니다.
  • 유럽 과학자들에 의해 많은 것들이 출판되었고 1960년대에 미국 연구자들에 의해 출판된 해저 확산에 대한 논문들에서 처음에는 언급되지 않거나 거의 인정받지 못했습니다.

중양능선 확산 및 대류

1947년, 모리스 유잉이끄는 과학자 이 우즈홀 해양학 연구소의 연구선 아틀란티스와 일련의 기구들을 사용하여 중앙 대서양에서 상승의 존재를 확인했고, 퇴적물 층 아래 해저의 바닥이 현무암으로 구성되어 있다는 것을 발견했습니다.대륙의 주성분인 화강암이 아닙니다.그들은 또한 해양 지각이 대륙 지각보다 훨씬 더 얇다는 사실도 발견했답니다.이 모든 새로운 발견들은 중요하고 흥미로운 [62]질문들을 제기했습니다.

해양 분지에서 수집된 새로운 데이터는 또한 목욕 통계와 관련된 특별한 특징들을 보여주었습니다.이러한 데이터셋의 주요 결과 중 하나는 전 세계적으로 대양저 산맥의 시스템이 감지되었다는 것입니다.중요한 결론은 이 시스템을 따라 새로운 해저가 생성되고 있다는 것이었고, 이는 "대지구적 균열"의 개념으로 이어졌다는 것입니다.브루스 희젠(Bruce Heezen, 1960)의 결정적인 논문은 마리 타프(Marie Tharp)[63]와의 연구를 바탕으로 한 것으로, 사고의 진정한 혁명을 촉발할 것입니다.해저 확산의 중요한 결과는 새로운 지각이 해양 능선을 따라 계속해서 생성되었다는 것입니다.이런 이유로, 처음에 희젠은 S. Warren Carey(위 참조)의 이른바 "확장하는 지구" 가설을 주장했습니다.따라서, 지구의 크기를 늘리지 않으면서 어떻게 새로운 지각이 대양의 능선을 따라 계속해서 추가될 수 있는지에 대한 의문은 남아있었습니다.사실, 이 질문은 Arthur Holmes, Vening-Minez, Coates 등과 같은 수많은 과학자들에 의해 1940년대와 1950년대에 이미 해결되었습니다.지각이 과도하게 사라진 것은 소위 "섭식"이 일어난 해양 해구라고 불리는 곳을 따라 사라졌습니다.그러므로, 1960년대 초에 다양한 과학자들이 해저에 대한 데이터를 마음대로 추론하기 시작했을 때, 이론의 조각들은 빠르게 제자리를 잡았습니다.

질문은 특히 프린스턴 대학 지질학자이자 해군 예비역 해군 소장인 해리 해먼드 헤스와 로버트 S. 해저 확산이라는 용어를 처음 만들어 낸 미국 해안 지오데틱 연구소의 과학자 디츠.디츠와 헤스(앞의 것은 [64]네이처지에서 1년 전에 같은 생각을 발표했지만,[65] 우선순위는 1960년까지 이미 1962년 논문의 출판되지 않은 원고를 배포한 헤스의 것입니다)는 해저 확산의 광범위한 의미와 그것이 결국 어떻게 그 당시에 동의할 것인지를 진정으로 이해한 소수에 속했습니다.대륙 이동과 홈즈와 같은 이전의 노동자들이 제안한 우아하고 기동적인 모델에 대한 파격적이고 수용되지 않은 아이디어.

같은 해에 로버트 R. 미국 지질조사국의 코츠(Coats)[66]는 알류샨 열도의 섬호 섭입의 주요 특징에 대해 설명했습니다.그의 논문은 그 당시 별로 주목받지 못했지만(때로는 조롱을 받기도 했다), 그 이후로 "세미나"와 "선지자"로 불렸습니다.실제로는 1930년대부터 1950년대까지 유럽 과학자들의 섬 호와 산악지대에 대한 연구가 미국에서도 적용되고 인정받았음을 보여줍니다.

만약 지구의 지각이 대양의 능선을 따라 팽창하고 있다면, Hess와 Dietz는 그들 이전의 Holmes와 다른 사람들처럼 추론했을 것입니다.헤스는 히젠을 따라갔고, 새로운 해양 지각이 컨베이어 벨트와 같은 움직임으로 능선으로부터 계속해서 퍼져나간다는 것을 암시했습니다.그리고 이전에 개발된 이동성 개념을 사용하여 그는 수백만 년 후에 해양 지각이 결국 태평양 유역의 가장자리를 따라 매우 깊고 좁은 협곡이 형성되는 대륙 가장자리를 따라 내려간다고 정확하게 결론지었습니다.헤스가 한 중요한 단계는 대류가 이 과정에서 원동력이 될 것이며, 수십 년 전 홈즈와 같은 결론에 도달했으며, 바다 지각의 얇아짐이 능선을 따라 퍼지는 히젠의 메커니즘을 사용하여 수행되었다는 유일한 차이가 있었습니다.따라서 헤스는 태평양이 줄어드는 동안 대서양은 팽창하고 있다고 결론지었습니다.오래된 해양 지각이 해구에서 "소비"되기 때문에 (홈즈나 다른 사람들처럼), 그는 이것이 대륙의 암석권을 두껍게 하는 것에 의해 이루어졌다고 생각했습니다. 지금 이해되는 것처럼, 해양 지각 자체를 맨틀에 더 큰 규모로 밀어 넣는 것에 의해 이루어진 것이 아닙니다.) 새로운 마그마가 솟아오르고 펼쳐진 능선을 따라 분출하여 새로운 지각을 형성합니다.사실상, 새로운 지각의 형성과 오래된 해양 암석권의 파괴가 동시에 발생하면서, 해양 분지는 지속적으로 "재활용"되고 있습니다.따라서, 새로운 이동성 개념은 왜 지구가 해저가 퍼지면서 커지지 않는지, 왜 해저에 퇴적물이 그렇게 적게 쌓이지 않는지, 그리고 왜 해양 암석이 대륙 암석보다 훨씬 젊는지를 깔끔하게 설명해주었습니다.

자기 스트라이핑

해저 자기 스트라이핑.
자기 스트라이핑(magnetic striping) 시연. (색이 짙을수록 정상극성에 가깝습니다.)

1950년대부터, 빅터 바키에와 같은 과학자들은 잠수함을 탐지하기 위해 제2차 세계 대전 중에 개발된 공중 장치를 개조한 자기 계측기(자기계)를 사용하여 해저에서 이상한 자기 변화를 인식하기 시작했습니다.해저를 구성하고 있는 철이 풍부한 화산암인 현무암이 강한 자성 광물(자철석)을 함유하고 있고 나침반의 판독값을 국부적으로 왜곡시킬 수 있다는 것이 알려져 있었기 때문에 이 발견은 예상치 못했지만 완전히 놀라운 것은 아니었습니다.이 왜곡은 일찍이 18세기 후반에 아이슬란드의 선원들에 의해 인식되었습니다.더 중요한 것은, 자철석의 존재가 현무암에 측정 가능한 자기적 특성을 주기 때문에, 새로 발견된 이러한 자기적 변화는 심해저를 연구하는 또 다른 수단을 제공했습니다.새롭게 형성된 암석이 식으면, 그러한 자성 물질들은 그 당시 지구의 자기장을 기록했습니다.

1950년대 동안 점점 더 많은 해저 지도가 그려지면서, 자기적 변화는 무작위적이거나 고립된 현상이 아니라, 대신 인식 가능한 패턴을 보여주는 것으로 밝혀졌습니다.이 자성 패턴들이 넓은 영역에 걸쳐 지도를 만들었을 때, 해저는 얼룩말과 같은 패턴을 보였습니다: 정상적인 극성을 가진 하나의 줄무늬와 반대 극성을 가진 인접한 줄무늬.일반적으로 편광된 암석과 역편광된 암석이 번갈아 나타나는 이러한 띠에 의해 정의되는 전체적인 패턴은 자기 줄무늬로 알려지게 되었고, 1961년 론 G. 메이슨과 동료들에 의해 발표되었지만, 그들은 몇 년 [67]후 바인, 매튜스, 몰리와 같은 해저 확산의 관점에서 이러한 데이터에 대한 설명을 찾지 못했습니다.

자기 줄무늬의 발견은 설명을 요구했습니다.1960년대 초, Heezen, Hess, Dietz와 같은 과학자들은 해수면이 능선 꼭대기를 따라 길게 두 갈래로 찢어진 구조적으로 약한 지역을 표시한다는 이론을 내놓기 시작했습니다(앞 단락 참조).지구 깊숙한 곳에서 나온 새로운 마그마는 이러한 약한 지대를 통해 쉽게 솟아오르고 결국 능선의 꼭대기를 따라 분출하여 새로운 해양 지각을 만들어냅니다.처음에는 "운반선 벨트 가설"로 불렸고 나중에는 해저 확산이라고 불리는 이 과정은 수백만 년에 걸쳐 작동하여 50,000km에 달하는 대양저 산맥 시스템 전체에 걸쳐 새로운 대양저를 형성하고 있습니다.

자기 줄무늬의 "제브라 패턴"이 있는 지도가 발표된 지 4년 만에,[68] 해저 확산과 이 패턴 사이의 연결 고리가 로렌스 몰리프레드 바인과 드러먼드 매튜스에 의해 1963년에 정확하게 배치되었고, 현재는 바인-매튜스-모리 가설이라고 불립니다.이 가설은 이러한 패턴을 지자기 역전과 연결시켰고 여러 [69]증거 라인에 의해 뒷받침되었습니다.

  1. 줄무늬들은 중간쯤에 있는 산등성이의 산등성이를 중심으로 대칭을 이루고 있고, 산등성이의 산등성이나 산등성이 근처에서는 바위들이 아주 어리고, 산등성이의 산등성이에서 벗어나 점차 나이가 들어 갑니다.
  2. 능선 꼭대기에서 가장 어린 암석은 항상 현재의 (정상적인) 극성을 갖습니다.
  3. 능선 꼭대기에 평행한 암석의 줄무늬는 자기 극성(정상-역-정상 등)으로 번갈아 나타나는데, 이는 그것들이 지구 자기장의 정상적인 에피소드와 역전된 에피소드를 기록하는 다양한 시대에 형성되었음을 시사합니다.

해저 확산 가설(SFS)은 얼룩말과 같은 자기 줄무늬와 중양 융기 시스템의 구성을 설명함으로써 빠르게 변환을 얻었으며 판-텍토닉스 이론의 또 다른 중요한 발전을 나타냈습니다.게다가, 그 해양 지각은 이제 지구 자기장의 지자기장 역전의 역사에 대한 자연스러운 "테이프 기록"으로 인정받게 되었습니다.오늘날 광범위한 연구는 해양 지각의 정상-반전 패턴을 교정하는 데 전념하고 있으며, 다른 한편으로는 퇴적 시퀀스의 현무암 층 연대 측정에서 유래한 알려진 시간 척도를 사용하여 과거 확산 속도와 판 재구성의 추정치에 도달합니다.

이론의 정의와 정제

이러한 모든 고민 끝에, 플레이트 텍토닉스(또는 처음에 "새로운 글로벌 텍토닉스"라고 불렸던)는 빠르게 과학계에 받아들여졌고, 그 개념을 정의한 수많은 논문들이 뒤따랐습니다.

  • 1965년, 처음부터[70] 해저 확산 가설과 대륙 표류설의 지지자였던 투조 윌슨은 변환 단층의 개념을 모델에 추가하여 지구상의 판들의 이동성을 [71]만드는 데 필요한 단층 유형의 클래스를 완성했습니다.
  • 1965년 런던 왕립학회에서 대륙이동에 관한 심포지엄이 열렸는데, 이 심포지엄은 과학계에서 판구조론을 받아들이는 공식적인 시작으로 여겨져야 하며, 이 초록들은 Blackett, Bullard & Runcorn (1965)으로 발행됩니다.이 심포지엄에서 에드워드 불라드(Edward Bullard)와 동료들은 유명한 "불라드의 적합성"으로 알려지게 된 대서양 양쪽을 따라 있는 대륙이 대양을 닫기에 가장 적합한지 컴퓨터 계산과 함께 보여주었습니다.
  • 1966년 윌슨은 현재 "윌슨 사이클"[72]로 알려진 것의 개념을 소개하면서 이전의 판 구조 재구성을 언급한 논문을 발표했습니다.
  • 1967년, 미국 지구물리학 연합의 회의에서, W. 제이슨 모건은 지구의 표면이 서로 [73]상대적으로 움직이는 12개의 단단한 판으로 구성되어 있다고 제안했습니다.
  • 달 후, 자비에 르 피숑은 6개의 주요 판들에 그들의 상대적인 움직임을 기반으로 한 완전한 모델을 발표했고, 이것은 판 구조학의 [74]과학계에 의한 최종적인 수용을 기록했습니다.
  • 같은 해, 맥켄지와 파커는 독립적으로 모건과 유사한 모델을 제시했는데, 이 모델은 판의 [75]움직임을 정의하기 위해 구면에서 번역과 회전을 사용했습니다.
  • 그 순간부터, 운동학적 개념에서 동적 [76]이론으로 진화하기 위해 판 구조론을 구동하는 힘의 상대적인 역할에 대한 논의가 집중되고 있습니다.처음에 이 개념들은 A의 발자취에서 맨틀 대류에 초점이 맞춰졌습니다.홈즈는 또한 엘사서, 솔로몬, 슬립, 우예다, 투르코트의 작품을 통해 축소된 슬라브의 중력의 중요성을 소개했습니다.다른 저자들은 달과 다른 천체들의 조석 항력으로 인해 외부 동력을 불러일으켰고, 특히 2000년 이후 지구의 맨틀 행동을 1차 [77][78]순서로 재현한 계산 모델의 등장으로 반 베멜렌의 오래된 통일 개념을 따라,저자들은 맨틀 역학의 중요한 역할을 재조명합니다.[79]

생물지리학의 시사점

대륙 이동 이론은 생물 지리학자들이 다른 대륙에서 발견되는, 그러나 비슷한 [80]조상을 가지고 있는 현재의 생물 지리학적 분포를 설명하는 데 도움을 줍니다.특히 의 곤드와난 분포와 남극 식물군에 대해 설명하고 있습니다.

판재건

재건은 과거의 (그리고 미래의) 판 구성을 확립하는 데 사용되며, 고대 초대륙의 모양과 구성을 결정하는 데 도움을 주고 고지리학의 기초를 제공합니다.

판 경계 정의

현재 판 경계는 [81]지진도에 의해 정의됩니다.기존 플레이트 내의 과거 플레이트 경계는 사라진 [82]해양을 나타내는 오피오라이트의 존재와 같은 다양한 증거로부터 확인됩니다.

과거판 운동

10억년 전으로 확장된 완전판 구조 모델의 애니메이션

지각운동은 약 30억년에서 38억년 [83][84][85][why?]전에 시작된 것으로 추정됩니다.

과거 플레이트 움직임을 제약하기 위해 다양한 유형의 정량적 및 반정량적 정보를 사용할 수 있습니다.서아프리카와 남아메리카 사이와 같은 대륙간의 기하학적 적합성은 여전히 판재건의 중요한 부분입니다.자기 줄무늬 패턴은 쥐라기 [86]시대로 거슬러 올라가는 상대적인 판 운동에 대한 신뢰할 수 있는 지침을 제공합니다.핫스팟의 흔적들은 완전한 복원을 제공하지만,[87] 이것들은 백악기까지만 이용할 수 있습니다.오래된 재구성은 주로 고자기 극 데이터에 의존하지만 위도와 회전만 제한하고 경도는 제한하지 않습니다.특정 플레이트에서 다른 연령의 극들을 결합하여 명백한 극지 방랑 경로를 생성하는 것은 [88]시간에 따른 다른 플레이트의 움직임을 비교하는 방법을 제공합니다.추가적인 증거는 특정 퇴적암 [89]유형의 분포, 특정 화석군에 의해 나타나는 화석 지역, 그리고 오로겐성 [87]벨트의 위치로부터 나옵니다.

대륙의 형성과 분열

판의 움직임은 시간이 지남에 따라 대륙의 형성과 분열을 야기했고, 때때로 대륙의 대부분 또는 전부를 포함하는 초대륙의 형성을 포함했습니다.초대륙 콜롬비아 또는 누나는 2,000년에서 1,800만년 에 형성되었고 약 1,500년에서 1,300만년 [90][91]전에 분해되었습니다.초대륙 로디니아는 약 10억 년 전에 형성되어 지구 대륙의 대부분 혹은 전부를 형성한 것으로 생각되며, 6억 년 전에 8개의 대륙으로 분열되었습니다.판게아는 북아메리카와 유라시아가 된 로라시아와 나머지 대륙이 된 곤드와나갈라졌습니다.

세계에서 가장 높은 산맥인 히말라야 산맥은 두 개의 주요 판의 충돌로 형성된 것으로 추정됩니다.융기 전에, 그들이 현재 서있는 지역은 테티스해로 덮여있었습니다.

전류판

Plate tectonics map
판구조론 지도

정의 방법에 따라 일반적으로 7개 또는 8개의 "주요" 플레이트가 있습니다.아프리카, 남극, 유라시아, 북미, 남미, 태평양, 인도-오스트레일리아.후자는 때때로 인도판호주판으로 세분됩니다.

수십 개의 더 작은 접시들이 있는데, 가장 큰 7개의 접시들은 아라비아, 카리브해, 후안 데 푸카, 코코스, 나즈카, 필리핀 해, 그리고 스코샤입니다.

21세기의 20년 동안, 지구의 지각을 많은 작은 판들로 나누는 새로운 제안들이 나왔습니다. 이 제안들은 지구의 지각을 많은 작은 판들로 나누는데, 이는 판의 재구성이 큰 판들이 내부적으로 변형되었고, 시간이 지남에 따라 해양판과 대륙판들이 조각난 것을 보여준다는 사실을 반영하는 것입니다.이것은 해양판, 대륙 블록 및 [92][93]이들을 분리하는 이동대(산대) 내부에 1200개의 지형을 정의하는 결과를 낳았습니다.

오늘날 지각판의 현재 움직임은 지상국 측정으로 보정된 원격 감지 위성 데이터 세트에 의해 결정됩니다.

기타 천체(행성, 달)

지구형 행성에서 판구조론의 출현은 행성 질량과 관련이 있으며, 지구보다 더 거대한 행성들이 판구조론을 보여줄 것으로 예상됩니다.지구는 풍부한 물(실리카와 물이 깊은 [94]공융을 형성함)로 인해 경계선의 경우일 수 있습니다.

금성

금성은 활성판 구조론의 증거를 보여주지 않습니다.이 행성의 먼 과거에는 활발한 구조론의 증거가 있지만, 그 이후로 일어나고 있는 사건들(예를 들어, 금성의 암석권이 수 억 년에 걸쳐 크게 두꺼워졌다는 그럴듯하고 일반적으로 받아들여지는 가설)은 이 행성의 지질학적 기록을 제한하는 것을 어렵게 만들었습니다.그러나 잘 보존된 수많은 충돌 분화구들은 금성 표면의 연대를 추정하는 방법으로 사용되어 왔습니다(지금까지 더 신뢰할 수 있는 방법으로 추정된 금성 암석의 표본은 없기 때문입니다).도출된 연대는 주로 5억에서 7억 5천만 년 전의 범위에 속하지만, 최대 1,200만 년 전의 연대가 계산됩니다.이 연구는 금성이 먼 과거에 적어도 한 번은 근본적으로 완전한 화산의 부활을 겪었고, 마지막 사건은 대략 추정된 표면 나이의 범위 내에서 발생했다는 꽤 잘 받아들여지는 가설로 이어졌습니다.그러한 인상적인 열 사건의 메커니즘은 금성의 지구과학에서 논쟁의 여지가 있는 문제로 남아 있지만, 일부 과학자들은 판 운동을 어느 정도 포함하는 과정의 옹호자들입니다.

금성의 판구조론의 부족에 대한 한 가지 설명은 금성의 온도가 너무 높아서 상당한 물이 존재할 [95][96]수 없다는 것입니다.지구의 지각은 물로 흠뻑 젖고, 물은 전단 지대의 발전에 중요한 역할을 합니다.판구조론은 지각에 있는 약한 표면을 필요로 하는데, 이 표면은 지각 조각들이 움직일 수 있고, 물이 없기 때문에 그러한 약화가 금성에서 일어나지 않았을 수도 있습니다.하지만, 일부 연구자들은[who?] 판 구조론이 한때 지구상에서 활동적이거나 활동적이었다고 확신하고 있습니다.

화성

화성은 지구나 금성보다 상당히 작고 표면과 지각에 얼음이 있다는 증거가 있습니다.

1990년대에 화성 지각 이분법은 판구조학적 [97]과정에 의해 만들어졌다고 제안되었습니다.오늘날 과학자들은 이에 동의하지 않으며, 화성의 맨틀 안에서 융기되어 남부 고원의 지각이 두꺼워지고 타르시스[98] 형성되거나 북부 [99]저지대를 발굴한 거대한 충격에 의해 생성되었다고 생각합니다.

매리너리스 계곡은 구조적 [100]경계일 수도 있습니다.

1999년 화성 글로벌 서베이(Mars Global Surveyor) 우주선이 화성의 자기장을 관측한 결과, 이 행성에서 발견된 자기 줄무늬 패턴이 나타났습니다.일부 과학자들은 이것들이 해저 [101]확산과 같은 판 구조 과정을 필요로 한다고 해석했습니다.그러나, 그들의 데이터는 지구 [102]자기장의 극성이 뒤집혀서 형성되었는지를 확인하는 데 사용되는 "자기 역전 테스트"에 실패했습니다.

얼음 위성

목성의 위성 중 일부는 지구에서의 판구조 활동과 물질과 특정 메커니즘이 다를 수 있지만 판구조 변형과 관련이 있을 수 있는 특징을 가지고 있습니다.2014년 9월 8일, NASA는 목성의 위성인 유로파에서 판구조론의 증거를 발견했다고 발표했습니다.[103]

토성의 가장 큰 위성인 타이탄은 2005년 [104]1월 14일 타이탄에 착륙한 호이겐스 탐사선이 찍은 사진에서 지각 활동을 보여주는 것으로 보고되었습니다.

외계 행성

지구 크기의 행성에서, 물의 바다가 있다면 판구조론은 더 가능성이 높습니다.그러나, 2007년, 두 개의 독립적인 연구팀은 판구조론이 더 큰 슈퍼지구에서[105][106] 일어날 가능성에 대해 반대하는 결론을 내렸고, 한 팀은 판구조론이 일시적이거나 정체되어[107] 있을 것이라고 말했고, 다른 팀은 행성이 [94]건조하더라도 판구조론이 슈퍼지구에서 일어날 가능성이 매우 높다고 말했습니다.

판구조론에 대한 고찰은 외계의 지능과 외계 [108]생명체에 대한 탐구의 한 부분입니다.

참고 항목

  • 대기 순환 – 열 에너지를 지구 표면에 분배하는 과정
  • 각운동량 보존 – 물리량 보존, 선형 운동량의 회전 유사 방향 대상에 대한 하는 페이지
  • 지구의 지질학적 역사 – 지구의 과거 주요 지질학적 사건들의 순서
  • 지구역학 – 지구의 역학 연구
  • Geosyncline – 오존을 설명하기 위한 더 이상 쓸모없는 지질학적 개념
  • GPlate – 대화형 플레이트 텍토닉 재구성을 위한 오픈 소스 응용 소프트웨어
  • 판구조학 개요 – 판구조학 관련 기사의 계층적 개요 목록
  • 해저 지형지물 목록 – 해양 지형 및 지형 요소.
  • 초대륙 주기 – 준주기적 지구 지각 응집 및 분산
  • 텍토닉스 – 지각의 진화 과정

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원천

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외부 링크

비디오