지구의 내부구조와 지각

지구의 내부구조

지구의 내부는 직접 들여다볼 수 없지만 지진파(地震波)의 연구를 통해 밀도가 다른 여러 층으로 구성되었다는 사실이 일찍부터 알려졌다. 지구의 중심에는 반경 3,488km, 온도 2,200~2,700℃의 핵(核, core)이 자리한다. 핵 의 밀도는 최소한 10~11g/cm3이고, 그 물질은 철과 소량의 니켈 인 것으로 추측된다. 그리고 이 핵은 반경 1,231km의 내핵과 두께 2,257km의 외핵으로 구성되었다. 내핵은 고체,적핵은 액체 상태로 존재한다. 물질이 동일한 데도 내핵은 고체, 외핵은 액체 상태로 존재하는 까닭은 철의 용융은도에 미치는 압력의 효과와 관련이 있는 것으로 해석된다. 압력은 온도보다 지구의 중심에 가까울수록 급격히 증가하는데, 내핵에서는 온도에 비하여 압력이 너무 커서 철이 고체상태로 변화하게 된 것이라고 생각된다. 그리고 외핵을 둘러싸고 있는 맨틀(mantle)은 두께가 약 2,890km로 감람석과 휘 석을 많이 포함한 초염기성(超鹽基性) 암석으로 이루어졌다. 맨틀 상부층의 밀도는 3.3g/cm3이다.

지각은 해양지각과 대륙지각으로 나뉜다. 대륙지각은 두께가 30~70km로 일정하지 않으나 평균 35km이고, 화성암 • 퇴적암 • 변 성암 등의 각종 암석으로 이루어졌으며, 밀도가 2.7g/cm3이다. 대 륙지각의 주성분은 규소와 알루미늄으로 화강암질(花崗岩質) 암석 과 거의 같다. 대양지각은 두께가 평균 8km이고, 규소와 마그네슘 이 주성분인 현무암질(玄武岩質) 암석으로 이루어졌으며, 밀도가

3.Og/cm3이다. 대륙지각은 가볍고 대양지각은 무겁다. 한편 지진파 가 지각과 맨틀의 경계면을 통과할 때는 밀도의 차이로 인해 속도 가 급변한다. 이 불연속면은 이를 발견한 지진학자(A. Mohoroviöiö,1857~1936)의 이름을 따라 모호면(Moho)이라고 부른다.

지구의 최상층부는 지각과 맨틀로만 구분되는 것으로 믿어 왔 다. 그러나 1960년대 말경부터 판구조론이 제창되면서 그것은 지 각의 전부와 맨틀의 일부를 포함하는 암석권(岩石圈, lithosphere) 과, 그 밑의 약권(弱圈, asthenosphere)으로 구성되어 있음이 확실 해졌다. 약권과 외핵 사이의 맨틀은 중간권(中間圈, mesosphere)이 라고 한다.

암석권은 단단하게 굳은 암석으로 이루어졌으며, 다음에서 설명하는 바와 같이 여러 개의 지판(地板)으로 나뉘어 있다. 암석권의 두께는 대륙과 대양간에 차이가 있는데, 대양성 암석권에서는 약 100km, 대륙성 암석권에서는 약 200km로 나타난다. 약권은 지하 350km 깊이까지 계속되며, 약권의 암석은 온도와 압력의 관계에서 강도를 잃어버려 마치 버터나 타르처럼 유동성을 보유하게 된 것 으로 알려졌다.

약권은 지판의 운동을 가능하게 해준다는 점에서 대단히 중요 하다. 온도 1,300℃의 암석은 어떤 종류이건 100km 깊이에서는 압 력이 높아서 강도를 잃어버린다. 이 깊이는 대양성 암석권의 밑바 닥과 일치한다. 대양성 암석권과 대륙성 암석권 사이에 나타나는 두께의 차이는 이들 암석권의 지온경도(地溫傾度, geothermal gradient)가 서로 다르기 때문에 생긴 것으로 생각된다(그림 14-2). 중 간권의 암석은 온도가 더 높지만 압력이 막대하여 크게 압축되어 있다. 중간권의 밑바닥에서는 암석의 밀도가 5.5g/cm3로 높아진다.

암석권의 여러 지판은 유동성을 보유한 약권 위에 뜬 상태에서 각기 다른 방향으로 움직이고 있고, 지구의 일차적 기복 또는 세계 의 대지형(大地形)은 이들 지판의 움직임과 관련하여 그 경계지대 에서 형성된 것이다.