지구의 구조

1. 지구의 구조

지구의 구조는 지각판 이동, 산 형성 및 지진과 같은 지질 현상에 영향을 미치는 별개의 층으로 구성됩니다. 이러한

계층을 이해하면 지구의 역사를 이해하고 자연재해를 예측 및 대비하여 지구상의 모든 생명체를 위한 보다 지속

가능한 미래에 도움을 줄 수 있습니다.

1-1. 지구의 층

지각:

지구의 가장 바깥층인 지각은 두께가 5에서 70킬로미터(3에서 44마일)까지 다양합니다. 

지각에는 맨틀에서 직접적으로 분리되어 만들어지는 해양 지각과 오랜 시간의 분화 작용으로 누적되는 대륙 지각의 두

가지 유형이 있습니다. 5-10km(3-6마일)로 더 얇은 해양 지각은 주로 현무암으로 구성되며, 30-70km(18-44마일)로

측정되는 더 두꺼운 대륙 지각은 주로 화강암으로 구성됩니다. 

지구의 지각은 밑에 있는 맨틀 위에 떠 있는 여러 개의 큰 지각판으로 나누어지며 이 판들의 움직임에 의해  지진, 

화산 폭발, 산 형성 등 다양한 지질 현상을 일으킵니다.

 

맨틀 

지구에서 가장 큰 층인 맨틀은 지각과 외핵 사이에 있으며, 깊이는 약 35km에서 지표 아래 2,890km까지 뻗어

있습니다. 주로 철과 마그네슘이 풍부한 고체 규산염 암석으로 구성된 맨틀의 높은 온도와 압력은  

느린 대류 흐름을 조성하여 지구 표면에서 지각판의 움직임을 유도합니다.

상부 맨틀: 상부 맨틀은 암석권과 연약권으로 세분됩니다. 단단한 층인 암석권은 지각과 맨틀의 최상부를 포함합니다. 

암석권 아래에 있는 더 연약한 층인 연약권은 지각판의 움직임을 이끌어 냅니다.

하부 맨틀: 연약권 아래에 위치한 하부 맨틀은 지표 아래 약 670km에서 2,890km까지 확장 되며 증가된 압력으로

인해 연약권보다 더 단단합니다.

 

외핵

  1. 구성: 내핵을 둘러싸고 있는 외핵은 액체 상태의 철과 니켈로 구성되어 있습니다.

  2. 위치 및 크기: 외핵은 지표면 아래 약 2,890km(1,800마일) 깊이에서 확장됩니다.

  3.온도 및 상태: 외핵의 온도 범위는 섭씨 4,000도에서 6,000도(화씨 7,200도에서 10,800도)이며 내핵보다 낮은

    압력과 결합하여 철과 니켈이 액체 상태로 유지되도록 합니다.

  4.지구 자기장의 역할: 외핵 내 용융 금속의 움직임은 지구 자기장을 생성하는 지구의 지오다이나모를 생성하여

    위험한 태양 복사로부터 보호합니다.

 

내핵

  1. 구성: 지구의 가장 안쪽 층인 내부 핵은 주로 단단한 철과 약간의 니켈로 구성되어 있습니다.

  2. 위치 및 크기: 내핵은 지표 아래 약 5,150km(3,200마일)에 있으며 반경은 약 1,220km(760마일)입니다.

  3. 온도 및 상태: 섭씨 5,000도에서 7,000도(화씨 9,000도에서 12,632도)에 이르는 극도로 높은 온도에도 불구하고

   엄청난 압력이 철과 니켈이 녹는 것을 방지하여 고체 상태를 유지합니다.

  4. 지구 자기장의 역할: 단단한 내핵은 유해한 태양 복사로부터 지구를 보호하는 지구 자기장을 생성하고 유지하는데

   중요한 역할을 합니다.

 

1-2. 판구조론

판 구조론은 지각과 상부 맨틀로 구성된 지구의 암석권의 움직임과 상호 작용을 설명하는 이론입니다. 암석권은 반유체 연약권에 떠 있는 큰 판으로 나뉘는데 이 판은 맨틀의 대류로 인해 이동하여 수렴, 발산, 변환 경계와 같은 다양한 상호 작용을 초래합니다..

 

대륙의 이동

대륙의 이동은 46억 년의 역사 동안 지구의 표면을 형성하는 데 중요한 역할을 했습니다. 지구 역사 초기에 행성이 형성되는 동안 대륙 지각은 판 구조론이라는 과정을 통해 발달하기 시작했습니다. 이 과정은 지구의 암석권의 움직임을 포함하며, 암석권은 그 아래에 있는 반유체 연약권에 떠 있는 크고 단단한 판으로 나뉩니다.

 

대륙의 형성

 

약 30억년 전에 크라톤으로 알려진 최초의 안정적인 대륙이 형성되기 시작했습니다. 이 대륙은 오늘날 우리가 알고 있는 대륙보다 작았으며 두껍고 부력이 있는 대륙 지각으로 구성되었으며 시간이 지남에 따라  대륙 강착이라는 과정을 통해

충돌하고 병합되어 더 큰 대륙을 만들었습니다.

 

초대륙의 형성

약 13억년 전 로디니아라는 초대륙이 형성되었으며 로디니아는 약 7억 5천만 년 전에 지각 변동에 의해 다시 더 작은 대륙을 형성하였다가 약 6억 년 전에 판노티아(Pannotia)라는 또 다른 초대륙을 만들었습니다.

이 판토티아는 오래 지속되지 않았고 약 5억 5천만 년 전에 남반구의 Gondwana와 북반구의 Laurasia로 알려진 새로운 초대륙으로 재결합되었습니다. 이 두 대륙은 약 3억 3500만 년에서 1억 7500만 년 전에 존재했던 판게아라는 훨씬 더 큰 초대륙의 일부였습니다.

 

다음은 대략적인 형성 시간과 함께 연대순으로 주요 초대륙 목록입니다.

1. 우르(31억년 전)
2. 케놀랜드(27억년 전)
3. 콜롬비아(누나 또는 허드슨랜드라고도 함, 18억~15억 년 전)
4. 로디니아(13억~10억년 전)
5. 판노티아(6억~5억5천만년 전)
6. 곤드와나(5억5천만~5억년 전; 결국 더 큰 판게아 초대륙의 일부가 됨)
7. 판게아(3억 3500만~1억 7500만 년 전)

2. 지진과 화산 활동

2-1. 지진 원인 및 단층선

지진의 주요 원인은 단층선을 따라 지각판이 이동하기 때문입니다. 단층선은 지각의 균열 또는 약한 영역으로, 지각판이 서로 미끄러지거나, 분리되거나, 충돌할 수 있습니다. 이 움직임은 지각판을 밀고 당기는 대류를 일으키는 지구 맨틀 내의 열에 의해 구동됩니다.

 

서로 다른 유형의 지진을 일으키는 세 가지 주요 유형의 단층선이 있습니다.

1. 주향이동 단층: 이 단층은 지각판이 서로 수평으로 미끄러질 때 발생합니다. 이동은 플레이트 이동 방향에 따라 왼쪽 또는 오른쪽이 될 수 있으며 주향이동 단층에 의해 생성된 지진은 표면 파열과 수평 변위를 유발할 수 있습니다.
2. 일반 단층: 이러한 단층은 지각판이 분리되거나 확장되는 힘으로 인해 발생합니다. 정상 단층에서는 매달린 벽이 방벽에 비해 아래쪽으로 이동합니다. 일반적인 단층은 발산 판 경계 또는 리프트 영역과 같이 지구의 지각이 늘어나고 얇아지는 영역에서 일반적입니다. 일반 단층과 관련된 지진은 스트라이크 슬립 또는 역단층에 따른 지진에 비해 규모가 더 작은 경향이 있습니다.
3. 역 단층: 이러한 단층은 지각판이 함께 압축될 때 형성되어 매달린 벽이 방벽에 비해 위쪽으로 이동하게 합니다. 역단층은 수렴판 경계나 산이 형성되는 지역과 같은 지각 압축 영역에서 일반적입니다. 역방향 단층에 따른 지진은 상당한 수직 변위를 생성할 수 있으며 종종 보다 실질적인 지진 사건과 관련됩니다.

2-2. 지진파

지진이 발생하면 지진파가 발생하여 지구 전체에 전파되어 땅이 흔들립니다. 지진파에는 두 가지 주요 유형이 있습니다

.

1. 체파: 이 파동은 지구 내부를 통과하며 1차(P) 및 2차(S) 파동을 모두 포함합니다. P파는 전단파인 S파보다 빠르게 움직이는 압축 파입니다. P파와 S파는 모두 지반 흔들림을 유발할 수 있지만 운동 특성이 다릅니다.
2. 표면파: 이 파동은 지구 표면을 따라 이동하며 지진 발생 시 대부분의 피해를 유발합니다. 표면파에는 지면이 타원형 운동으로 움직이는 레일리파와 수평으로 지면이 움직이는 러브파가 있습니다.

2-3. 화산 형성과 마그마의 역할:

화산은 지각판의 움직임과 지각 아래의 마그마 상승으로 인해 형성됩니다. 마그마는 높은 온도와 압력으로 인해 암석이

부분적으로 녹는 지구 깊은 곳에서 형성되는 녹은 암석입니다. 이 마그마는 주변의 단단한 암석에 비해 밀도가 낮기 때문에 지구 표면을 향해 상승합니다. 마그마가 표면에 도달하면 용암으로 분출하여 화산을 만들 수 있습니다.

 

용암류 및 화쇄 물질:

용암

용언의 흐름은 분출 중에 화산 분출구 또는 균열에서 흘러나오는 녹은 암석을 말합니다. 용암의 조성, 점도 및 온도는 흐름의 모양과 속도를 결정합니다. 현무암과 같은 저점도 용암은 장거리를 흘러 넓은 방패형 화산을 형성할 수 있는 반면, 고점도 용암은 안산암 또는 유문암은 측면이 가파른 성층화산 또는 용암 돔을 만들 수 있습니다. 용암 흐름은 경로에 있는 모든 것을 묻거나 파괴할 수 있기 때문에 환경과 인간 정착지에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

 

화쇄 물질

화쇄물질은 폭발적인 화산 폭발 중에 분출되는 화산암, 화산재 및 가스의 파편입니다. 이러한 물질의 크기는 미세한 화산재 입자에서 대형 화산 폭탄에 이르기까지 다양합니다. 화쇄류는 빠른 속도로 이동하고 광대한 지역을 덮을 수 있는 뜨거운 가스와 화산 파편의 빠르게 움직이는 지면을 끌어안는 흐름으로 생명과 재산에 상당한 위험을 초래합니다. 화쇄 물질은 분화 후 대기에서 침전되는 화산재 퇴적물로 호흡기 문제를 일으키고 물 공급을 오염시키며 교통 시스템을 방해할 수 있습니다.

 

화산: 자연 분출

화산은 지각 과정과 지각 아래의 마그마 이동의 결과로 형성되는 자연 지질학적 특징입니다. 화산은 분출하는 동안 녹은

암석, 화산재 및 가스를 방출하여 지구의 지질 및 대기 환경에서 중요한 역할을 합니다. 화산 폭발의 유형, 크기 및 폭발성은 마그마의 구성, 지각 구조 및 관련된 화산 유형을 비롯한 여러 요인에 따라 달라집니다.

다양한 유형의 화산, 화산 형성 및 화산 폭발과 관련된 위험을 이해하는 것은 인간의 삶과 기반 시설에 대한 위험을 완화하는 데 필수적입니다. 화산 활동에 대한 지속적인 연구와 모니터링을 통해 과학자들은 이러한 강력한 자연 현상을 더 잘 예측하고 대비하여 지역 사회가 효과적인 대응 및 대피 계획을 개발할 수 있습니다.