대륙 지각

3. 대륙 지각의 특징

대륙 지각은 여러 층으로 구성되어 있으며, 전체적인 조성은 중간 조성(SiO₂ wt%|wt%^영어 = 60.6)이다.^[5] 평균 밀도는 약 2.83g/cm3이며,^[6] 맨틀을 구성하는 초염기성 물질의 밀도(약 3.3g/cm3)보다 낮다. 해양 지각(밀도 약 2.9g/cm3)보다도 밀도가 낮으며, 지구 표면적의 약 41%^[7]와 지구 지각 부피의 약 70%를 차지한다.

3. 1. 두께와 밀도

4. 대륙 지각의 중요성

대륙 지각의 표면은 주로 해수면 위에 있기 때문에, 대륙 지각이 존재함으로써 해양 생물이 육상 생물로 진화할 수 있었다. 또한 대륙 지각은 에피리크 해 및 대륙붕과 같이 얕은 물이 넓게 펼쳐진 지역을 제공했으며, 이곳에서 복잡한 후생동물이 초기 고생대 시대, 즉 현재 캄브리아기 대폭발이라고 불리는 시기에 정착할 수 있었다.^[8]

5. 대륙 지각의 진화

최초의 대륙 지각은 호상열도에서 시작되었다고 추정된다. 당시 맨틀은 활발하게 움직였고, 지각 두께는 얇아 해구가 길게 발달하지 못했다. 그러나 바다를 통해 맨틀에 충분한 물이 공급되어 화산 활동으로 호상열도가 생겨났고, 이를 통해 최초로 해양 지각이 분화되었다. 이후 바다 위에 드러난 부분이 풍화 침식을 받으면서 철, 마그네슘 등은 분해되어 쓸려가고, 알루미늄을 많이 포함한 안정적인 광물들이 남아 퇴적, 암석화되면서 대륙 지각 물질이 생성되었다. 또한, 바다 산호류에 의해 대기 중 이산화탄소가 석회암 형태로 고정되면서 대륙 지각을 구성하게 된다.

맨틀 대류로 지각이 표류하면서 대륙 지각 물질들은 점차 큰 덩어리로 뭉쳐진다. 해양 지각과 달리 대륙 지각은 섭입되지 않고 맨틀로 돌아가지 않아 시간이 지남에 따라 증가한다. 20억 년 전에 최초의 초대륙이 탄생했다고 여겨진다.

모든 대륙 지각은 맨틀에서 유래한 용융체(주로 현무암)에서 비롯되며, 현무암질 용융체의 분별분화와 기존 대륙 지각의 재용융을 통해 형성된다. 대륙 지각 생성에 있어 분별분화가 주된 역할을 하는 것으로 여겨진다.^[9] 이러한 과정은 주로 섭입과 관련된 마그마호에서 발생한다.

35억 년 전(Ga) 이전의 대륙 지각에 대한 증거는 거의 없다.^[10] 대륙 지각의 현재 부피의 약 20%는 30억 년 전까지 형성되었다.^[11] 30억 년 전과 25억 년 전 사이에 순상지 지역에서 상대적으로 빠르게 발달했다.^[10] 이 기간 동안 대륙 지각의 현재 부피의 약 60%가 형성되었다.^[11] 나머지 20%는 지난 25억 년 동안 형성되었다.

정상 상태 가설은 지구 초기 이후 대륙 지각의 총 부피는 거의 변하지 않았다고 주장하지만, 일반적으로 받아들여지지 않는다.

6. 대륙 지각의 변화와 순환

대륙의 크기, 모양, 수는 지질 시대를 통해 끊임없이 변화하고 있다. 서로 다른 지괴들이 갈라지고, 충돌하고, 재결합하는 것은 거대한 초대륙 순환의 일부이다.

현재 대륙 지각은 약 7e9km3 정도이지만, 이 양은 관련된 힘의 성질 때문에 변화한다. 대륙 지각은 해양 지각보다 밀도가 낮기 때문에, 두 지각이 만나는 섭입대에서 해양 지각은 일반적으로 맨틀 속으로 섭입된다. 대륙 지각은 거의 섭입되지 않는데, 히말라야 산맥이나 알프스 산맥과 같은 산맥 아래에서 심층 용융이 발생할 때 일어날 수 있다.

이러한 이유로 지구상에서 가장 오래된 암석은 반복적으로 재활용되는 해양 지각이 아니라 대륙의 크라톤 또는 중심부에 있다. 가장 오래된 손상되지 않은 지각 조각은 4.01 Ga(기가, 10억년)의 아카스타 편마암이고, 가장 오래된 대규모 해양 지각 (캄차카 반도 해안의 태평양 판에 위치)은 쥐라기(≈180 Ma(메가, 100만년))의 것이지만, 약 340 Ma의 지중해에 더 오래된 작은 잔해가 있을 수 있다.^[12] 대륙 지각과 그 위와 안에 있는 암석층은 지구 역사의 중요한 기록 보관소이다.

깊은 곳의 높은 온도와 압력은 종종 복잡한 변형의 긴 역사와 결합되어 하부 대륙 지각의 대부분이 변성암이 되게 한다. 이에 대한 주요 예외는 최근의 화성암 관입이다. 화성암은 지각 아랫면에 "하부에 놓일" 수도 있다. 즉, 지각 바로 아래에 층을 형성하여 지각에 추가될 수 있다.

대륙 지각은 주로 판 구조론 과정, 특히 수렴판 경계에서 생성되고 파괴된다. 또한, 대륙 지각 물질은 퇴적 작용을 통해 해양 지각으로 이동한다. 섭입대에서 해양 지각의 부분 용융으로 새로운 물질이 대륙에 추가될 수 있으며, 이로 인해 가벼운 물질이 마그마로 상승하여 화산을 형성한다. 또한, 판 구조 운동의 결과로 화산 호상 열도, 해산 또는 유사한 구조가 대륙 측면과 충돌할 때 물질이 수평으로 부착될 수 있다. 대륙 지각은 침식 및 퇴적물 섭입, 전호의 조산 침식, 박리 및 충돌대에서 대륙 지각의 심부 섭입을 통해 손실되기도 한다. 지각 성장에 대한 많은 이론은 논란의 여지가 있다.

지질 시대를 통틀어 대륙 지각의 양이 증가했는지, 감소했는지, 또는 일정하게 유지되었는지 여부는 논쟁의 여지가 있다. 한 모델은 37억 년 전 이전에는 대륙 지각이 현재 양의 10% 미만이었음을 나타낸다. 30억 년 전에는 약 25%였고, 급속한 지각 진화 시기를 거친 후 26억 년 전에는 현재 양의 약 60%였다. 대륙 지각의 성장은 지질 시대를 통해 생산량이 증가한 5가지 사건에 해당하는 활동 증가의 '급증'으로 일어난 것으로 보인다.

6. 1. 작용하는 힘

7. 대륙 지각의 생성과 파괴

대륙 지각은 주로 판 구조론 과정, 특히 수렴판 경계에서 생성되고 파괴된다. 섭입대에서 해양 지각이 부분 용융되면 새로운 물질이 대륙에 추가되는데, 이때 가벼운 물질은 마그마로 상승하여 화산을 형성한다. 또한, 판 구조 운동으로 화산 호상 열도나 해산 등이 대륙과 충돌하면서 물질이 수평으로 붙기도 한다.^[12]

최초의 대륙 지각은 호상열도로부터 시작되었다고 추정된다. 당시 맨틀은 활발히 운동하고 지각 두께도 얇아 해구가 길게 발달하지 못했지만, 바다를 통해 충분한 물이 맨틀에 공급되어 화산 활동으로 호상열도가 생기고 해양 지각이 분화되었다. 이후 풍화 침식으로 철, 마그네슘 등은 쓸려가고 알루미늄이 많은 광물들이 남아 퇴적, 암석화되면서 대륙 지각 물질이 생성되었다. 바다 산호류에 의해 대기 중 이산화탄소가 석회암 형태로 고정되는데, 이 석회암도 대륙 지각을 구성한다.

맨틀 대류로 지각이 표류하면서 대륙 지각 물질은 점차 큰 덩어리로 뭉쳐진다. 해양 지각과 달리 대륙 지각은 섭입되지 않아 시간이 지남에 따라 증가하며, 20억 년 전 최초의 초대륙이 탄생했다고 여겨진다.

대륙 지각은 침식 및 퇴적물 섭입, 전호의 조산 침식, 박리, 대륙 지각의 심부 섭입을 통해 손실되기도 한다.^[12]

산맥의 높이는 조산 운동과 관련된 등자기 때문에 지각의 두께와 관련이 있다. 섭입이나 대륙 충돌 시 압축력에 의해 지각이 두꺼워진다. 지각의 부력은 지각을 위로 밀어 올리고, 충돌 응력은 중력과 침식에 의해 균형을 이룬다. 이로 인해 산맥 아래에는 가장 두꺼운 지각이 발견되는 산맥 뿌리가 형성된다. 가장 얇은 대륙 지각은 리프트대에서 발견되는데, 차단 단층에 의해 지각이 얇아져 분리되고 해양 지각으로 대체된다. 이렇게 형성된 대륙 조각의 가장자리는 수동 대륙 주변부라고 한다.

지질 시대를 통틀어 대륙 지각의 양이 증가, 감소, 또는 일정하게 유지되었는지는 논쟁의 여지가 있다. 한 모델은 37억 년 전 이전에는 대륙 지각이 현재 양의 10% 미만이었고, 30억 년 전에는 약 25%, 26억 년 전에는 약 60%였다고 주장한다.

8. 다른 행성의 대륙 지각

지구에서 대륙지각은 물의 존재를 필수적으로 요구하고 있다. 하지만 주로 현무암으로 구성된 지각으로부터 모종의 분화가 일어나 형성된 지각을 대륙지각이라고 한다면 그에 대한 후보를 다른 행성에서 찾을 수 있다. 금성의 경우, 영상레이더로부터 밝혀진 결과에 의하면 금성 지표의 대부분은 평평하지만 테세라라고 이름붙인 일부 지역은 표면의 거칠기가 다른 지역과는 구분된다. 이것이 어떻게 형성된 것인가에 대하여서는 확실한 결론을 내릴 수 없지만, 5억 년 전으로 비정되는 금성의 대 지각변동 때 살아남은 땅일 수 있다는 견해도 있다.

토성의 위성 타이탄도 긴 파장영역에서 반사도가 뚜렷하게 구분되는 두 지역이 있음이 밝혀졌다. 최근의 카시니-호이겐스 호의 탐사에 의하면, 예전부터 추정되어 오던 메탄의 바다는 존재하지 않는 것 같지만 역시 평평한 부분과 거친 부분의 구분이 존재하는 것 같다.

달의 경우는 거대 크레이터에 현무암이 괴어서 생긴 대지를 전통적으로 바다라고 불러왔기 때문에 그에 상대되는 밝은 부분을 대륙지각과 연관지어 생각할 수 있으나, 달의 밝은 부분은 현무암 지각의 분화로부터 생긴 것이 아니라 현무암의 분출 이전에 생긴 보다 원시적인 물질이기 때문에 대륙지각의 범주에 들어가지 않는다.

9. 한국의 대륙 지각

(소스 내용 없음)

참조

_[1] 서적 The Encyclopedia of Atmospheric Sciences and Astrogeology Reinhold Publishing
_[2] 서적 Structural Geology of Rocks and Regions John Wiley & Sons 2012
_[3] 서적 Earth Science: The Physical Setting AMSCO School Publications Inc. 2005
_[4] 학술지 Zealandia: Earth's Hidden Continent https://www.geosocie[...]
_[5] 서적 Treatise on Geochemistry 2014-01-01
_[6] 학술지 Seismic velocity structure and composition of the continental crust: A global view 1995
_[7] 서적 Treatise on Geophysics
_[8] 웹사이트 The Cambrian Period http://www.ucmp.berk[...] University of California Museum of Paleontology 2013-11-30
_[9] 학술지 On the importance of crystallization-differentiation for the generation of SiO2-rich melts and the compositional build-up of arc (and continental) crust 2018-01-01
_[10] 서적 Earth's Crust and Upper Mantle American Geophysical Union 1969
_[11] 서적 The Geology of Central Europe: Volume 1: Precambrian and Palaeozoic Geological Society of London
_[12] 웹사이트 World's oldest ocean crust dates back to ancient supercontinent https://www.newscien[...]