해저확장설

3. 해저 확장설의 증거

해저 확장설은 판 구조론에서 대륙 이동설을 설명하는 데 중요한 역할을 한다. 해양판이 발산 경계에서 벌어지면, 인장 응력으로 암석권에 균열이 생긴다. 해저 확장 능선을 움직이는 힘은 마그마 압력보다는 섭입대에서 판이 끌어당기는 힘이며, 확장 능선에서는 활발한 마그마 활동이 일어난다.^[3] 섭입되지 않는 판은 융기된 해령에서 중력 때문에 미끄러지는데, 이를 능선 밀어내기라고 한다.^[22] 확장 중심에서 현무암질 마그마가 균열을 따라 올라와 해저에서 식으면서 새로운 해저를 만든다. 열수 분출공은 확장 중심에서 흔히 발견된다.

확장 속도는 해저 확장에 의해 해양 분지가 넓어지는 속도이다. 해령 양쪽에서 각 판에 새로운 해양 암석권이 추가되는 속도는 확장 반 속도이며, 확장 속도의 절반이다. 확장 속도에 따라 해령은 빠른 해령, 중간 해령, 느린 해령으로 구분된다. 빠른 해령은 연간 90mm 이상, 중간 해령은 연간 40mm~90mm, 느린 해령은 연간 40mm 미만의 확장 속도를 보인다.^[4][5][6] 마이오세 동안 동태평양 해령의 확장 속도는 연간 200mm 이상으로 가장 빨랐다.^[7]

일부 지역에서는 확장 속도가 비대칭적인 것으로 나타났는데, 해령 능선 각 측면의 반 속도가 약 5% 정도 차이가 난다.^[10][11] 이는 확장 중심 근처 맨틀 플룸에서 연약권 내 온도 기울기 때문으로 추정된다.^[11]

3. 1. 해양 지각의 연령 분포

3. 2. 심해 퇴적물의 두께

3. 3. 베니오프대

3. 4. 해저 고지자기 줄무늬

3. 5. 변환 단층

4. 해저 확장의 메커니즘

해저 확장설은 판 이동 이론에서 대륙 이동을 설명하는 데 중요한 역할을 한다. 해양판이 발산 경계에서 멀어질 때 발생하는 인장 응력은 암석권에 균열을 일으킨다. 해저 확장 능선의 주된 동력은 마그마 압력보다는 섭입대에서 판이 끌려들어가는 힘(slab pull)이지만, 확장 능선에서는 활발한 마그마 활동이 일어나는 경우가 많다.^[3] 섭입되지 않는 판은 융기된 해령에서 중력에 의해 미끄러지는데, 이를 능선 밀어내기라고 한다.^[22]

확장 중심에서는 현무암질 마그마가 균열을 따라 올라와 해저에서 냉각되면서 새로운 해저를 만든다. 열수 분출공은 확장 중심에서 흔히 발견된다. 오래된 암석은 확장 지점에서 멀리 떨어진 곳에서, 젊은 암석은 확장 지점 가까이에서 발견된다.

해저 확장에 의해 해양 분지가 넓어지는 속도를 ''확장 속도''라고 한다. 해령의 양쪽에서 각 판에 새로운 해양 암석권이 추가되는 속도는 ''확장 반 속도''이며, 확장 속도의 절반이다. 확장 속도에 따라 해령은 빠른 해령, 중간 해령, 느린 해령으로 구분된다. 빠른 해령은 연간 90mm 이상, 중간 해령은 연간 40mm~90mm, 느린 해령은 연간 40mm 미만의 확장 속도를 보인다.^[4][5][6] 마이오세 동안 동태평양 해령에서는 연간 200mm 이상의 높은 확장 속도가 기록되기도 했다.^[7]

1960년대에는 해저에서 자기 줄무늬 "이상"을 관찰하여 지구 자기장의 지자기 역전 기록을 발견했다.^[8][9] 해령 양쪽의 줄무늬는 서로 거울 이미지를 이루었다. 알려진 연령의 역전을 확인하고 확장 중심으로부터 거리를 측정하여 확장 반 속도를 계산할 수 있었다.

일부 지역에서는 확장 속도가 비대칭적인 것으로 밝혀졌는데, 이는 확장 중심 근처 맨틀 플룸의 연약권 내 온도 기울기 때문으로 추정된다.^[10][11]

대서양 중앙 해령과 같은 해양 중앙 해령에서는 상부 맨틀 물질이 해양판 사이의 단층을 통해 솟아올라 판이 멀어지면서 새로운 지각을 형성한다. 알프레트 베게너는 1912년 대륙 이동설을 처음 제시했을 때 대륙이 해양 지각을 뚫고 지나간다고 주장했지만, 해양 지각은 대륙 지각보다 밀도가 높고 단단하여 이는 불가능했다. 따라서 베게너의 이론은 받아들여지지 않았다.

처음에는 해저 확장의 추진력으로 맨틀의 대류를 주장했다.^[21] 그러나 이후 판 구조론에 의해 대륙 이동이 해저 확산과 관련이 있으며, 지각 자체를 포함하는 대류에 의해 구동된다는 것이 밝혀졌다.^[22]

활동적인 경계를 가진 판에서 해저 확산을 일으키는 주된 힘은 차갑고 밀도가 높은 섭입하는 슬래브(slab)의 무게가 이들을 끌어당기는 슬래브 풀(slab pull)이다. 해령에서의 마그마 작용은 판이 슬래브의 무게에 의해 분리되기 때문에 발생하는 수동적 상승으로 간주된다.^[22][23] 이는 마찰이 적은 테이블 위의 양탄자에 비유할 수 있다. 양탄자의 일부가 테이블에서 벗어나면 그 무게가 양탄자의 나머지를 아래로 끌어당긴다. 그러나 대서양 중앙 해령 자체는 소앤틸리스 제도와 스코샤 호의 작은 섭입을 제외하고 섭입대로 끌려 들어가는 판에 의해 경계를 이루지 않는다. 이 경우 판은 릿지 푸시(ridge push) 과정에서 맨틀 상승 위로 미끄러져 분리된다.^[22]

4. 1. 확장 중심

4. 2. 초기 확장

5. 해저 확장 속도

해저 확장 속도는 해양 분지가 넓어지는 속도를 의미한다. 확장 속도에 따라 해령은 빠름, 중간, 느림으로 구분된다. 일반적으로 빠른 해령은 연간 90mm 이상, 중간 해령은 연간 40~90mm, 느린 해령은 연간 40mm 미만의 확장 속도를 보인다.^[4][5][6] 마이오세 동안 동태평양 해령의 확장 속도는 200mm/년을 넘기도 했다.^[7] 태평양의 동태평양 해령은 태평양 판과 나스카 판 사이에서 최대 145 ± 4 mm/yr의 확장 속도를 보인다.^[19]

1960년대에는 해저에서 자기 줄무늬 "이상"을 관찰하여 지구 자기장의 지자기 역전 기록을 발견했다.^[8][9] 해령 양쪽의 줄무늬는 서로 거울 이미지를 이루는데, 알려진 연령의 역전을 확인하고 확장 중심으로부터 거리를 측정하여 확장 반 속도를 계산할 수 있었다.

어떤 위치에서는 확장 속도가 비대칭적인 것으로 밝혀졌는데, 이는 확장 중심 근처 맨틀 플룸의 연약권 내 온도 기울기 때문으로 생각된다.^[11]

6. 해저 지형과 수심

해령에서 멀어짐에 따라 해저의 수심은 해양 지각의 나이와 밀접하게 관련되어 있다. 해양 지각은 시간이 지남에 따라 서서히 냉각되며, 오래된 해저는 새로운 해저보다 차갑고 밀도가 높아져 지각 평형에 의해 더 깊은 수심을 가지게 된다.

6. 1. 냉각 모델

참조

_[1] 서적 Petrologic studies: a volume to honor A. F. Buddington http://www.mantleplu[...] Geological Society of America 1962-11
_[2] 간행물 Continent and Ocean Basin Evolution by Spreading of the Sea Floor 1961
_[3] 간행물 Dynamics of a seafloor-spreading episode at the East Pacific Rise
_[4] Citation Elsevier 2019
_[5] 간행물 Mid-Ocean Ridges: Fine Scale Tectonic, Volcanic and Hydrothermal Processes Within the Plate Boundary Zone 1982
_[6] 서적 Mid-ocean ridges Cambridge
_[7] 간행물 Fastest known spreading on the Miocene Cocos-Pacific Plate Boundary 1996-10-15
_[8] 간행물 Magnetic Anomalies Over Oceanic Ridges
_[9] 간행물 Spreading of the Ocean Floor: New Evidence 1966-12-16
_[10] 간행물 Asymmetric Seafloor Spreading south of Australia 1971
_[11] 간행물 Age, spreading rates, and spreading asymmetry of the world's ocean crust: DIGITAL MODELS OF THE WORLD'S OCEAN CRUST https://archimer.ifr[...] 2008
_[12] 간행물 Spreading center terms and concepts 1976-06-01
_[13] 간행물 A model for the evolution of the axial zone of mid-ocean ridges as suggested by icelandic tectonics
_[14] 간행물 Emplacement of submarine lava flow fields: A geomorphological model from the Niños eruption at the Galápagos Spreading Center 2015-03-01
_[15] 간행물 Sedimentary basins within the Dead Sea and other rift zones The Afar Depression: transition between continental rifting and sea-floor spreading 1987-09-15
_[16] 서적 The Ethiopia Afar Geoscientific Lithospheric Experiment (EAGLE): Probing the transition from continental rifting to incipient seafloor spreading 2011-06-01
_[17] 간행물 September 2005 Manda Hararo-Dabbahu rifting event, Afar (Ethiopia): Constraints provided by geodetic data https://hal.archives[...] 2009-08-01
_[18] 간행물 Aulacogens and Continental Breakup 1977-05-01
_[19] 간행물 Geologically current plate motions 2010
_[20] 서적 Foundation of Geology Vol 1 https://books.google[...] Global Vision Publishing House
_[21] 간행물 Sea-floor spreading as thermal convection 1971-02-10
_[22] 간행물 On the Relative Importance of the Driving Forces of Plate Motion 1975-10-01
_[23] 간행물 India–Eurasia collision chronology has implications for crustal shortening and driving mechanism of plates
_[24] 간행물 Some remarks on heat flow and gravity anomalies 1967-12-15
_[25] 간행물 The Implications of Terrestrial Heat Flow Observations on Current Tectonic and Geochemical Models of the Crust and Upper Mantle of the Earth 1970-09-01
_[26] 간행물 Elevation of ridges and evolution of the central eastern Pacific 1971-11-10
_[27] 간행물 An analysis of the variation of ocean floor bathymetry and heat flow with age 1977-02-10
_[28] 간행물 Fundamentals of Ridge Crest Topography
_[29] 웹사이트 Age of the Ocean Floor https://www.ngdc.noa[...]
_[30] 웹사이트 "マントル対流" https://kotobank.jp/[...]
_[31] 웹사이트 "中央海嶺" https://kotobank.jp/[...]