연약권

3. 경계

지진파의 진행 속도는 매질의 물성에 따라 변화하며, 연약권에서는 상대적으로 느리게 전파된다. 그런 이유에서 저속도층이라 불리기도 한다. 대양 판 아래에서 암석권과 연약권의 경계면은 그다지 깊지 않고, 특히나 중앙해령에서는 그 깊이가 수 km이내에 이른다. 연약권 위에 단단한 암석권의 판이 떠있고, 연약권이 높은 점성을 가진 유체처럼 움직이기 때문에, 연간 수 cm 정도의 속도로 판이 움직이는 것으로 여겨진다.

연약권은 지표면으로부터 약 80km에서 200km 아래에 있는 상부 경계에서부터 약 700km 깊이에 있는 하부 경계까지 뻗어 있다.^[10][5] 맨틀을 역학적 성질로 분류한 것 중 리소페어(판)와 메소페어 사이의 부분으로, 상부 맨틀 중에 위치하며 깊이 100킬로미터에서 300킬로미터 사이에 있다. 지진파의 저속도 영역이며, 물질이 부분 용융되어 유동성을 가지고 있다.

발산형 판 경계에서는 연약권이 지표면에 가까운 곳까지 상승해 있다.

3. 1. 암석권-연약권 경계 (LAB)

3. 2. 연약권 하부 경계

4. 생성 원인

연약권의 기계적 특성은 암석의 부분 용융에 기인하는 경우가 많다.^[17] 연약권 대부분에서 소량의 용융이 존재할 가능성이 높으며, 이는 맨틀 암석에 존재하는 미량의 휘발성 물질(물과 이산화탄소)에 의해 안정화된다.^[17] 그러나 용융량은 암석의 약 0.1%를 넘지 않아 연약권의 존재를 완전히 설명하기에는 불충분해 보인다. 이는 암석의 입자 경계를 완전히 적시는 데 충분한 용융량이 아니며, 입자 경계가 완전히 젖지 않으면 암석의 기계적 특성에 대한 용융의 영향이 크지 않을 것으로 예상된다. 또한, 리토스피어-연약권 경계의 급격한 변화는 부분 용융만으로는 설명하기 어렵다.^[17] 연약권은 맨틀 광물에서 물의 용해도가 최소인 영역일 수 있으며, 이는 더 많은 양의 용융을 형성하기 위해 더 많은 물을 사용할 수 있음을 의미한다.^[17] 기계적 약화를 유발하는 또 다른 가능한 메커니즘은 입자 경계 미끄러짐으로, 응력 하에서 입자가 서로 약간씩 미끄러지며, 이는 존재하는 미량의 휘발성 물질에 의해 윤활된다.^[17] 해양판 아래의 약화는 비선형 전위 크리프 메커니즘 덕분에 부분적으로는 판의 움직임 자체에 의해 발생한다.^[18]

점성이 온도와 변형률에 모두 의존하는 맨틀 대류의 수치 모델은 해양 연약권을 안정적으로 생성하며, 이는 변형률 약화가 중요한 기여 메커니즘임을 시사하고,^[18] 특히 태평양판 아래의 약한 연약권을 설명한다.^[18]

5. 마그마 생성

감압 용융은 연약권 암석이 표면으로 이동하면서 겪는 현상으로, 지구에서 마그마 생성의 가장 중요한 원인이다. 이 마그마의 대부분은 해령에서 분출하여 해양 지각의 독특한 현무암(MORB)을 형성한다.^[19][20][21] 마그마는 섭입대 위의 연약권의 감압 용융^[22]과 대륙 열개 지역에서도 생성된다.^[23][24]

상승하는 연약권에서의 감압 용융은 약 100km에서 150km 깊이에서 시작될 수 있다. 이 깊이에서는 맨틀 암석 내 소량의 휘발성 물질(약 100 ppm의 물과 60 ppm의 이산화 탄소)이 암석의 최대 0.1% 정도 용융을 돕는다. 약 70km 깊이에서 건조 용융 조건에 도달하고 용융이 실질적으로 증가한다.

참조

_[1] 논문 The strength of the crust, {{nobr|Part VI. Relations}} of isostatic movements to a sphere of weakness – the asthenosphere
_[2] 웹사이트 The crust and lithosphere http://www.geolsoc.o[...] Geological Society of London 2013-01-27
_[3] 논문 The early structural evolution and anisotropy of the oceanic upper mantle
_[4] 서적 The Encyclopedia of the Solid Earth Sciences https://www.worldcat[...] Blackwell Science
_[5] 서적 Applied Geothermics https://www.worldcat[...]
_[6] 서적 Plate Tectonics and Crustal Evolution https://books.google[...] Butterworth-Heinemann 2010-05-21
_[7] 논문 Imaging the lithosphere-asthenosphere boundary beneath the Pacific using SS waveform modeling
_[8] 서적 Earth https://www.worldcat[...]
_[9] 서적 Essentials of Oceanography https://www.worldcat[...]
_[10] 서적 Encyclopedia of Solid Earth Geophysics https://www.worldcat[...] Springer
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_[12] 서적 The Lithosphere
_[13] 서적 Strength and Structure of the Earth Prentice-Hall
_[14] 논문 Lithosphere, asthenosphere, and perisphere https://authors.libr[...]
_[15] 서적 The Solid Earth: An introduction to global geophysics Cambridge University Press
_[16] 논문 Postspinel transformations in the system Mg2SiO4-Fe2SiO4 and some geophysical implications
_[17] 논문 Water solubility in aluminous orthopyroxene and the origin of Earth's asthenosphere 2007-01-19
_[18] 논문 On the effect of temperature and strain-rate dependent viscosity on global mantle flow, net rotation, and plate-driving forces 2006-11
_[19] 논문 Permeability of asthenospheric mantle and melt extraction rates at mid-ocean ridges 2009-11
_[20] 논문 Controls on the magmatic fraction of extension at mid-ocean ridges 2020-11
_[21] 논문 Mantle geochemistry: The message from oceanic volcanism https://www.research[...]
_[22] 논문 On the decompression melting structure at volcanic arcs and back-arc spreading centers: Arc and back-arc melting 2002-08
_[23] 논문 Decompression melting at rifted margins: comparison of model predictions with the distribution of igneous rocks on the eastern Canadian margin 1994-02
_[24] 논문 Surface processes forcing on extensional rock melting 2020-12
_[25] 서적 学術用語集 地学編 日本学術振興会
_[26] 간행물 日米科学協力事業による日本海溝周辺海域での電磁気観測 http://www.eqh.dpri.[...]
_[27] 서적 学術用語集 地震学編 日本学術振興会