티베트의 줄어드는 호수가 휴면 단층을 깨워 지진을 유발했을 수 있다

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티베트의 사라지는 호수, 활성화된 단층 및 지진과 연관성 발견

최근 '지구물리학 연구 서한(Geophysical Research Letters)' 저널에 발표된 선구적인 연구에 따르면, 남부 티베트의 광대한 호수가 수천 년에 걸쳐 극적으로 줄어들면서 오랫동안 휴면 상태였던 지각 단층을 깨워 이 지역에 지진을 유발했을 수 있다고 합니다. 이 획기적인 연구는 지구 표면 과정과 심층 지질 활동 간의 상호작용에 대한 우리의 이해에 새로운 복잡성을 더하며, 기후 변화로 인한 환경 변화와 지진 발생 사이에 예상치 못한 중요한 연관성을 강조합니다.

'세계의 지붕'으로 불리는 티베트 고원은 약 5천만 년 전부터 시작된 인도판과 유라시아판의 지속적인 충돌로 인해 지질학적으로 매우 활발한 지역입니다. 이 거대한 충돌은 지구 지각 내부에 엄청난 응력 축적을 가져왔고, 잠재적인 재활성화를 기다리는 고대 균열, 즉 단층의 광범위한 네트워크를 형성했습니다. 약 115,000년 전, 남부 티베트는 거대한 호수들의 고향이었으며, 일부는 200킬로미터(125마일) 이상 뻗어 있었습니다. 오늘날, 이 호수들은 상당히 작아졌으며, 예를 들어 남코 호수(남초 호수 또는 남 호수라고도 함)는 이제 겨우 약 75킬로미터(45마일) 길이입니다.

베이징 중국 지질과학원 연구원인 리춘루이(Chunrui Li)가 이끄는 지질학자 팀은 이 호수들에서 상당한 양의 물이 손실된 것이 지역 지질에 심각한 연쇄 효과를 미칠 수 있다고 가설을 세웠습니다. 그 근본 원리는 지각 균형 반동(isostatic rebound)과 관련이 있습니다. 이 고대 호수들과 같은 큰 수역은 지구 지각에 엄청난 무게를 가하여 효과적으로 아래로 누릅니다. 이 호수들이 마르기 시작하고 수량이 줄어들면, 이 상당한 하중이 제거됩니다. 결과적으로, 아래 지각은 천천히 다시 솟아오르기 시작하는데, 이는 화물을 내릴 때 물 위로 더 높이 떠오르는 무거운 배와 유사합니다. 이러한 느리고 점진적인 융기는 아래 지각 단층에 가해지는 응력 분포를 변경하여 잠재적으로 단층을 파괴 지점 너머로 밀어낼 수 있습니다.

이 가설을 조사하기 위해 연구원들은 지역 지질을 면밀히 분석하고 고대 호수 해안선을 매핑하여 시간이 지남에 따라 호수가 잃은 물의 양을 정확하게 정량화했습니다. 그런 다음 정교한 컴퓨터 모델을 사용하여 이러한 하중 제거에 대한 반응으로 지각이 얼마나 융기해야 하는지를 예측했습니다. 그들의 모델은 이러한 지각 반동이 인근 단층을 재활성화하기에 충분했을 것이라고 밝혔습니다. 팀의 분석에 따르면 115,000년에서 30,000년 전 사이에 남코 호수에서 물이 손실되면서 인근 단층에서 약 15미터(50피트)의 이동이 발생했습니다. 남코 호수에서 남쪽으로 약 100킬로미터(60마일) 떨어진 호수들은 같은 기간 동안 훨씬 더 많은 물 손실을 겪었고, 인접 단층에서 잠재적으로 최대 70미터(230피트)의 이동을 유발했습니다.

이러한 계산은 이 지역의 단층이 연평균 0.2~1.6밀리미터(0.008~0.06인치)의 움직임을 경험했음을 시사합니다. 이 속도는 캘리포니아의 샌안드레아스 단층이 연평균 약 20밀리미터(0.8인치)의 움직임을 기록하는 것(주로 심층 프로세스에 의해 구동됨)에 비해 미미해 보일 수 있지만, 티베트 연구는 상당한 단층 움직임이 지구 표면 또는 그 근처에서 발생하는 프로세스에 의해 크게 영향을 받을 수 있다는 설득력 있는 증거를 제공합니다.

연구에 참여하지 않은 런던대학교 지질학 부교수 매튜 폭스(Matthew Fox)는 라이브 사이언스(Live Science)에 보낸 이메일에서 다음과 같이 언급했습니다. "표면 프로세스는 고체 지구에 놀랍도록 강력한 영향을 미칠 수 있습니다. 지질학자들은 지형이나 지각 지역의 진화를 완전히 이해하기 위해서는 표면과 깊은 지구 프로세스 간의 이러한 연결을 고려해야 한다는 것을 점점 더 인식하고 있습니다."

그러나 이 현상이 호수가 마를 때마다 지진이 발생한다는 것을 의미하지는 않는다는 점을 명심하는 것이 중요합니다. 콜로라도 주립대학교 지질학 부교수 션 갈렌(Sean Gallen)은 이러한 지진은 호수가 아래 지각 활동으로 인해 이미 상당한 응력이 축적된 지각 위에 놓여 있는 지역에서만 발생할 가능성이 있다고 강조했습니다. 갈렌은 "지각 운동이 항상 동력입니다."라고 설명했습니다. "물 하중의 변화는 축적된 지각 응력이 시간이 지남에 따라 어떻게 방출되는지를 단순히 변경합니다."

응력 방출은 다른 표면 과정에 의해서도 영향을 받을 수 있습니다. 프랑스 렌대학교 지구과학 조교수 필립 스티어(Philippe Steer)는 심한 폭풍이 갑작스럽고 빠른 침식을 유발하여 지각의 일부에서 무거운 암석을 제거하고 융기하게 할 수 있다고 지적했습니다. 마찬가지로, 땅에서 많은 양의 암석이 채굴되는 채석장도 비슷한 효과를 가질 수 있습니다. 아마도 최근 지질 역사에서 가장 중요한 '하중 제거' 사건은 약 20,000년 전 마지막 빙하기와 관련이 있습니다. 당시 수 마일 두께의 거대한 빙상이 북미와 유라시아의 광대한 부분을 짓눌렀습니다. 이 이전 빙상 아래의 지각은 빙상이 후퇴한 지 수천 년이 지난 오늘날에도 여전히 반동하고 있습니다.

이러한 발전하는 이해는 또한 오랫동안 풀리지 않던 지질학적 미스터리, 즉 판 경계에서 수천 마일 떨어진 지각판 중앙에서 강력한 지진이 발생하는 현상에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 1811년과 1812년에 미국 중부 미시시피 강 계곡을 따라 발생한 규모 7 또는 8의 지진이 대표적인 예입니다. 한 가설은 이 지역의 고대 단층에 먼 지각 활동으로 인해 응력이 축적되었고, 그 후 빙상 융해와 뒤이은 지각 반동이 강력한 지진 형태로 이 응력을 방출하도록 촉발했다는 것입니다.

폭스가 적절하게 요약했듯이, "기후 변화가 지각 운동을 '야기'하지는 않지만, 지각 내의 응력 조건을 조절할 수 있습니다. 이는 미래의 위험 평가에서 고려해야 할 사항입니다." 이 연구는 빠르게 변화하는 지구 기후에서 지진 위험을 이해하기 위한 다학제적 접근 방식의 필요성을 강력히 강조하며, 과학자와 정책 입안자들이 지구 표면과 깊은 내부 사이의 복잡한 상호작용을 고려하도록 촉구합니다.

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