2. 지질 작용과 지진

완벽한 지구계 내에서 일어나는 복잡․다기(複雜多岐)한 지질 작용 가운데 근간이 되는 과정으로서는 우선 전 지구적 규모의 판구조 운동(板構造 運動, Global tectonic movement)과 이에 관련한 다양한 화성-변성-퇴적 작용을 손꼽을 수 있다.

지난 60년대 말 성립된 판구조론(板構造論, Plate tectonics) 및 최근에 제시되고 있는 수판구조론(水板構造論, Hydroplate tectonics)에 따르면 우리가 살고있는 이 땅[지각(地殼)]은 맨틀 위에 떠다니고 있다 하겠다(그림 4). 비유하자면 당밀(糖蜜)(맨틀)에 떠있는 코르크 조각(지각)을 연상해 볼 수 있다.

앞서 말한 바와 같이 지구는 피조된 이후 층상 구조 내의 구성 물질과 에너지가 순환․이동하는 과정인 이른 바 범 지구적 지질 작용을 계속하고 있다. 특히 지구 전체 질량의 약 7할을 차지하는 맨틀은 그 화학적 조성이 염기성 규산염으로서 대부분 소성체(塑性體, Plastic material)와 같은 역학적 거동을 나타내지만, 내부에 농집(濃集)된 방사성 원소의 붕괴열 및 지구 형성 당시부터 남아있던 열에너지(핵과 맨틀의 분화에 따른 위치 에너지)로 인하여 부분적으로 용융(熔融)되어 대류 운동을 일으키고 있다. 이에 따라 그 위에 놓여 있는 지각(탄성체)이 떠다니게 되면서[대륙 표이(大陸漂移)], 지각 내에는 지진(地震)-균열(龜裂)-단층(斷層)-습곡(褶曲)으로 대표되는 판구조 운동(板構造 運動)이 일어나게 된다.

이러한 판구조 운동의 결과로 대륙판(大陸板)들의 분기(分岐)-섭입-상호 충돌과 조산대(造山帶)의 형성, 조산 작용(造山作用)과 동력 변성 작용(Dynamic metamorphism), 조륙 운동(造陸 運動)과 광역 변성 작용(Regional metamorphism), 지각 하부-맨틀 상부 기원의 염기성 화성암류의 관입․분출과 접촉 변성 작용(Contact metamorphism), 이에 따른 대륙 지각의 비중 증가, 이어지는 대륙 지각 전체의 침강과 융기 및 해양 지각의 침강 등 전 지구적인 화성, 퇴적 및 변성 광상 형성 등과 같은 주요 지질 과정이 이뤄지게 된다.

이러한 판구조 운동에 의해 유발된 응력은 지각을 흔들게 되는데 이것이 지진이다. 열왕기를 비롯하여 성경에 여러 번 언급된 지진은 지표에서 맨틀 상부에 이르는 지구 층상 구조 내에서 매일 1,000～5,000회 정도 일어나고 있다. 리히터 규모 5.5 이상의 지진은 연평균 600여 회 정도 발생하며, 대개 느낄 수 없지만 지진계에 기록되는 리히터 규모 2.5 이하의 지진까지 포함하면 전 세계적으로는 한 해에 거의 100만 회에 이른다.

지진이 많이 발생하는 지역을 지진대라고 하고, 지진이 발생한 곳을 진원, 진원 바로 위에 있는 지표면의 점을 진앙이라 한다. 지진에 의해 지각(암반)이 가속도 운동을 하게되면 진앙 부근에 있는 극소수의 건축물 또는 구조물만이 심한 지진 피해를 면할 수 있을 뿐, 그 엄청난 에너지는 순간적이며 급속하게 (P파의 경우 3km/초 이상) 탄성 매질인 지각(암반)을 통과하여 광범한 면적에 걸쳐 파괴력을 전파하게 된다.

이러한 지진은 세계 전지역에서 고르게 발생하지 아니하고 그림 5에 나타낸 바와 같이 지판과 지판의 경계부(Plate boundary)에서 집중, 발생하고 있다. 전 세계 진앙의 분포 상황을 보면 지판이 분리되는 대서양 지역과 태평양 연안의 섭입대[攝入帶(Subduction zone) 또는 침강대 라고도 함, 밀도가 상대적으로 큰 해양 지각이 대륙 지각 밑으로 함입되는 지역], 히말라야-알프스 산맥 등 조산대 지역, 대양(大洋) 내의 해령(海嶺) 및 지판들이 서로 빗겨 가는 변환 단층대(變換斷層帶)를 따라서 진앙의 벨트들이 형성됨을 알 수 있다.

지진은 발생 원인에 따라 다음과 같이 나누어 볼 수 있다.

① 단층 지진 : 단층 생성 시 또는 이미 형성된 단층을 따라 새로운 파괴가 일어나면서 발생하는 지진. 예를 들면 1906년 산 안드레아스 단층을 따라 일어난 샌프란시스코 지진. 그 결과 산 안드레아스 단층면을 따라 연장 400km 이상에 이르는 지역에 새로운 단층이 형성되었고, 단층의 동측은 남쪽으로, 서측은 북쪽으로 이동하여 수평으로 약 7m 가량 어긋남.

② 화산 지진 : 화산이 폭발할 때나 지하에서 마그마가 유동할 때 발생하는 지진.

③ 심발 지진(맨틀內 지진) : 맨틀 상부 내 대류 속도의 차이에 따른 마찰이 생겨 국부적으로 응력이 축적, 지진이 발생하거나, 맨틀 구성 물질의 상태 변화에 따른 부피 변화와 마그마 상승 운동에 의해 발생하는 지진.

④ 함락 지진 : 석회암, 석고 또는 암염 등의 층리 내에 생긴 지하 공동의 붕괴에 의한 지진.

⑤ 인공 지진 : 지하 핵실험 또는 대규모 발파에 의한 지진.

아울러 지진의 발생 심도에 따라서는 아래와 같이 세 가지로 구분한다.

① 천발 지진 : 지하 70km 심도 內의 해구 가까이에서 발생하며, 대부분의 지진이 이에 속함.

② 중발 지진 : 암류대(巖流帶, 70～200km)를 포함한 지하 70～300km의 심도에서 지판들이 서로 충돌하는 연변부에서 발생.

③ 심발 지진 : 지진대 內 심도 300～700km의 내륙 지방에서 주로 발생되는 지진.

대규모 지진들의 발생 간격은 미국 캘리포니아 지역에서는 50～100년이나, 일본 열도와 알류산(Aleutian) 열도와 같은 지진 활성대(活性帶)에서는 이보다 짧은 것으로 보고되고 있다.

 3. 지진 해파의 발생

해저에서 구조 운동(構造 運動, Tectonic movement)은 그림 6에 보인 바와 같이 지판들의 분기와 섭입 및 상호 충돌 과정으로 구분해 볼 수 있다. 특히 이번 인도네시아 반다아체 지진 해파는 유라시아 지판(Sunda地板)과 호주․인도 지판(Burma地板)이 상호 충돌하는 경계부에서 발생한 지진에서 비롯되었다(그림 6-2).

인도양저에서의 구조 운동에 의하여 호주․인도 지판이 미끄러져 들어감에 따라 위쪽의 유라시아 지판은 휨을 받게 되고, 그 내부에는 응력이 생기게 된다. 응력이 계속 증가되어 한계점에 이르게 되면 파괴가 일어나게 되는데(이를 단층 운동이라 함), 이때 지판의 흔들림 곧 지진이 발생한다.