지진이 형성되는 방식: 판 구조론, 응력, 지진파 설명

지구의 지각은 움직이는 퍼즐

미국지질조사소(USGS)에 따르면, 지구의 외층은 퍼즐처럼 함께 맞는 판구조라고 불리는 큰 조각들로 나뉘어 있습니다. 이러한 판들은 끊임없이 천천히 움직이고 있으며, 서로 옆으로, 위로 또는 아래로 미끄러지고 있습니다. 행성의 대부분의 지진은 이러한 판들이 만나는 경계에서 발생하는데, 그 이유는 지각의 균열인 단층이 집중되어 있기 때문입니다.

판 자체는 거의 부드럽게 움직이지 않습니다. USGS는 단층의 가장자리에서의 마찰이 판의 나머지가 계속 움직이는 동안에도 바위를 고착시킨다고 설명합니다. 이러한 불일치는 모든 판구조 지진의 시작점입니다.

단층을 따라 응력이 어떻게 축적되는가

단층이 마찰에 의해 잠겨 있는 동안, 주변 지각은 장력 아래의 스프링처럼 탄성적으로 휘어지고 변형됩니다. USGS에 따르면, 이 응력은 단층이 잠겨 있는 동안 암석에 축적됩니다. 단층이 잠겨 있는 시간이 길수록 더 많은 변형이 축적됩니다. 이는 일부 지역에서는 수년에 걸쳐 또는 다른 지역에서는 수 세기에 걸쳐 발생할 수 있습니다.

USGS는 이 과정의 실제 예로 캘리포니아의 샌안드레아스 단층을 제시합니다. 태평양 판은 북미 판에 상대적으로 북서쪽으로 매년 약 2인치(약 5cm) 이동하며, USGS에 따르면 단층 자체는 650마일 이상(약 1,050km)으로 뻗어 있으며 10마일 이상(16km) 깊이까지 확장됩니다. 일부 구간을 따라 판들은 꾸준히 미끄러지며 자주 작은 지진을 발생시키고, 다른 구간에서는 오랫동안 잠겨 있으며, 결국 큰 지진에서 방출되는 응력을 축적합니다.

파열의 순간: 진원과 진앙

축적된 응력이 마침내 단층을 함께 유지하는 마찰을 초과하면, 암석이 파열되고 축적된 에너지를 지진파로 외부에 방출합니다. USGS에 따르면, 지진이 시작되는 지하의 점은 진원이고, 그 위의 지표면의 점은 진앙이며, 이는 일반적으로 뉴스 보도에서 보도되는 위치입니다.

USGS는 전진(前震)이라고 불리는 더 작은 지진이 주요 파열보다 앞설 수 있다고 지적하며, 여진(餘震)은 같은 단층을 따른 더 작은 지진이며 주변 지각이 새로운 응력 분포에 조정되면서 수일에서 수년 후까지 계속될 수 있습니다.

방출된 에너지가 어떻게 이동하는가: 지진파

진원에서 방출된 에너지는 여러 가지 개별 파 유형으로 외부로 확산되며, 각각 다른 속도와 거동을 가집니다. USGS는 확산 패턴을 연못의 물결에 비유하며, 캘텍의 과학 교환은 파동을 두 가지 광범위한 클래스로 분류합니다: 지구의 내부를 이동하는 실체파와 지면을 따라 이동하는 표면파입니다.

USGS는 P파/S파의 간격을 번개를 본 후 천둥소리를 듣는 지연에 비유합니다. 지진 관측소에서의 두 도착 간의 시간이 클수록, 지진은 더 멀리 떨어져 있었습니다. 캘텍은 표면파(러브파와 레일리파)가 마지막에 도착하지만 일반적으로 가장 파괴적이라고 지적합니다. 건물과 인프라가 위치한 표면 근처에서 더 많은 에너지를 운반하기 때문입니다.

지진이 어디서 얼마나 깊이 발생하는가

USGS는 지진이 지각 또는 상부 맨틀 내에서 지표면에서 약 800킬로미터(약 500마일)까지의 깊이 범위에서 발생한다고 명시합니다. 캘텍의 과학 교환은 세계에서 가장 큰 지진의 약 80%가 '불의 반지'라고 불리는 환태평양 지진대를 따라 발생한다고 보도하며, 이는 태평양 주변의 판 경계를 추적합니다.

모든 지진이 판구조 기원인 것은 아닙니다. 캘텍의 과학 교환은 화산 지진, 붕괴 지진, 폭발 관련 지진도 인정된 범주로 나열하며, 프래킹이나 폐수 처리와 같은 활동이 일부 지역에서 더 작은 유도 지진 사건과 연결되었을 수 있음을 주의합니다.

과학자들이 무슨 일이 일어났는지 어떻게 측정하는가

단층은 일반적으로 직접 관찰하기에는 너무 깊기 때문에, USGS는 지진학자가 대신 지진계 기록에 의존한다고 설명합니다. 지진계의 짧고 물결 모양의 선은 작은 지진을 나타내고, 길고 물결 모양의 선은 더 큰 지진을 나타냅니다. 물결의 길이는 파열된 단층의 크기와 관련이 있으며, 그 진폭은 바위가 얼마나 미끄러졌는지와 관련이 있습니다.

• 지진은 잠긴 단층의 응력이 그것을 보유하고 있는 마찰을 극복할 때 시작됩니다(USGS).
• 진원은 파열의 지하점이고, 진앙은 그 위의 지표면의 점입니다(USGS).
• P파는 먼저 도착하고 이동 방향으로 암석을 압축합니다. S파는 두 번째로 도착하고 고체를 통해서만 이동합니다(USGS, 캘텍).
• 표면파(러브파와 레일리파)는 마지막에 도착하지만 일반적으로 가장 구조적 피해를 유발합니다(캘텍).
• 가장 큰 지진의 약 80%는 환태평양 지진대를 따라 발생합니다(캘텍).