과학자들은 칠레 지진이 그토록 강렬했던 충격적인 이유를 방금 발견했습니다.

칠레 지진은 과학적 가정을 산산이 조각내며 지구 아래에 숨겨진 폭주하는 힘을 드러냈습니다. 출처: Shutterstock

2024년 7월, 칠레 칼라마에서 규모 7.4의 지진이 발생하여 건물이 파손되고 정전이 발생했습니다.

칠레는 역사상 가장 강력한 지진을 포함하여 격렬한 지진을 겪어 왔습니다. 1960년 칠레 중부를 강타한 규모 9.5의 거대지진(megathrust)은 쓰나미를 일으켜 1,000명에서 6,000명의 목숨을 앗아갔습니다. 그러나 칼라마 지진은 칠레를 비롯한 전 세계에서 가장 파괴적인 사건과 일반적으로 연관되는 거대지진과는 달랐습니다.

거대지진은 비교적 얕은 깊이에서 발생합니다. 그러나 칼라마 지진은 훨씬 더 깊은 지하, 지표면 아래 125km 지점, 지각판 내부에서 발생했습니다.

이처럼 깊은 지진은 보통 지표면에서 훨씬 더 약한 진동을 발생시킵니다. 그러나 칼라마의 경우, 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스 연구진이 발견한 일련의 사건들이 지진의 강도를 더욱 강화하는 데 기여했습니다. 최근 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 에 게재된 연구에서 연구진은 지진의 강도를 증가시킨 새롭게 발견된 일련의 사건들을 설명합니다.

이번 연구 결과는 강력한 지진의 배후에 있는 지각 변동을 설명하는 데 도움이 될 뿐만 아니라, 향후 지진 위험 평가에도 영향을 미칩니다.

"칠레 지진은 일반적으로 중진원에서 발생하는 지진보다 더 큰 진동을 일으키고 있으며, 매우 파괴적일 수 있습니다."라고 이 연구의 주저자이자 텍사스대 지구과학대학원 연구 조교수인 제 지아는 말했습니다. "저희의 목표는 이러한 지진이 어떻게 발생하는지 더 자세히 알아내어, 저희 연구가 비상 대응 및 장기 계획 수립에 도움이 될 수 있도록 하는 것입니다."

칼라마 지진과 같은 중진원 지진은 오랫동안 암석이 건조해지면서 압력이 증가하여 발생하는 것으로 여겨져 왔습니다. 이 현상을 "탈수 취성(dehydration embrittlement)"이라고 합니다. 이 과정은 섭입하는 지각판이 지구의 뜨거운 내부로 파고들 때 발생하며, 증가된 열과 압력으로 인해 암석 내 광물에서 물이 빠져나갑니다. 탈수된 암석은 약해지고 균열이 발생하여 파열로 이어질 수 있으며, 이는 슬래브에서 지진을 유발합니다.

이러한 탈수 과정은 일반적으로 온도가 섭씨 650도를 넘으면 중단되는 것으로 여겨집니다. 그러나 연구진에 따르면 칼라마 지진이 이처럼 강력했던 이유는 이 한계를 넘어 "열 활주로"라는 두 번째 메커니즘을 통해 50km 더 깊은 더 뜨거운 지대로 진입했기 때문입니다. 이는 초기 활주로에서 발생하는 엄청난 마찰로 인해 파열 끝부분에 많은 열이 발생하고, 이는 주변 물질을 약화시켜 파열을 앞으로 밀어냅니다.

잭슨 스쿨 산하 연구기관인 텍사스 대학교 지구물리학 연구소(UTIG) 소속인 지아 박사는 "중진원 지진이 기존의 가정을 깨고 차가운 지층에서 매우 뜨거운 지층으로 파열되어 훨씬 빠른 속도로 이동하는 것을 처음 목격했습니다."라고 말했습니다. "이는 지진 발생 메커니즘이 탈수 취성에서 열 폭주로 바뀌었음을 시사합니다."

지진의 변형 양상과 파열 범위를 파악하기 위해 텍사스 대학교 연구팀은 칠레 및 미국 연구진과 협력하여 다양한 유형의 분석을 통합했습니다. 여기에는 파열의 전파 및 속도를 포착한 칠레 지진 데이터 분석, 단층 이동 경로를 측정하기 위한 GPS(Global Navigation Satellite System)의 위치 데이터 분석, 그리고 지진이 발생한 지역의 온도와 성분을 추정하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션이 포함되었습니다.

"칠레에서 또 다른 대지진이 발생할 가능성이 있다는 사실이 지진 연구와 여러 지진계 및 측지 관측소의 배치를 촉진하여 지진을 모니터링하고 해당 지역의 지각이 어떻게 변형되는지 파악하게 되었습니다."라고 이 연구의 공동 저자이자 잭슨 스쿨 지구 및 행성 과학과 교수이자 UTIG의 선임 연구 과학자인 토르스텐 베커가 말했습니다.

베커와 지아는 지진이 다양한 깊이에서 어떻게 발생하는지에 대해 더 많이 알면 미래에 발생할 수 있는 지진의 규모와 특성을 제어하는 ​​요인을 이해하는 데 도움이 될 수 있으며, 이를 통해 흔들림의 정도를 예측하고 인프라 계획, 조기 경보 시스템, 신속 대응 시스템을 구축하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.

이 연구는 국립과학재단(National Science Foundation), 칠레 ANID(Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo), UC 공개 종자 기금, 중앙 대학을 위한 기초 연구 기금 및 텍사스 대학 지구물리학 연구소의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251002074005.htm