지구는 천천히 대륙을 아래에서 벗겨내어 바다 화산을 활성화하고 있습니다.

대륙이 아래에서부터 천천히 떨어져 나가면서, 지각 경계에서 멀리 떨어진 곳에서도 화산 활동을 촉진하는 해양 맨틀 깊숙이 조각들이 밀려들어 갑니다. 인도양을 따라 추적되는 이 새로운 과정은 과학자들이 지구의 숨겨진 지질학적 엔진을 이해하는 방식을 새롭게 정의합니다. 출처: Shutterstock

지구과학자들은 지구 표면 아래에서 바다의 화산 활동을 촉진하는 느리고 놀라운 과정을 발견했습니다.

사우스햄튼 대학교 연구진은 대륙 조각들이 아래에서 점차 벗겨져 해양 맨틀(해저 아래 뜨겁고 대부분 고체로 이루어진 층)로 끌려들어가는 것을 발견했습니다. 이 맨틀은 천천히 순환하는 해저면 아래에 위치합니다. 이 대륙 물질은 수천만 년 동안 화산 폭발의 원동력이 될 수 있습니다.

이번 발견은 오랜 지질학적 수수께끼를 해결합니다. 즉, 지각판 경계에서 멀리 떨어진 특정 해양 섬들이 광활한 바다 한가운데에 위치함에도 불구하고 왜 대륙과 분명히 유사한 화학적 특징을 가지고 있는가 하는 것입니다.

Nature Geoscience 에 게재된 이 연구는 사우스햄튼 대학, 포츠담에 있는 GFZ 헬름홀츠 지구과학 센터, 포츠담 대학, 퀸스 대학(캐나다), 스완지 대학의 국제 팀에 의해 수행되었습니다.

맨틀 깊숙한 곳에 있는 고대 화학적 단서

인도양 북동부에 있는 크리스마스 섬과 같은 해양 섬들은 일반적으로 대륙에서 유래하는 특정 "강화된" 원소들의 농도가 비정상적으로 높은 경우가 많습니다. 과학자들은 이러한 혼합 과정을 지구 깊은 곳에서 나온 오래된 재활용 재료들을 케이크 믹서에 넣고 섞는 동작에 비유했습니다.

수년 동안 지질학자들은 이러한 풍부한 원소가 지각판이 침강할 때 맨틀로 끌려 들어간 해저 퇴적물이나 맨틀 플룸이라고 알려진 뜨거운 암석 기둥에서 유래했다고 추정했습니다.

그러나 이러한 설명에는 한계가 있습니다. 일부 화산 지역은 재순환 지각의 증거가 부족하고, 다른 화산 지역은 너무 얕고 차가워서 깊은 맨틀 플룸에 의해 움직였다고 보기 어렵습니다.

"우리는 수십 년 전부터 바다 아래 맨틀의 일부가 이상하게 오염된 것처럼 보인다는 사실을 알고 있었습니다. 마치 고대 대륙의 조각들이 그곳에 어떻게든 흘러들어 온 것처럼 말이죠."라고 사우샘프턴 대학교 지구과학 교수이자 이 연구의 주저자인 토마스 거넌은 말했습니다. "하지만 그 모든 대륙 물질이 어떻게 그곳에 도달했는지는 아직 충분히 설명하지 못했습니다."

대륙은 아래에서부터 벗겨지고 있습니다

연구자들은 새로운 메커니즘을 제안했습니다. 대륙은 표면에서 갈라질 뿐만 아니라 아래에서도 벗겨지며, 과학자들이 한때 가능하다고 생각했던 것보다 훨씬 더 먼 거리까지 벗겨진다는 것입니다.

이를 테스트하기 위해 연구팀은 지각 운동에 의해 맨틀과 대륙 지각이 늘어날 때 어떻게 행동하는지 재현하는 컴퓨터 시뮬레이션을 구축했습니다.

연구 결과에 따르면 대륙이 갈라지기 시작하면 지구 깊숙한 곳의 강력한 응력이 느리게 움직이는 "맨틀파"를 유발합니다. 이 맨틀파는 150~200km 깊이의 대륙 바닥을 따라 이동하며, 깊은 뿌리에 있는 물질을 파괴하고 점차 벗겨냅니다.

이 과정은 엄청나게 느린 속도로 진행됩니다. 달팽이 속도의 약 백만 분의 일 정도입니다. 시간이 지남에 따라 이렇게 분리된 조각들은 1,000km 이상 옆으로 이동해 해양 맨틀로 들어가 수천만 년 동안 화산 활동을 촉진합니다.

포츠담 GFZ의 공동 저자인 사샤 브룬 교수는 "대륙이 분리된 후에도 맨틀은 오랫동안 대륙 분리의 영향을 받고 있다는 것을 발견했습니다. 새로운 해양 분지가 형성될 때 이 시스템은 멈추지 않습니다. 맨틀은 계속해서 움직이고, 재편되고, 풍부한 물질을 원래 위치에서 멀리 떨어진 곳으로 운반합니다."라고 설명했습니다.

인도양의 단서

연구팀은 모델을 뒷받침하기 위해 인도양 해산 지방과 같은 지역의 화학적, 지질학적 데이터를 분석했습니다. 인도양 해산 지방은 1억 년 전 초대륙 곤드와나가 분열된 후 나타난 화산 지대로,

연구 결과에 따르면 곤드와나 대륙이 분리된 직후, 대륙 물질이 비정상적으로 풍부한 마그마 펄스가 표면으로 분출되었습니다. 시간이 지남에 따라 대륙 아래에서 물질 흐름이 감소함에 따라 이러한 화학적 특징은 점차 약해졌습니다. 특히, 이 현상은 깊은 맨틀 플룸 없이 발생했으며, 이는 이러한 화산 활동의 기원에 대한 오랜 가설에 의문을 제기합니다.

거넌 교수는 이렇게 덧붙였습니다. "맨틀 플룸의 가능성을 배제하는 것은 아니지만, 이 발견은 지구 맨틀의 구성을 형성하는 완전히 새로운 메커니즘을 시사합니다. 맨틀파는 대륙 물질을 해양 맨틀 깊숙이 운반하여 대륙이 분리된 후에도 오랫동안 지속되는 화학적 흔적을 남길 수 있습니다."

이 연구는 또한 이처럼 느리게 회전하는 맨틀파가 대륙 깊숙한 곳에 극적인 영향을 미칠 수 있음을 보여준 연구팀의 이전 연구를 바탕으로 합니다. 이전 연구들은 이러한 파동이 다이아몬드 분출을 촉발하고 심지어 지각 경계에서 수천 킬로미터 떨어진 곳의 지형을 변화시킬 수도 있음을 시사합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251112011806.htm