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해양 지각

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지구의 해양 지각 지도. 색상은 지각의 나이를 나타낸다. 밝은 색은 젊으며 어두운 색은 오래된 지각을 나타낸다. 선은 판 경계를 나타낸다.
지구 상부 맨틀의 대륙 지각과 해양 지각

해양 지각(海洋 地殼, Oceanic crust)은 판의 해양 부분 중 최상층이다. 해양 지각은 베개 용암과 암맥 복합체로 구성된 상부 해양 지각과 트로크톨라이트, 반려암 및 초고철질 집적암으로 구성된 하부 해양 지각으로 이루어져 있다.[1][2] 이 지각은 맨틀의 단단한 최상층 위에 놓여 있다. 지각과 단단한 상부 맨틀층이 합쳐져 해양 암석권을 구성한다.

해양 지각은 주로 철과 마그네슘이 풍부한 고철질 암석, 즉 시마로 구성되어 있다. 이는 대륙 지각, 즉 시알보다 얇으며, 일반적으로 두께가 10 km 미만이다. 그러나 밀도는 더 높아서 입방 센티미터당 약 3.0 그램의 평균 밀도를 가지는 반면, 대륙 지각은 입방 센티미터당 약 2.7그램의 밀도를 가진다.[3]

지각의 가장 위쪽은 판 아래 맨틀 물질에서 유래한 마그마가 냉각된 결과이다. 마그마는 확장 중심부로 주입되는데, 이 중심부는 주로 이전 주입에서 유래한 부분적으로 고화된 결정 머쉬로 구성되며, 상부의 베개 용암을 공급하는 시트상 암맥군의 원천이 되는 마그마 렌즈를 형성한다.[4] 용암이 냉각되면 대부분 해수와 합쳐져 화학적으로 변형된다.[5] 이러한 분출은 주로 해령에서 발생하지만, 산재된 열점에서도, 그리고 드물지만 강력한 범람 현무암 분출로도 발생한다. 그러나 대부분의 마그마는 결정화되어 깊은 곳, 즉 하부 해양 지각 내에서 결정화된다. 그곳에서 새로 관입된 마그마는 기존의 결정머쉬와 암석과 섞여 반응할 수 있다.[6]

구성

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 암석권 § 해양 암석권 문서를 참고하십시오.

해양 지각의 완전한 단면이 아직 시추되지 않았지만, 지질학자는 해저를 이해하는 데 도움이 되는 몇 가지 증거를 가지고 있다. 구성 추정은 오피오라이트(대륙으로 융기하여 보존된 해양 지각 부분) 분석, 해양 지각의 지진 구조와 알려진 암석 유형의 지진 속도 실험실 측정치 비교, 잠수정, 준설(특히 해령 정상부와 변환 단층에서) 및 시추를 통해 해저에서 회수된 샘플을 기반으로 한다.[7] 해양 지각은 대륙 지각보다 훨씬 단순하며 일반적으로 세 개의 층으로 나눌 수 있다.[8] 광물물리 실험에 따르면, 하부 맨틀 압력에서 해양 지각은 주변 맨틀보다 밀도가 높아진다.[9]

  • 제1층은 평균 두께가 0.4km이다. 이는 미고결 또는 반고결 퇴적물로 구성되며, 보통 해령 근처에서는 얇거나 심지어 존재하지 않지만, 해령에서 멀어질수록 두꺼워진다.[10] 대륙 경계 근처의 퇴적물은 육성, 즉 육지에서 유래한 반면, 심해 퇴적물은 주로 탄산염과 규산염으로 이루어진 미세한 해양 생물의 껍데기로 구성되거나, 화산재와 탁류에 의해 운반된 퇴적물로 구성된다.[11]
  • 제2층은 두 부분으로 나눌 수 있다. 제2A층은 두께 0.5km의 최상부 화산층으로, 유리질에서 미정질 현무암으로 구성되며, 보통 베개 용암 형태이다. 제2B층은 두께 1.5km의 휘록암 암맥으로 구성된 층이다.[12]
  • 제3층은 표면 아래에서 마그마가 서서히 냉각되어 형성되며, 조립질 반려암과 집적암 초고철질 암석으로 구성된다.[13] 이 층은 두께가 거의 5km로 해양 지각 부피의 3분의 2 이상을 차지한다.[14]

지구화학

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해저의 가장 많은 화산암은 칼륨 함량이 낮은 솔레아이트 마그마에서 유래한 해령 현무암이다. 이 암석은 대형 이온 친석 원소 (LILE), 경희토류 원소 (LREE), 휘발성 원소 및 기타 고도로 비호환성 원소의 농도가 낮다. 비호환성 원소가 풍부한 현무암도 발견될 수 있지만, 이들은 드물며 갈라파고스 제도, 아소르스 제도 및 아이슬란드 주변과 같은 해령 열점과 관련되어 있다.[15]

신원생대 10억 년 전에는 세계 해양 지각이 현재 지각보다 더 고철질이었다. 지각의 고철질 특성은 지각의 변형된 부분에 더 많은 양의 물 분자(OH)가 저장될 수 있음을 의미했다. 섭입대에서 이 고철질 지각은 일반적인 청편암상에서 녹색편암으로 변성되기 쉬웠다.[16]

생애 주기

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해양 지각은 해령에서 끊임없이 생성된다. 이 해령에서 대륙판이 발산함에 따라 마그마가 상부 맨틀과 지각으로 상승한다. 대륙판이 해령에서 멀어짐에 따라 새로 형성된 암석은 냉각되고 점차 그 위에 퇴적물이 쌓이기 시작한다. 가장 젊은 해양암은 해령에 있으며, 해령에서 멀어질수록 점차 나이가 많아진다.[17]

맨틀이 상승하면 압력이 감소하고 고상선을 가로지르면서 냉각되고 녹는다. 생성되는 용융물의 양은 맨틀이 상승할 때의 온도에만 의존한다. 따라서 대부분의 해양 지각은 두께가 동일하다(7±1km). 매우 느리게 확장하는 해령(반확장 속도 1cm/년 미만)은 더 얇은 지각(두께 4~5 km)을 생성하는데, 이는 맨틀이 상승하면서 냉각될 기회가 있고, 따라서 더 얕은 깊이에서 고상선을 가로질러 녹기 때문에 더 적은 용융물과 더 얇은 지각을 생성하기 때문이다. 이에 대한 예로는 북극해 아래의 가켈 해령이 있다. 평균보다 두꺼운 지각은 맨틀 플룸 위에 존재하는데, 이는 맨틀이 더 뜨겁고 따라서 더 깊은 깊이에서 고상선을 가로질러 녹기 때문에 더 많은 용융물과 더 두꺼운 지각을 생성하기 때문이다. 이에 대한 예로는 두께가 약 20km인 아이슬란드가 있다.[18]

해양 지각의 나이는 암석권의 (열적) 두께를 추정하는 데 사용될 수 있는데, 젊은 해양 지각은 아래 맨틀을 냉각시킬 충분한 시간이 없었지만, 오래된 해양 지각은 아래에 더 두꺼운 맨틀 암석권을 가지고 있다.[19] 해양 암석권은 수렴 경계라고 알려진 곳에서 섭입한다. 이러한 경계는 한 판의 해양 암석권과 다른 판의 해양 암석권 사이에 존재하거나, 한 판의 해양 암석권과 다른 판의 대륙 암석권 사이에 존재할 수 있다. 두 번째 상황에서는 대륙 암석권이 밀도가 낮기 때문에 해양 암석권이 항상 섭입한다. 섭입 과정은 오래된 해양 암석권을 소모하므로 해양 지각은 2억 년보다 오래된 경우가 거의 없다.[20] 해양 지각의 반복적인 생성과 소멸을 통해 초대륙이 형성되고 파괴되는 과정을 윌슨 주기라고 한다.

가장 오래된 대규모 해양 지각은 서부 태평양과 북서부 대서양에 있으며, 둘 다 약 1억 8천만 년에서 2억 년 정도 되었다. 그러나 지중해 동부의 일부는 약 2억 7천만 년에서 3억 4천만 년 정도 된 훨씬 오래된 테티스해의 잔해일 수 있다.[21][22][23]

자기 이상

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 이 부분의 본문은 해저확장설입니다.

해양 지각은 해령과 평행하게 정렬된 자기선 패턴을 현무암에 고정된 채로 보여준다. 해령에서 대칭적인 양의 자기선과 음의 자기선 패턴이 방출된다.[24] 새로운 암석은 해령의 마그마에서 형성되고, 해저는 이 지점에서부터 확장된다. 마그마가 냉각되어 암석을 형성할 때, 그 자기 극성은 당시 지구의 자기 극의 현재 위치와 정렬된다. 새로운 마그마는 오래된 냉각된 마그마를 해령에서 멀어지게 밀어낸다. 이 과정은 교번하는 자기 극성을 가진 해양 지각의 평행한 부분들을 초래한다.

같이 보기

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각주

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  1. ↑ Gillis et al. (2014). Primitive layered gabbros from fast-spreading lower oceanic crust. Nature 505, 204-208
  2. ↑ Pirajno F. (2013). 《Ore Deposits and Mantle Plumes》. Springer. 11쪽. ISBN 9789401725026. 
  3. ↑ Rogers, N. 편집 (2008). 《An Introduction to Our Dynamic Planet》. 케임브리지 대학교 출판부 and The Open University. 19쪽. ISBN 978-0-521-49424-3. 
  4. ↑ Sinton J.M.; Detrick R.S. (1992). 《Mid-ocean ridge magma chambers》. 《Journal of Geophysical Research》 97. 197–216쪽. Bibcode:1992JGR....97..197S. doi:10.1029/91JB02508. 
  5. ↑ H. Elderfield (2006). The Oceans and Marine Geochemistry. Elsevier. pp. 182–. ISBN 978-0-08-045101-5.
  6. ↑ Lissenberg, C. J., MacLeod, C. J., Horward, K. A., and Godard, M. (2013). Pervasive reactive melt migration through fast-spreading lower oceanic crust (Hess Deep, equatorial Pacific Ocean). Earth Planet. Sci. Lett. 361, 436–447. doi:10.1016/j.epsl.2012.11.012
  7. ↑ Kodaira, S., Noguchi, N., Takahashi, N., Ishizuka, O., & Kaneda, Y. (2010). Evolution from fore‐arc oceanic crust to island arc crust: A seismic study along the Izu‐Bonin fore arc. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 115(B9), N/a.
  8. ↑ Hansteen, Thor H; Troll, Valentin R (2003년 2월 14일). 《Oxygen isotope composition of xenoliths from the oceanic crust and volcanic edifice beneath Gran Canaria (Canary Islands): consequences for crustal contamination of ascending magmas》 (영어). 《Chemical Geology》 193. 181–193쪽. Bibcode:2003ChGeo.193..181H. doi:10.1016/S0009-2541(02)00325-X. ISSN 0009-2541. 
  9. ↑ Li, M., & McNamara, A. (2013). The difficulty for subducted oceanic crust to accumulate at the Earth's core‐mantle boundary. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118(4), 1807-1816.
  10. ↑ Peter Laznicka (2 September 2010). Giant Metallic Deposits: Future Sources of Industrial Metals. Springer Science & Business Media. pp. 82–. ISBN 978-3-642-12405-1.
  11. ↑ D. R. Bowes (1989) The Encyclopedia of Igneous and Metamorphic Petrology, Van Nostrand Reinhold ISBN 0-442-20623-2
  12. ↑ Yildirim Dilek (1 January 2000). Ophiolites and Oceanic Crust: New Insights from Field Studies and the Ocean Drilling Program. Geological Society of America. pp. 506–. ISBN 978-0-8137-2349-5.
  13. ↑ Gillis et al (2014). Primitive layered gabbros from fast-spreading lower oceanic crust. Nature 505, 204-208
  14. ↑ Jon Erickson (14 May 2014). Plate Tectonics: Unraveling the Mysteries of the Earth. Infobase Publishing. pp. 83–. ISBN 978-1-4381-0968-8.
  15. ↑ Clare P. Marshall, Rhodes W. Fairbridge (1999) Encyclopedia of Geochemistry, Kluwer Academic Publishers ISBN 0-412-75500-9
  16. ↑ Palin, Richard M.; White, Richard W. (2016). 《Emergence of blueschists on Earth linked to secular changes in oceanic crust composition》. 《Nature Geoscience》 9. 60쪽. Bibcode:2016NatGe...9...60P. doi:10.1038/ngeo2605. S2CID 130847333. 
  17. ↑ “Understanding plate motions [This Dynamic Earth, USGS]”. United States Geological Survey. 2017년 4월 16일에 확인함. 
  18. ↑ C.M.R. Fowler (2005) The Solid Earth (2nd Ed.), Cambridge University Press ISBN 0-521-89307-0
  19. ↑ McKenzie, Dan; Jackson, James; Priestley, Keith (May 2005). 《Thermal structure of oceanic and continental lithosphere》. 《Earth and Planetary Science Letters》 233. 337–349쪽. doi:10.1016/j.epsl.2005.02.005. 
  20. ↑ Condie, K.C. 1997. Plate Tectonics and Crustal Evolution (4th Edition). 288 page, Butterworth-Heinemann Ltd.
  21. ↑ Müller, R. Dietmar (April 2008). 《Age, spreading rates, and spreading asymmetry of the world's ocean crust》. 《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》 9. Q04006쪽. Bibcode:2008GGG.....9.4006M. doi:10.1029/2007GC001743. S2CID 15960331. 
  22. ↑ Benson, Emily (2016년 8월 15일). “World's oldest ocean crust dates back to ancient supercontinent”. 《뉴 사이언티스트》. 2016년 9월 11일에 확인함. 
  23. ↑ “Researcher uncovers 340 million year-old oceanic crust in the Mediterranean Sea using magnetic data”. 《Science Daily》. 2016년 8월 15일. 2016년 9월 11일에 확인함. 
  24. ↑ Pitman, W. C.; Herron, E. M.; Heirtzler, J. R. (1968년 3월 15일). 《Magnetic anomalies in the Pacific and sea floor spreading》 (영어). 《Journal of Geophysical Research》 73. 2069–2085쪽. Bibcode:1968JGR....73.2069P. doi:10.1029/JB073i006p02069. ISSN 2156-2202. 

참고 문헌

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