<사진. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

속력이 빠른 심발지진의 증거는?

과학자들이 지표면 근처의 단층대에서 파열되는 지진과 이를 일으키는 메커니즘을 더욱 알면서 더 흥미로운 지진 미스터리가 지하 깊은 곳에서 있음이 밝혀지고 있다.

캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스(UC San Diego, 이하 캘리포니아 대학교)의 스크립스 해양연구소(Scripps Institution of Oceanography) 과학자들은 심발지진(지표면으로 400킬로미터 보다 깊은 곳에서 파괴하는 지진)이 보통의 지진보다 매우 빠르게 지각을 파열시킬 수 있음을 보여주는 최초의 증거를 발견하고 있다. 이 발견은 지표면 근처에 타격을 가하는 급속 파괴 지진뿐만 아니라 심발지진 배후의 힘에 대한 새로운 단서를 지진학자들에게 제공한다.

이러한 이벤트가 연구된 사례는 소수이다. 지진으로 인한 파열이 지진 에너지의 S파보다 빠른 특성이 있는데 이 같은 초전단 지진(supershear earthquake)은 초속 4킬로미터 또는 그 이상의 속도로 파열시킨다.

국립과학재단이 지원한 연구가 최근 사이언스(Science) 저널에 보고됐다. 스크립스 해양연구소 지구물리학자인 종웬 잔(Zhongwen Zhan)과 피터 셔러(Peter Shearer), 캘리포니아 공과대학(Caltech) 동료들은 러시아 본토 앞바다의 오호츠크해(Sea of Okhotsk)에서 2013년 5월24일 발생한 진도 8.3 지진의 여진을 조사하는 한편, 지하 깊은 곳의 초전단 지진을 최초로 발견했다.

잔은 진도 6.7의 여진을 세부적으로 관측했다. 지진합동연구소(IRIS, Incorporated Research Institutions for Seismology) 컨소시엄에서 얻은 데이터를 분석한 잔은 세계 도처의 지진계 대부분은 유사한 기록을 남기며 모든 기록들은 진도 6.7 지진은 변칙적으로 단기간에 발생한다는 점에 주목했다. 그러나 지진 이벤트 지역에서 가장 가까운 러시아 캄차카 반도(Kamchatka Peninsula)의 지진계 1개는 다른 상황을 자세하게 설명한다.

데이터를 정밀하게 분석한 결과, 잔은 매우 심부인 지하 약 640킬로미터에서 여진으로 인한 파열뿐만 아니라 초속 8킬로미터라는 특별한 파열속도를 발견했는데 이는 그 깊이의 S파보다 50% 이상 빠르다.

캘리포니아 대학교 지구물리학 교수인 피터 셔러는 “진도 6.7 지진은 7~8초 지속되는 것으로 예상되지만 이 지진은 단지 2초만 지속됐다”면서 “이번 발견은 초전단 파열이 오직 천발지진에만 있다고 보고된 이후, 심발지진에서도 초전단파열이 발생함을 보여주는 명확한 최초의 사례”라고 전했다.

잔은 “이번 연구는 심발 지진이 왜 발생하는 지를 이해하는데 도움을 줄 것”이라면서 “지진 중 1/4은 지하 깊은 곳에서 발생하며 이들 중 일부는 꽤 크지만 왜 발생하는지는 여전히 이해하지 못하고 있다”고 밝혔다. 이러한 지진은 심발지진과 빠른 파열속도에 대해 새로운 관찰결과를 제공한다고 덧붙였다.

그는 새로운 정보가 초고속 지진과 이들이 지구 표면 근처의 단층대에 충격을 가할 가능성에 대해 시험하는데 유용할 것이라고 믿고 있다. 1994년 캘리포니아에서 발생한 노스리스(Northridge) 지진은 초전단 급은 아니지만 진도 6.7의 오호츠크해 여진에 필적하는 크기와 외형이다. 잔은 “노스리스 지진과 같은 천발지진이 초전단 지진이 되면 진동과 피해가 더욱 컸을 것”이라고 말했다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』http://mirian.kisti.re.kr