지진은 지구 외층의 거동의 일부이며, 무작위적이거나 예측할 수 없는 이상 현상이 아닙니다. 미국지질조사소(USGS)에 따르면, 행성의 지각은 큰 조각들로 나뉘어 있으며, 이를 판(판 구조)이라고 부릅니다. 이들은 천천히 이동하고 서로 지나가며 충돌합니다. 대부분의 지진은 이러한 판의 경계에 위치하거나 그 근처에 위치한 암석의 균열인 단층을 따라 발생합니다.
실제로 지하에서 무엇이 일어나는가
USGS는 이 과정을 탄성 반발이라고 알려진 3단계 메커니즘으로 설명합니다. 첫째, 판구조판이 이동함에 따라 단층의 거친, 고르지 않은 가장자리가 서로 고착되지만 판의 나머지 부분은 계속 이동하므로 주변 암석에 응력과 에너지가 축적됩니다. 둘째, 축적된 힘이 결국 단층의 가장자리를 잡고 있는 마찰력을 초과하면 암석이 갑자기 미끄러집니다. 셋째, 축적된 에너지가 지진파로 바깥쪽으로 방출되어 지면이 흔들리게 됩니다. 이것이 사람들이 느끼는 지진입니다.
지진 활동은 종종 연속적으로 발생합니다. USGS는 전진이라고 불리는 더 작은 진동이 더 큰 본진을 선행할 수 있다고 지적하지만, 이들은 사후에만 전진으로 식별됩니다. 또한 본진을 따르는 더 작은 지진인 여진은 수주, 수개월 또는 수년 동안 계속될 수 있습니다. 이러한 메커니즘의 이해에도 불구하고 USGS는 과학자들이 지진이 발생할 가능성이 있는 지역에서조차 지진이 언제 발생할지 예측할 수 없다고 명확히 말합니다.
3가지 유형의 판의 경계, 3가지 유형의 지진
판구조판은 3가지 서로 다른 방식으로 상호작용하며, 각각은 서로 다른 지진 패턴을 생성합니다. 이는 NOAA 해양 탐사와 USGS에 따릅니다. 발산 경계에서는 판이 떨어져 나가고 마그마가 올라와 새로운 해양 지각을 형성합니다. 이곳에서는 지진이 일반적이며 중앙 대서양 해령이 그 예입니다. 수렴 경계에서는 판이 충돌하며 종종 하나가 다른 하나 아래로 미끄러져 강력한 지진이 산맥, 심해 해구 및 화산 사슬과 함께 발생하며, 이 패턴은 태평양 화환 주변에서 볼 수 있습니다. 변환 경계에서는 판이 옆으로 미끄러지며 지각을 생성하거나 파괴하지 않으면서 마찰을 통해 지진을 생성합니다. 캘리포니아의 샌안드레아스 단층이 표준 예입니다.
지진학자들이 지진을 어떻게 기록하고 규모를 측정하는가
지진은 전 지구적 지진 관측망을 통해 감지됩니다. 각 관측소는 자신의 위치에서 지반 운동을 측정합니다. USGS에 따르면 핵심 장비는 지진계입니다. 일반적으로 진자 또는 스프링에 장착된 질량입니다. 이는 지진계 내부에 들어 있으며 암석이 미끄러지고 에너지가 진원에서 외부로 파동으로 방사될 때의 진동을 기록합니다.
지진학자들은 두 가지 서로 다른 측정값을 구분합니다. 규모는 지진의 진원에서의 크기를 설명하며 어디에서 측정하든 동일한 숫자입니다. 강도는 수정 메르칼리 강도 규모로 측정되며 특정 위치에서 느껴지는 흔들림과 피해를 설명하며, 진원으로부터의 거리와 지역의 지반 조건에 따라 변합니다.
리히터 규모 대 모멘트 규모
대부분의 사람들이 들어본 규모 척도인 리히터 규모는 찰스 리히터가 1930년대에 남부 캘리포니아의 지진을 측정하기 위해 개발했으며 근처의 지진 관측소를 사용했습니다. USGS에 따르면 기술적으로 ML, '지역 규모'로 알려져 있었습니다. 우드-앤더슨 지진계라고 불리는 특정 기구에 기록된 가장 큰 진동 또는 진폭을 측정합니다.
지진 관측망이 세계 전역으로 확대되면서 연구자들은 리히터의 방법이 특정 주파수 및 거리 범위에만 유효하다는 것을 발견했으며 가장 큰 지진이 생성하는 가장 낮은 주파수 파동을 제대로 기록할 수 없었습니다. 이를 포화라고 하는 제한이라고 합니다. 지진학자들은 나중에 모멘트 규모 척도(Mw)를 도입했습니다. USGS에 따르면 이는 '모멘트'의 물리적 양을 기반으로 합니다. 단층 위의 변위량에 변위된 단층 표면의 영역을 곱한 것입니다. 이는 모든 지진 크기 범위에 유효합니다. USGS는 현재 모멘트 규모를 사용하여 지진의 규모를 보고합니다.
지진은 얼마나 흔한가?
지진은 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 더 빈번합니다. USGS의 국가 지진 정보 센터는 매년 약 12,000~14,000건의 지진을 파악합니다. IRIS(지진학 통합 연구 기관)는 감지된 지진의 수가 시간이 지남에 따라 증가했다고 지적합니다. 이는 주로 지진계 네트워크가 더 민감해졌기 때문이며 지진 자체가 더 자주 발생했기 때문이 아닙니다.
모멘트 규모 척도가 로그 척도이므로 IRIS는 규모에서 전체 1단계 증가할 때마다 전 세계적으로 기록되는 연간 지진 수는 약 10배 감소하고 방출되는 에너지는 약 30배 증가한다고 명시합니다.
각 규모 단계의 영향(출처: IRIS)| 규모 변화 | 연간 지진 수에 대한 영향 | 방출되는 에너지에 대한 영향 |
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| +1 단계 | 연간 지진 수가 약 10배 감소 | 방출되는 에너지가 약 30배 증가 |
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이것이 중요한 이유
지진이 고립된 설명할 수 없는 사건이 아니라 진행 중인 판 운동의 예측 가능한 부산물임을 이해하는 것이 전 세계에서 사용되는 위험 지도, 건축 기준 및 조기 경보 시스템의 기초입니다. USGS 및 NOAA의 판 경계 프레임워크는 태평양 화환이나 샌안드레아스 단층 대와 같은 특정 지역이 지질학적 시간에 걸쳐 반복적으로 지진을 경험하는 이유도 설명합니다. 그러나 단일 사건은 미리 예측할 수 없습니다.
