□ 연구진: 고병관, 정해명 서울대학교 자연대 지구환경과학부 정해명 교수 (교신저자)
서울대학교 자연대 지구환경과학부 고병관 석사졸업 (제1저자)

□ 내용 및 의의

지구내부의 지각(지구 속 30km 깊이 이내)에서 지진파의 전파속도와 지진파의 이방성에 크게 영향을 줄 수 있는 중요한 요인을 고압고온 각섬암 변형실험을 실시하여 서울대 지구환경과학부 정해명교수의 실험실에서 처음으로 밝혀냈다.
** 이방성(anisotropy): 물질의 물리적 성질이 그 물질의 방향에 따라 다를 때 그 물질이 이방성을 가지고 있다고 한다.
지구내부로 들어가면 압력과 온도가 높아져서 우리가 쉽게 접근할 수 없다. 그래서 지구내부 구조를 밝혀내기 위해 주로 사용하는 방법은 지진발생시 나오는 지진파의 전파속도 변화와 지진파의 이방성을 가지고 이뤄져 왔다. 지각의 중·하부에 각섬암이 상당한 양으로 존재가능하고 이 암석내부의 각섬석이 탄성적으로 매우 비균질하다고 이전 연구에 의해 보고된 바 있다.
각섬암의 변형실험은 압력이 1 GPa (1만 기압), 온도가 섭씨 480 – 700 °C 에서 서울대 지구환경과학부 정해명 교수 실험실(지체구조물리학 연구실)에서 전단변형 실험으로 수행되었는데, 각섬암 내부의 주요광물인 각섬석이 온도와 응력에 따라 3개의 선호방향을 가짐을 처음으로 발견해 냈다. 각섬암의 전단변형 실험은 세계 최초로 수행되었으며, 그 결과 생성된 3개 타입의 각섬석 선호방향은 지진파의 전파속도와 지진파의 이방성에 크게 영향을 줄 수 있음을 처음으로 실험을 통해 입증했다.
지금까지 미국, 호주, 독일, 중국, 티벳 등 세계 여러 나라의 지각 중·하부에서 발견되는 지진파의 이방성은 원인이 어디에 있는지 명확하지 않았는데, 이번 연구 결과는 그 원인이 각섬석의 선호방향이 될 수 있음을 지시해 주고 있어 지각의 내부구조를 이해하는데 있어 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 섭입대의 맨틀웨지에서 나타나는 이례적인 지진파의 이방성 또한 각섬석의 선호방향으로 인해 발생될 수 있음이 이번 연구에 의해 밝혀졌다. 이번 연구 결과는 앞으로 지진학·구조지질학·지구내부 동력학 연구 분야에서 지체구조 연구 및 해석에 커다란 반향을 불러일으킬 것으로 보인다.
고압고온 실험기기는 정해명 교수가 서울대에 부임하여 새로 만든 세계적인 암석변형기기를 사용하였으며, 석사과정으로 들어온 고병관 학생을 지도하여 얻은 결과이다. 고병관 학생은 서울대에서 2014년 8월 석사학위를 마치고, 미국 아리조나주립대 유학중(박사과정)인 학생으로 장래가 촉망되는 학생이다.

위의 연구내용은 국제적 저명학술지 Nature Communications에 2015년 4월 10일(금) 발표되었고, 연구의 중요성을 인정받아 Article로 출판되었다.

□ 연구진 소개

서울대학교 자연대 지구환경과학부 정해명 교수
서울대학교 자연대 지구환경과학부 고병관 석사졸업

□ 연구비 지원 프로그램

미래창조과학부의 기초연구지원사업 도약과제 (정해명) NRF (3345-20100013, 3345-20130011 and 3345-20140009), 그리고 BK 프로그램의 부분지원(고병관 석사과정)에 감사한다.

□ 관련사진(연구책임자 및 연구관련 사진)

연구책임자 정해명 교수

□ 관련기사 : 연합뉴스 2015. 04.10일자 기사 보기