지구의 드러나지 않은 단층

알제리에서 1994년 8월 18일에 강한 지진이 일어나 적어도 171명이 사망하였습니다. 수백 명이 다치고 수천 명이 집을 잃었습니다. 그보다 몇 주 전에는 대지진이 볼리비아, 콜롬비아, 인도네시아를 강타하여 모두 수백 명이 목숨을 잃었습니다.

당신은 이렇게 큰 재해가 발생한 사실을 알고 있었습니까? 직접 그 영향을 받지 않았거나 그 이웃 나라에 살고 있지 않은 사람이라면, 아마 몰랐을 것입니다. 반면에, 대지진이 미국의 캘리포니아 지역을 강타하면 그 소식이 삽시간에 퍼지는 것 같으며, 지진에 관한 과학적인 정보도 거의 즉시 입수할 수 있게 됩니다.

그 이유는, 과학자들이 남부 캘리포니아만큼 철저하게 연구한 지역이 없기 때문인데, 그 곳에서는 700개가 넘는 지진계가 매그니튜드 1.5정도의 미미한 지진까지도 기록합니다. 그 지역에 지진학자들이 많이 모여 있는 것은 그 지역에서 지진 정보가 풍부하게 나오는 이유를 말해 줍니다.

최근의 발견

이런 광범위한 조사는 여러 나라의 과학자들이 지진에 대해 이해하고 심지어 사상자가 나지 않도록 제때에 지진을 예보하는 일을 시도하는 데에도 도움이 되었습니다. 이러한 과학 기술은 매우 중요한데, 해마다 약 40건의 대규모 지진이 세계 여러 곳을 파괴하기 때문입니다. 이보다 작은 지진 가운데는 사실상 피해를 주지는 않지만 그래도 충분히 감지할 수 있을 정도로 큰 지진도 있습니다. 이런 지진은 매년 4만 건에서 5만 건 정도 발생합니다!

대부분의 지진은 지하에 있는 암석으로 된 커다란 판이 압력을 받았을 때 부러지면서 새로운 위치로 급속히 이동함으로써 생긴 결과인 것 같습니다. 보통 이런 변동은 지각에 생긴 갈라진 틈을 따라 일어납니다. 지각에 생긴 이러한 갈라진 틈이 단층으로 알려져 있습니다.

대개의 경우, 과학자들은 이런 단층의 위치를 지도에 나타내어 지진이 일어나기 쉬운 지역을 정확히 지적할 수 있습니다. “대개의 경우”라고 하는 이유는 무엇입니까? 과학자들은 그들이 만든 지도가 이전에 생각했던 것만큼 포괄적이 아니었다는 것을 최근에 알게 되었기 때문입니다. 한 예로, 캘리포니아에서는 꽤 큰 지진의 대부분이 드러나지 않은 단층을 따라 일어나며, 많은 경우 이전에는 지질학자들이 비교적 지진의 위험이 없다고 여겼던 지역에서 지진이 많이 발생한다는 사실이 최근에 밝혀지자, 과학자들은 어리둥절해합니다.

지구 과학자들인 미국 지질 조사소의 로스 스타인과 오리건 주립 대학교의 로버트 예이츠의 말은 이러합니다. “아마 완만하게 기복을 이루는 또는 습곡화된 지형은 거의 위협적으로 보이지 않는 전경이라서, 위험을 느끼기보다는 오히려 평온한 기분을 갖게 되는 것 같다.” 그렇지만 그러한 지형에 대한 연구 결과 활동적인 지진 단층들이 습곡화된 아치형의 암석층 밑에 있음이 확인되었는데, 이러한 암석층 중에는 거기에 석유가 매장되어 있어 개발된 곳이 많습니다. 이런 지하 단층들은 왜 발견하기 어려웠으며, 그것은 실제로 어느 정도나 위험합니까?

무시해서는 안 될 위험

지질학자들은 암석들이 압력을 받으면 구겨진 양탄자처럼 찌그러지고 습곡화될 수 있다는 것을 오래 전부터 알고 있었습니다. 그러나 점진적인 끊임없는 과정을 통하여 이렇게 된다고 일반적으로 생각하였습니다. 그렇지만 최근의 연구에서는 활동적인 습곡이 갑자기 치솟는다는 것을 알려 주는데—단 몇 초 동안에 5미터나 치솟기도 합니다! 이런 습곡 운동이 아래의 암반을 압축합니다. 그로 인해 생긴 압력으로 습곡의 아래 깊이 있는 암반이 갈라지며 암반의 한 부분이 다른 부분 위로 이동하기 시작합니다. 겉으로는 무해하게 보이는 이런 습곡과 드러나지 않은 활동적인 단층은 지진학자들이 탐지할 기회를 포착하기도 전에 지진을 일으킵니다. 그런 지하 단층 활동은 지표에서 보이는 두드러진 단층들과 똑같이 강한 지진을 일으킬 수 있습니다.

1994년 1월 17일에 로스앤젤레스 지역의 노스리지에서 일어난 지진은 드러나지 않은 단층으로 인해 어떤 결과가 발생할 수 있는지를 보여 주는 최근의 예입니다. 그 지진은 지하 8 내지 19킬로미터 사이에서 일어난 아주 깊은 단층의 활동 때문에 발생하였습니다. 지진이 일어나기 전에 과학자들은 그 단층이 있다는 것조차 몰랐습니다. 드러나지 않은 이 단층으로 인해 엄청난 재산 피해가 있었고, 9000명 이상이 다쳤으며, 61명이 사망하였습니다.

과학자들은 캘리포니아에서뿐 아니라, 뉴질랜드, 아르메니아, 아르헨티나, 알제리, 이란, 인도, 일본, 캐나다와 파키스탄 등등에서 일어난 많은 대지진의 경우도 드러나지 않은 단층이 그 원인이 아닌가 생각합니다. 지난 수십 년 동안 이런 나라에서 수천 명의 목숨을 앗아간 지진은 드러나지 않은 단층에 의해 일어날 수도 있었을 것입니다.

과학자들은 이제 이런 활동적인 습곡이 생기는 곳을 찾아내어 잠재적인 지진 위험을 예보해야 하는 도전에 직면해 있습니다. 한편, 그들은 겉으로는 무해하게 보이는 완만하게 기복을 이루는 언덕이 지닌 파괴적인 힘을 더 이상 과소 평가하지 않습니다.

[22면 네모]

로스앤젤레스가 줄어들고 있는가?

로스앤젤레스의 지하에 광범위하게 퍼져 있는 단층과 습곡 때문에 이 지역이 아주 불안정하다. 로스앤젤레스 분지는 인근의 산안드레아스 단층의 변동으로 생긴 압력을 많이 흡수하고 있는 것 같다. (「깨어라!」 1994년 8월 1일 호 15-18면 참조.) 지방 지질학자들은 이 압력으로 인한 습곡 작용으로 로스앤젤레스 분지의 면적이 해마다 약 1000제곱 미터씩 줄어들고 있는지도 모른다고 추산한다.

[21면 사진 자료 제공]

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