수렴형 경계란 무엇인가
수렴형 경계는 두 지각판이 서로 가까워지는 곳에 생깁니다. 지구는 커지고 있지 않으므로, 중앙 해령에서 만들어진 지각은 어딘가에서 소비되어야 하며, 그 일이 일어나는 곳이 바로 수렴형 경계입니다. PB2002 모델에서 수렴형 판 경계는 약 91,900 km로, 전체의 약 3분의 1에 해당합니다.
경계에서 어떤 일이 일어나는지는 각 판의 가장자리에 어떤 암석권이 있느냐에 달려 있습니다. 해양 암석권은 밀도가 높아서 오래되고 차가워지면 쉽게 가라앉습니다. 대륙 암석권은 두껍고 부력이 커서 가라앉지 않으려 합니다. 그래서 기본적인 조합은 세 가지가 됩니다.
수렴의 세 가지 유형
해양-해양 수렴: 호상 열도
두 해양판이 수렴하면 더 오래되고 밀도가 높은 판이 다른 판 아래로 가라앉습니다. 가라앉는 판은 깊은 해구에서 아래로 휘어집니다. 깊이 약 100 km까지 내려가면 그 위의 뜨거운 맨틀로 물을 내놓습니다. 이 물이 맨틀 암석의 용융점을 낮추어 마그마가 올라오고, 위에 놓인 판 위에 활 모양의 화산섬 열이 자라납니다.
태평양판이 마리아나판 아래로 가라앉는 마리아나 해구에는 해수면 아래 거의 11 km에 이르는, 바다에서 가장 깊은 지점이 있습니다. PB2002에 따르면 이 경계의 수렴 속도는 연 6.3 cm 정도입니다. 더 남쪽의 통가 해구에서는 태평양판이 통가판 아래로 최대 연 26 cm 정도의 속도로 파고드는데, 이는 모델 전체에서 가장 빠른 판 운동입니다. 알래스카의 알류샨 열도와 카리브해의 소앤틸리스 제도도 호상 열도입니다.
해양-대륙 수렴: 화산 산맥
해양판이 대륙과 만나면 언제나 해양판이 섭입합니다. 해구는 해안 바로 앞바다에 생기고, 화산호는 대륙 위에 자라 높은 화산 봉우리가 늘어선 산맥을 이룹니다.
안데스산맥이 대표적인 예입니다. 나스카판은 약 4,300 km에 이르는 섭입대를 따라 남아메리카판 아래로 가라앉으며, PB2002에서 평균 수렴 속도는 연 7.8 cm 정도입니다. 미국 북서부의 캐스케이드산맥도 같은 과정으로 만들어졌는데, 이곳에서는 작은 후안데푸카판이 북아메리카판 아래로 연 4.0 cm 정도의 속도로 섭입합니다. 중앙아메리카에서는 코코스판이 북아메리카판과 카리브판 아래로 가라앉으며 멕시코, 과테말라, 니카라과의 화산에 마그마를 공급합니다.
대륙-대륙 충돌: 충돌대
두 대륙 사이의 바다가 완전히 섭입되고 나면 대륙끼리 맞부딪칩니다. 어느 쪽도 깊이 가라앉지 않기 때문에 지각이 겹쳐 쌓이고 습곡되며 두꺼워집니다. 그 결과 지진은 잦지만 화산은 드문, 높은 산맥과 고원의 넓은 띠가 생깁니다.
인도판은 수천만 년 동안 유라시아판과 충돌해 왔습니다. PB2002에 따르면 두 판의 경계를 가로지르는 평균 수렴 속도는 연 4.7 cm 정도이며, 대부분이 대륙 충돌로 분류됩니다. 이 충돌로 히말라야산맥과 티베트고원이 솟아올랐고, 높이 8,849 m의 에베레스트산은 지구에서 가장 높은 곳입니다. 서쪽에서는 아라비아판이 연 3.5 cm 정도로 유라시아판을 밀어붙이며 이란의 자그로스산맥을 만들고 있습니다. 알프스산맥도 아프리카와 그보다 작은 판들이 유럽 쪽으로 다가오면서 비슷한 방식으로 만들어졌습니다.
섭입대의 특징
해구와 부가체
해구는 섭입하는 판이 아래로 휘어지는 선을 나타냅니다. 가라앉는 판에서 긁혀 나온 퇴적물은 위에 놓인 판에 붙어 부가체를 이루는데, 이는 습곡된 진흙과 모래가 점점 쌓여 가는 더미입니다. 유입되는 퇴적물이 적은 곳에서는 해구가 깊고 가파르게 유지됩니다.
화산호
화산호의 화산은 해구에서 일정한 거리만큼 뒤쪽, 즉 슬래브가 물을 내놓는 깊이에 이르는 지점 위에 자리합니다. 이들 화산의 마그마는 규산과 가스가 풍부해서 폭발적으로 분화하는 경향이 있습니다. 1980년의 세인트헬렌스산과 1991년 필리핀의 피나투보산은 모두 화산호의 화산이었습니다. 세계 곳곳의 화산호를 비교하려면 화산 지도를 보십시오.
배호 분지
일부 화산호 뒤쪽에서는 위에 놓인 판이 압축되지 않고 오히려 늘어납니다. 가라앉는 슬래브가 바다 쪽으로 물러나면(롤백) 그 위의 판이 화산호 뒤에서 갈라지며 배호 분지라는 작은 확장 분지가 열릴 수 있습니다. 마리아나 트로프가 대표적인 예입니다. PB2002는 그 동쪽 지각을 별개의 마리아나판으로 다루며, 이 판은 필리핀해판에서 평균 연 3.1 cm 정도로 멀어지고 있습니다. 동해(일본해)도 수백만 년 전에 비슷한 방식으로 열리면서 일본 열도를 아시아 대륙에서 떼어 냈습니다.
베니오프대와 심발 지진
섭입하는 슬래브 안에서 일어나는 지진은 맨틀 속으로 들어가는 슬래브의 경로를 보여 줍니다. 단면도에 지진을 찍어 보면 깊이 약 700 km까지 이어지는 기울어진 띠가 나타나는데, 이를 베니오프대라고 합니다. 2013년 오호츠크해 지진(M8.3)은 오호츠크판 아래 태평양 슬래브 내부의 깊이 598 km에서 일어났으며, 관측 사상 가장 큰 심발 지진 가운데 하나입니다.
거대 역단층 지진
두 판이 얕은 곳에서 맞닿는 면은 거대한 충상 단층, 곧 거대 역단층(메가스러스트)입니다. 판은 계속 움직이지만 단층은 마찰 때문에 수십 년에서 수백 년 동안 고착되어 있다가, 몇 분 만에 수십 m나 미끄러질 수 있습니다. 이것이 지구에서 가장 큰 지진이며, 해저를 들어 올리거나 내려앉게 하기 때문에 쓰나미를 일으키는 경우가 많습니다.
1900년 이후 규모 9 이상의 지진은 모두 거대 역단층 지진이었습니다. 1960년 칠레(M9.5), 1964년 알래스카(M9.2), 2004년 수마트라(M9.1), 2011년 일본(M9.1), 1952년 캄차카(M9.0)입니다. 2011년 도호쿠 지진은 일본 해구를 파열시켰는데, PB2002에 따르면 이곳에서 태평양판은 오호츠크판에 대해 연 8.7 cm 정도로 수렴합니다. 더 많은 지진은 지진 지도에서 살펴볼 수 있습니다.
지도에서 보는 수렴형 경계
수렴형 경계는 지도에서 주황빛이 도는 빨간 선으로 표시됩니다. 대부분은 태평양을 둘러싸며 불의 고리(환태평양 조산대)를 이루고, 또 하나의 띠가 지중해에서 이란과 히말라야를 거쳐 인도네시아까지 이어집니다. 다른 유형과 비교하려면 발산형 경계, 변환 단층 경계, 그리고 판 경계 전체 개요를 보십시오.