천천히 미끄러지는 지진과 지각 활동의 메커니즘을 밝히는 데 도움이 될 수 있는 거대한 저수지가 뉴질랜드 근처 해저 아래에서 발견되었습니다. 연구자들은 지각 깊은 곳의 잃어버린 화산 고원의 퇴적물과 암석에 깊이 묻혀 있는 바다만큼의 물을 발견했습니다. 3차원 지진 이미지는 뉴질랜드 해안에서 바다 밑 2마일 떨어진 곳에 위치한 물이 뉴질랜드 북섬의 주요 지진 단층을 억제하고 있을 수 있음을 보여줍니다.

뉴질랜드 히쿠랑지 섭입대를 조사하는 동안 지진 영상 장비가 연구선 뒤에 견인되고 있습니다. 텍사스 대학 지구물리학 연구소(University of Texas Geophysical Institute)가 주도한 이번 조사에서는 해저 수 마일 아래에 묻혀 있는 광대한 고대 저수지를 발견했습니다. 이미지 출처: 텍사스 대학 지구물리학 연구소/Adrien Arnulf

천천히 미끄러지는 지진과 물

이 단층은 슬로우 슬립 지진으로 알려진 슬로우 모션 지진을 일으키는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 지진은 며칠 또는 몇 주에 걸쳐 억눌린 지각 응력을 방출하며 환경 친화적입니다. 과학자들은 특정 단층에서 다른 단층보다 그러한 지진이 더 자주 발생하는 이유를 알고 싶어합니다.

느린 미끄러짐 지진의 대부분은 지하수와 관련이 있는 것으로 생각됩니다. 그러나 지금까지 뉴질랜드의 이 단층에 이렇게 큰 저수지가 존재했다는 직접적인 지질학적 증거는 없었습니다.

히쿠랑이 고원(Hikurangi Plateau)은 1억 2천 5백만 년 전 태평양에서 일어난 일련의 화산 폭발의 잔재입니다. 텍사스 대학 지구물리학 연구소가 실시한 최근 ​​지진 조사(빨간색 직사각형)에서는 고원이 뉴질랜드의 히쿠랑지 섭입대(빨간색 선)로 내려가는 모습을 촬영했습니다. 사진 제공: Andrew Gass

이번 연구의 주 저자이자 텍사스 대학 지구물리학 연구소(UTIG)의 박사후 연구원인 앤드류 가스(Andrew Gase)는 “단층에 어떤 영향이 미치는지 정확히 알 수 있을 만큼 깊이는 아직 볼 수 없지만 여기서 가라앉는 물의 양이 실제로 평소보다 훨씬 높다는 것을 알 수 있다”고 말했습니다.

최근 사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 발표된 이 연구는 UTIG 연구진이 주도한 지진 순항 및 과학 해양 시추를 기반으로 완료되었습니다.

더 깊은 이해를 추구합니다.

현재 웨스턴워싱턴대학교 박사후 연구원인 가스는 물이 단층 주변의 압력에 영향을 미치는지 여부를 판단할 수 있도록 물이 어디에서 왔는지 찾기 위해 더 깊은 시추 작업이 필요하다고 말했습니다. 그는 대규모 지진을 보다 정확하게 이해하는 데 도움이 될 수 있는 중요한 정보라고 말했습니다.

저수지의 유래

연구진이 물을 발견한 장소는 1억2500만년 전 미국 크기의 용암류가 태평양의 지구 표면을 뚫고 흘러내려 형성된 거대한 화산지대의 일부다. 이 사건은 지구상에서 알려진 가장 큰 화산 폭발 중 하나였으며 수백만 년 동안 지속되었습니다.

Gass는 지진 스캔을 사용하여 고대 화산 고원의 3차원 이미지를 구축했으며, 여기서 그는 묻혀 있는 화산을 둘러싸고 있는 두꺼운 층의 퇴적물을 보았습니다. 그의 UTIG 협력자들은 화산 착암기 코어 샘플에 대한 실험실 실험을 수행했으며 물이 화산암 부피의 거의 절반을 차지한다는 사실을 발견했습니다.

히쿠랑이 고원(Hikurangi Plateau)의 지진 이미지는 지구 내부와 그 구성에 대한 세부 사항을 보여줍니다. 노란색 선 아래의 청록색 층은 암석에 물이 묻혀 있음을 보여줍니다. 텍사스 대학 지구물리학 연구소의 연구원들은 이 물이 인근 히구랑이 섭입대에서 발생하는 지진을 완화할 수 있다고 믿고 있습니다. 출처: 앤드류 가스

"정상적인 해양 지각은 약 700만년 또는 1천만년에 도달하면 훨씬 적은 양의 물을 함유해야 합니다. 지진 스캔의 해양 지각은 정상보다 10배 오래되었지만 여전히 훨씬 더 습합니다."라고 그는 말했습니다.

가스는 화산 폭발로 인한 얕은 바다가 일부 화산을 침식하여 땅에 묻힐 때 물을 저장하는 대수층 역할을 하는 다공성 조각난 암석으로 만들었다고 추측합니다. 시간이 지나면서 암석과 암석 파편은 점토로 변해 더 많은 물을 가두게 되었습니다.

지진 이해에 미치는 영향

과학자들은 지하수 압력이 천천히 미끄러지는 지진을 통해 지각 응력을 방출하는 조건을 만드는 핵심 요소일 수 있다고 믿기 때문에 이번 발견이 중요합니다. 이는 일반적으로 물이 풍부한 퇴적물이 단층에 묻혀 지하에 물이 갇힐 때 발생합니다. 그러나 뉴질랜드 단층에는 그러한 전형적인 해양 퇴적물이 거의 없습니다. 대신, 연구자들은 고대 화산과 변형된 암석(현재는 점토)이 단층에 의해 삼켜지면서 많은 양의 물을 운반했다고 믿고 있습니다.

UTIG 이사 Demian Saffer는 연구의 공동 저자 중 한 명이자 과학 시추 임무의 공동 수석 과학자입니다.

"이것은 지진 활동을 포함하여 유체와 구조적 결함이 이동하는 방식 사이의 상관관계를 매우 명확하게 보여줍니다."라고 그는 말했습니다. "이것은 우리가 실험실 실험에서 추론한 것과 일부 컴퓨터 시뮬레이션이 예측한 것입니다. 그러나 지각판 규모에서 이를 테스트하는 명시적인 현장 실험은 거의 없습니다."