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지구에서 가장 오래된 지각의 신비를 밝히다: 원시 지각의 구성과 형성 과정은 무엇일까?
지각의 진화는 암석으로 된 바깥 껍질의 형성, 파괴, 재생을 포함합니다. 이러한 과정에서 지구 지각 구성의 가변성은 다른 유사한 행성(화성, 금성, 수성 등)보다 훨씬 더 커집니다. 다른 행성의 지각은 비교적 단일한데 반해, 지구의 지각에는 해양판뿐만 아니라 육상판도 포함되어 있습니다. 이 독특한 속성은 지구 역사에서 발생한 복잡한 지각 변화 과정, 특히 지속적인 판구조 운동을 반영합니다. 과학자들은 지구 지각 진화의 메커니즘에 대한 일련의 이론을 제안했으며, 단편적인 지질학적 증거와 관찰에 기초하여 초기 지구계의 문제에 대한 가정적 해결책을 제시했습니다.
초기 크러스트
초기 지각 형성 메커니즘
지구는 초기 대기의 압축으로 인해 생성되고 유지되는 높은 온도, 빠른 자전, 근처 소행성과의 잦은 충돌로 인해 처음에는 전 세계적으로 녹고 있었습니다. 행성의 응집이 느려지면서 지구는 점차 냉각되었고 용암해의 열은 복사를 통해 우주로 사라졌습니다. 용암이 응고되는 것에 대한 한 가지 이론은 온도가 일정 수준까지 떨어지면 용암해의 바닥이 먼저 결정화되기 시작하여 얇은 "냉각 지각" 층을 형성한다는 것입니다. 냉각된 지각층은 얕은 지하에 열적 단열재를 제공함으로써 깊은 용융 바다에서 결정화 과정을 촉진하기에 충분한 온도를 유지했습니다.
용암해가 결정화되는 동안, 생성된 결정의 구성은 깊이에 따라 달라지는데, 깊은 곳에서는 Mg-페로브스카이트가 주요 성분이고, 얕은 곳에서는 올리빈이 주요 성분이 됩니다.
지각 이분법
지각 이분법은 해양판과 대륙판의 구성과 속성이 극명하게 대조되는 것을 말합니다. 현재 해양지각과 대륙지각은 판구조 작용에 의해 생성되고 유지되고 있지만, 초기 지구 지각의 이분법은 이런 메커니즘에 의해 생성되었을 가능성이 낮습니다. 이 연구에 따르면 지구 지각의 이분법은 전 지구적 판의 이동이 시작되기 전에 형성되었을 가능성이 있는데, 그 이유는 당시 지구 전체를 얇고 밀도가 낮은 육지 암석이 뒤덮고 있어 가라앉지 않았기 때문입니다.
충돌의 영향
태양계 전체의 행성에서 많은 대형 충돌구가 발견되었으며, 이는 약 40억 년 전에 끝난 후기 집중 폭격이라 알려진 시기와 관련이 있습니다. 최근 몇 년 동안의 연구에 따르면 지구의 침식 속도와 지속적인 판의 움직임으로 인해 이러한 충돌구는 오늘날 더 이상 볼 수 없다는 사실이 밝혀졌습니다. 달에서 관찰된 충돌 분화구를 확대하면 지구 초기 지각의 최소 50%가 충돌 분지로 덮여 있을 것으로 예측됩니다. 이 추정치는 지구 표면에 충돌 자국이 미치는 상당한 영향을 보여줍니다.
충돌 분화구가 초기 지각에 미치는 주요 효과에는 대형 터널 형성, 지면 압력 조절, 최하층 온도 상승 등이 있습니다.
크러스트 유형
오리지널 크러스트
녹은 바다에서 광물이 결정화되어 원래 지각을 형성했습니다. 이 과정에 대한 가능한 설명은 약 44억 3천만 년 전에 맨틀 가장자리가 굳어지면서 마그네슘이 풍부한 초염기성 암석으로 구성된 대륙이 생성되었다는 것입니다.
2차 크러스트
2차 지각은 주로 이전의 원시 지각을 재활용하여 기본적인 2차 지각을 생성함으로써 형성됩니다. 이 과정에서 일부가 용융되면서 용융물 속의 기본 성분이 증가하고, 2차 지각의 대부분이 중앙해령에서 형성되어 해양 지각을 구성합니다.
세 번째 크러스트
현재 대륙 지각은 3차 지각으로, 가장 차별화된 지각 유형이며, 지구 전체 구성과 상당히 다른 구성을 가지고 있습니다. 이 지각은 20% 이상의 비호환성 원소를 포함하고 있으며, 이는 2차 지각의 부분 용융으로 인해 발생합니다.
판구조론의 시작
판의 형성과 발달은 초기 맨틀의 뜨거운 지점에 의해 발생하는데, 이로 인해 지각이 표면에서 국부적으로 가라앉으면서 이후 판의 침강이 촉진됩니다. 수치 모델은 강력한 열점만이 지각을 약화시키고 구조를 파괴할 수 있음을 보여줍니다. 이 모델에 따르면 최초의 섭입은 36억 년 전에 시작되었습니다.
초기 지각에 대한 현대적 비유
아카스타 변성암 복합체의 초기 원생대 암석의 지구화학적 특성은 아이슬란드의 일부 현대 중조기 암석과 매우 유사하여 당시 지구 지각의 구성과 형성 과정을 어느 정도 탐구할 수 있습니다.
지구의 신비 뒤에 숨겨진 이 초기 지각에 대한 연구는 지구의 역사를 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 미래의 지질 활동에 대한 심도 있는 사고를 불러일으킵니다. 이처럼 복잡한 지각 진화 메커니즘에 직면하면, 우리는 다음과 같은 질문을 하지 않을 수 없습니다. 지구의 다른 행성들의 지각 진화에 유사점이 있는가, 아니면 각각 독특한가?
