동일본 화산집단 생성 원인규명 전남대 지구환경과학부 이창열 교수 지진파 이방성 분석 등 도움 기대 박은성 기자 pes@kjdaily.com

2017년 07월 03일(월) 18:59

전남대 지구환경과학부 전산지구동력학 연구실 이창열(제1 저자) 교수 연구팀이 동일본 화산집단의 생성 원인을 규명했다.

3일 전남대에 따르면 이코쿠 와다(교신 저자) 미국 미네소타 대학 지구과학과 교수와 함께 수행한 이 연구는 저명 학술지 ‘네이처’(Nature) 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 지난달 29일자 온라인판에 게재됐다.

논문 제목은 ‘배호(back-arc) 맨틀에서의 온도 불균질성에 의한 호화산의 군집’(Clustering of arc volcanoes caused by temperature perturbations in the back-arc mantle)이다.

‘배호’는 판이 섭입(해양판과 대륙판이 충돌할 때 상대적으로 무거운 해양판이 가벼운 대륙판 밑으로 밀려들어 가는 작용)하는 경계 부분에서 섬이나 대륙이 활처럼 휜 모양으로 나타나는 지형을 말한다.

이 교수팀은 이번 연구를 통해 제4기에 형성된 동일본 화산집단이 동해 하부의 뜨거운 맨틀(지각과 핵 사이 부분) 유입으로 형성됐음을 밝혀냈다.

연구팀은 3차원 컴퓨터 수치모델링 실험을 수행하기 위해 전남대 전산지구동력학 연구실에 설치된 ‘무돌’ 슈퍼컴퓨터를 이용했다.

연구 결과 상대적으로 작은 온도 차(약 100℃)를 가진 뜨거운 맨틀이 동해 하부에서 맨틀 쐐기로 유입되는 경우에 온도 차이에 따른 맨틀 점성도의 차이가 맨틀 쐐기 안에서 약 200-300℃ 정도의 온도 차이를 발생시킬 수 있음을 확인했다.

이는 뜨거운 맨틀이 존재하는 화산 하부에서 맨틀의 부분 용융에 의한 활발한 마그마 생성을 의미한다.

이 교수팀은 이 마그마가 지각을 뚫고 분출해 제4기에 화산 군집을 동일본 섭입대에 형성한 것으로 해석했다.

이 연구결과는 지진파 이방성(물체의 물리적 성질이 방향에 따라 다른 성질)의 원인 등 섭입대 프로세스를 이해하는 데 도움을 줄 것으로 보인다.

특히 한미 양국의 신진 전산지구동력학자인 이 교수와 이쿠코 와다 교수 간 첫 공동연구의 결과물로서 앞으로 지속적인 연구 성과 도출이 기대된다.

전산지구동력학(Computational Geodynamics)은 컴퓨터 수치모델링을 이용해 섭입 작용 등의 지질현상을 정량적으로 연구하는 분야다.

이 교수는 주로 섭입대 연구를 수행해왔다.

이번 연구는 한국연구재단의 대통령 포스트닥 펠로우십과 일반연구교류지원사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

/박은성 기자 pes@kjdaily.com