한국연구재단은 이창열 전남대 교수와 유인창 경북대 교수가 슈퍼컴퓨터를 이용해 중생대 백악기 시기 동북아시아의 지구조사 모델을 새롭게 선보였다고 22일 밝혔다.

지구조사는 판구조론에 따른 대륙관과 해양판의 이동과 결과로 발생한 조산 운동, 화산 활동 등 지질 현상을 시대 순으로 나타낸 기록이다.

중생대 백악기 시기 중국 남부에서 한반도 남부를 거쳐 남서 일본 지역에 존재했던 화산 활동과 북중국 지괴의 하부 박리 등 다양한 지질 현상을 설명하기 위한 지구조사 모델 연구가 활발하다.

하지만 기존의 암석학, 지구화학 연구는 연구대상이나 지질시대가 한정적이고 각 연구결과가 모순되는 한계가 있어 통합적 지구조사 모델이 필요한 상태다.

연구팀은 최근 학계에 보고된 판재건 모델을 도입해 가설을 세우고 수퍼컴퓨터를 이용해 3차원 컴퓨터 수치모델링을 수행함으로써 기존 연구의 한계를 극복한 새로운 지구조사 모델을 제시했다.

판재건 모델은 대륙과 해양판의 과거 위치와 상대적인 이동을 재건해 초대륙의 위치와 형태 등을 이해하기 위한 모델이다.

중생대 백악기 시기 남서 일본 지역에는 섭입(오래된 해양판이 맨틀 속으로 침강하는 지질 작용) 해양판의 부분 용융에 의해 생성된 것으로 추정되는 아다카이트(화산암)가 발견된다.

그러나 판재건 모델에 따르면 백악기 시기 섭입된 해양판의 연령이 높아 차갑기 때문에 맨틀 속에서 해양 지각의 부분 용융이 발생하지 않는다.

연구팀은 백악기 시기 북중국 지괴의 동쪽 부분이 박리된 현상에 주목했다. 그리고 맨틀에서 상승한 맨틀 플룸에 의한 열 침식이 북중국 지괴를 박리시키고 맨틀 플룸이 남서 일본 하부 맨틀로 유입돼 섭입된 해양 지각의 부분 용융을 일으켰다는 가설을 세웠다.

가설을 검증하기 위해 연구팀은 판재건 모델을 통해 백악기 시기 남서 일본 지역의 섭입 작용 실험을 3차원 컴퓨터 수치모델링을 이용, 수행했다.

그 결과 백악기 시기 상승한 맨틀 플룸은 동쪽 섭입대에서 발생한 맨틀 거동에 의해 동쪽으로 유입되며 열 침식이 북중국 지괴의 동쪽에서만 발생됐던 것으로 해석됐다. 또 한반도 하부 맨틀을 지나 남서 일본 하부 맨틀로 유입된 맨틀 플룸이 섭입 해양판을 가열해 부분 용융을 일으킬 수 있음을 보였다.

이번 연구결과 한반도 남부 지방이 과거 섭입대 화산 작용이 활발한 지역임을 다시금 확인 시켰다. 광주 무등산, 의성 금성산을 포함해 현재까지 연구되지 못한 중생대 백악기 화산들이 연구 결과를 보완하고 검증하기 위한 필수적인 핵심 연구 대상임을 제안했다.

이창열 교수는 "이 연구에서 제시한 새로운 지구조사 모델은 백악기 시기 동북아 지역의 다양한 지질 현상에 대한 통합적인 해석 틀을 제공한 것"이라며 "광주 무등산, 의성 금성산을 포함해 아직까지 연구되지 못한 한반도 남부 지방의 백악기 화산에 대한 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다"라고 연구의 의의를 설명했다.

한편 이번 연구는 교육부와 한국연구재단, 이공학개인기초연구지원사업 등의 지원으로 수행됐다. 결과는 지구물리․지구화학 분야 국제학술지 지구 및 행성 과학 저널에 3일자로 게재됐다.