지구자기장의 원인과 고지구자기의 해석법

목차

1. 지구 자기장

2. 고지자기 연구방법

3. 고지자기의 지구 물리학의 연구에 기여하는 점

본문내용

육괴의 위도상의 이동에 관한 정보뿐만 아니라 회전운동에 대한 정량적인 자료를 제공한다. 예를 들면, 단층면을 중심으로 양쪽 지반이 상대적으로 이동하면, 특히 주향이동단층 운동의 경우, 지괴 혹은 지층은 수직축 주위로 회전하게 되고 같은 방향이었던 편각 값이 변하게 된다. 따라서 양쪽 지괴의 두 편각 값을 비교하면 회전한 정도를 알게 된다.
2) 고고학적 응용
고지자기 측정 시료로 인공물(artifacts)을 사용하여 지구의 비 쌍극자기장의 변화과정을 측정비교해서 그 인공물의 연대측정을 하는 고지자기학을 특별히 고고지자기학(archeo-magnetism)이라고 부른다. 고고지자기를 연구하면 어떤 지역 내에서 발견되는 유적 또는 유물이 제작 생성된 절대연도 또는 상대적 연령을 비교적 정확하게 알 수 있다. 그 이유는 비 쌍극자기장의 영년변화는 비교적 그 진폭이 넓고 빨리 일어나기 때문이다. 고고지자기학을 연구하면 지구자기장 중에서 비 쌍극자기장의 생성원인과 메커니즘에 대한 자료 수집을 할 수 있기 때문에 전 세계 지구내부 물리학자들이 고고학적 유물ㆍ유적 특히 안정한 열 잔류자화를 획득할 수 있는 가마터가 많은 한국, 일본, 중국 등에 많은 기대를 하고 있다.
3) 지자기학적 응용
지구의 자기장은 지구의 물리적 특성 중의 하나이며, 그 기원은 외핵의 자기 유체역학적 운동에 의한 것으로 설명되고 있다. 그러므로 지구자기장의 기원과 행동을 이해하는 것은 핵, 하부 맨틀, 나아가 지구의 기원을 이해하는 데 중요하다. 역으로, 핵과 하부 맨틀의 특성에 대한 지식의 대부분은 지자기 관측에 근거하고 있다. 지구자기장의 근원을 연구하는 데 가장 큰 제약점은 핵에서 일어나고 있는 과정들이 대부분 수천 년의 시간 규모를 갖고 있는 것이다. 이러한 시간상의 제약점은 고지자기 측정에 의해 과거 지구자기장을 관측하여 해결될 수 있다. 그러므로 지금까지 고지자기 연구에 의해서 밝혀진 지구자기장의 회유(excursion), 극성의 천이(transition), 및 극성의 역전(reversal) 등은 지구자기장의 특성 연구에 중요한 정보를 제공해 준다.
4) 지질연대에 응용
지구자기장은 수천 년을 주기로 영년변화를 하며, 수만 년에서 수천만 년의 주기로 극성을 바꾸어 왔다. 겉보기극의 이동곡선은 시간에 따른 지각판의 이동을 반영한다. 그러므로 지구자기장이 변하는 시간 간격은 수천 년으로부터 수억 년의 범위를 갖고 있다. 따라서 고지자기를 지질연대에 이용하면 신생대 지층에 대해서는 자세하게, 이보다 오래된 지층에 대해서는 신생대 지층에 비해서는 덜 정확하지만 연대 결정이 가능하게 된다. 고지자기를 이용하여 지층을 대비하고 연대를 결정하는 분야를 자기층서학이라 한다. 오늘날 자기층서학은 고지자기학의 중요한 분야로 발전하였으며, 이 방법에 의하여 고지자기학자들은 층서학자, 고생물학자와 협력하여 많은 지질연대 문제를 해결하였다.
5) 한반도의 고지자기 연구
대륙이나 소규모 지괴들의 지구조적 이동의 역사를 연구하는 중요한 방법 중의 하나는 지질 시대에 따른 고지자극 혹은 겉보기 자극 이동곡선을 결정하는 것이다. 임의의 대륙(혹은 지괴)에서 어느 시대의 고지자극을 알면 이로부터 그 시대의 그 지역에 대한 고지자기 방향과 고위도를 계산할 수 있고, 고지자극을 비교함에 의해서 대륙간의 상대적 이동을 결정할 수 있다. 따라서 지질 시대별로 신뢰할 만한 고지자극을 구하는 일은 아주 중요하다.
유라시아 대륙이 여러 개의 크고 작은 지괴들이 부가(accretion)되어 성장했다(McElhinny et al., 1981)는 학설이 발표된 후 고지자기 연구를 통하여 고생대 및 중생대에 일어난 여러 지괴들의 상대적 이동에 대한 연구가 많이 수행되어왔다. 유라시아 동부에 위치한 한반도는 지체구조학적 관점에서 위치에 대한 이견이 많다. 예를 들면, 과거에는 지리적으로 가까운 북중국 지괴에 속한다는 견해가 지배적이었으나, 최근에는 경기육괴가 남중국에 속한다는 의견, 옥천대를 중심으로 북부는 남중국 지괴, 남부는 북중국지괴에 속한다는 견해, 옥천대 남부의 영남육괴가 북중국 지괴에 속한다는 의견\, 혹은 독립된 개별지괴일 가능성 등이 있다. 한반도의 고지자기 연구가 주로 지질학적으로 최근인 신생대에서 중생대 말에 해당하는 시기의 암석에 집중되었기 때문에, 유라시아 대륙의 지괴운동이 활발히 일어난 중생대 초 및 그 이전에 대한 고지자기 연구가 필요한 실정이다. 한반도의 중생대 초 및 그 이전에 대한 고지자기 연구는 몇몇 학자들에 의하여 수행되었으나 대다수의 연구들이 암석에 기록된 잔류자기의 세기가 매우 약하여 1차 잔류자화성분 추출에 실패하였거나 지질시대를 대표하기에는 시료수가 부족하였다. 또한, 북동 옥천대에 분포하는 고생대 지층에서 추출한 특성잔류자화 성분이 암석 형성 이후에 획득된 재 자화 성분이며, 1차 잔류자화성분은 완전히 제거되었다고 보고된 바 있다. 지금까지 수행된 한반도의 지질시대 동안의 위치에 대한 고지자기 연구를 종합하면 선캠브리아 이언 말에서부터 고생대 초기까지는 적도이남 저위도(30°S∼10°S)에 위치했고 그 후 고생대 말까지는 적도 부근 저위도에 있었다. 김인수와 임아연(1993)은 한반도가 캠브리아-석탄기 때에 적도 부근에 위치했고 고생대 초기에는 북중국 지괴와 인접했고 고생대 말에는 남중국 지괴에 근접했다고 했으나, Doh and Piper(1994)는 영남육괴에 속하는 삼척지역의 고생대말-중생대초 지층에서 얻은 고지자극의 위치가 같은 시기의 북중국의 고지자기극에 근접함을 지적하였다. 중생대 초 북중국과 남중국 지괴의 충돌 이후 한반도는 계속 북상하여 중생대 말(백악기)에 와서 현재의 위도에 위치했다. 한반도의 쥬라기 이후의 고지자기 연구 자료에 대해서 대체적으로 의견이 일치되고 있으나, 쥬라기 이전의 지질시대에 대해서는 아직 많은 문제들이 논쟁으로 남아있으며 특히 한반도와 유라시아 대륙의 상대적 위치에 관한 문제는 우리나라 고지자기 연구자들이 계속적인 연구에 의해 해결해야 할 중요한 과제 중 하나이다.
☆ 출처: http://www.kps.or.kr/~pht/9-4/000402.htm

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