대륙 이동설과 판 구조론을 이해하는데 있어서 플룸 구조론이 나오게 되었다.
해당 이론이 생소하게 들리는 세대가 있다면 아마도 수업 시간에 흘려 들었거나 교과서에 나오기 전 판 구조론에 대해서만 배웠기 때문일 것이다.
플롬 구조론(plume tectonics)은 판 경계부의 지진, 화산활동을 판 구조론으로 설명하지만, 판 내부의 대규모 화산 활동 설 명이 어렵기에 등장 했다.
플룸이란?
플룸은 외핵과 맨틀의 경계부에서 형성된 뜨거운 물질로 가늘고 긴 원기둥 형태로 지표까지 빠르게 상승한다.
지진파 연구에 따르면 맨틀 내에는 고온물질이 상승하는 뜨거움 플룸, 차가운 물질이 하강하는 차가운 플룸 이 있다.
뜨거운 플룸에서 상승한 맨틀 물질이 지표 가까이로 올라오면서 융용되어 분출함으로써 열점이 형성되는 것이 밝혀졌다.
열점?
플룸이 상승하여 뜨거운 마그마가 지각을 뚫고 분출하는 곳을 말한다.
1963년 윌슨이 처음 열점(hot spot)이라고 명명하였다. 윌슨은 하와이 열도가 고정된 열점 위로 태평양판이 이동하면서 형성되었다고 발표했다.
윌슨은 John Tuzo Wilson 이라고 불리며 어머니 성인 Tuzo를 자신의 이름에 붙이는 것을 좋아했다고 한다.
투조 윌슨은 1908년 캐나다 수도 오타와에서 태어나 토론토 대학에서 지질학과 물리학을 전공했다.
석사는 영국 캠임브리지대학에서 지구물리학을 하고 박사는 미국 프린스턴 대학에서 지질학을 취득했다.
1936년 박사 학위를 받은 윌슨은 캐나다 지질조사소에 입사하여 10년 동안 캐나다 곳곳의 지질도를 작성했다.
제2차 세계대전에서 윌슨은 공병장교로 복무하고 전쟁 후 1946년 토론토대학 물리학과 지구물리학 교수로 초빙된다.
하와이 제도의 지형적 특징 관찰
윌슨은 1960년, 남극 대륙을 다녀오는 길에 하와이제도에 잠시 들렀다.
하와이는 7~8개의 비교적 큰 섬과 수많은 작은섬, 물속의 해산들이 2400km나 줄지어 있었다.
하와이제도에서 유일하게 화산이 분출하고 있는 하와이섬은 큰 섬(Big Island)으로 불린다.
그중에서도 마우케아 산은 해 4207m이다. 그런데 섬 바닥의 수심이 5000m 를 넘기 때문에 해저부터 9330m에 이르는높이가 측정되는 산이다.
그런데 하와이섬 북서쪽으로 가면 섬들의 모습이 뚜렷하게 달라진다.
첫째, 하와이 섬을 제외하면 활화산이 없다.
둘째, 하와이 섬에서 멀어질수록 암석의 나이가 많아진다.
셋째, 하와이 섬에서 멀어질수록 섬의 높이가 낮아지고, 멀어지는 거리에 해산들이 줄지어 있는 것을 볼 수 있다.
열점에서 멀어진 화산섬들은 해양지각이 냉각되어 무거워 가라앉아 섬의 높이가 낮아지게 되고 해수면에 이르면 깍인다.
이러한 관찰은 윌슨의 논문 “a possible origin of the hawaiian islands” 에 잘 표현되어 있다.
계속되는 연구
통찰력을 가진 가설로 인해 윌슨의 주장은 학계의 인정을 받게 되었고, 우리나라 교과서에도 수능 문제로 나오게 되었다.
최근 문제에서 열점이 이동하는지에 대한 내용이 있었는데, 대륙 이동설을 기반으로 하는 이론이라는 점을 잘 생각하자.
열점은 플룸을 계속 뿜어내고 있을 뿐이고, 대륙이 이동하면서 하와이와 같은 섬을 만들게 되었으니 열점은 고정이다.
윌슨의 연구는 이후로 여러 면에서 통찰력을 발휘한다.
궁금한 부분들은 더 탐색해 보는 시간을 가져보겠다.