[표지로 읽는 과학] "비 많은 노토반도, 땅속 유체 늘어 대지진 발생"

사이언스 제공

이번 주 국제학술지 ‘사이언스’ 표지에는 지난 1월 일본 노토반도 대지진으로 인해 일본 이시카와현의 주택이 파손된 장면이 실렸다. 규모 7.6의 노토반도 대지진으로 300여 명이 숨졌다. 

싱가포르 난양기술대, 중국 지진국 지구물리학 연구소, 일본 도쿄대 지진연구소 등 공동 연구팀이 노토반도 대지진 당시의 데이터를 분석해 노토반도 대지진은 유체가 풍부한 단층대가 느리게 파열되면서 발생했다는 연구결과를 23일(현지시간) 사이언스에 발표했다. 

노토반도 대지진은 지구의 표면을 덮고 있는 거대한 판들이 충돌하거나 미끄러지며 발생하는 일반적인 지진이 아니다. 지진이 최초로 발생한 '진원지'가 판의 경계와는 멀리 떨어져 있었다.

지난달 미국 매사추세츠공대(MIT), 일본 도호쿠대 등 공동연구팀은 이같은 노토반도 대지진의 비정상적인 모습이 '공극압'과 관련이 있을 것이라는 논문을 지난 5월 발표했다. 공극압이란 지하의 암석이나 토양 내부 작은 공간에 차 있는 유체가 만드는 압력을 말한다.

예를 들어 비나 눈이 내리면 지층에 물이 차면서 공극압이 높아지고 비가 내리지 않아 땅이 마르면 다시 공극압이 낮아진다. 연구팀은 이런 공극압의 변화가 지각에 응력을 가할 수 있다고 생각한 것이다. 

실제로 노토 반도는 강수량이 특히 많은 지역이다. 일본의 연평균 강수량 약 1600mm에 비해 노토 반도의 강수량은 약 2500mm에 달한다. 이 지역에는 크고 작은 지진이 2020년 말부터 과거에 비해 10배 가량 많이 발생하고 있다. 지층에 차 있는 유체가 지진 빈도를 높이고 결국 노토 반도 대지진을 발생시켰다는 뜻이다. 

사이언스에 발표된 논문도 해당 연구결과에 힘을 실어주는 내용이다. 난양기술대, 지진국 지구물리학 연구소 등 연구팀의 분석에 따르면 노토반도 대지진의 원인이 되는 단층은 이곳에 쌓인 유체로 인해 2020년부터 지속적으로 단층이 느린 속도로 흔들려왔다.

이때 고주파 지진 복사 에너지가 수반되며 단층은 천천히 파열했다. 그러다 흔들린 곳의 정반대편의 단층 가장자리에서 파열이 시작되며 강한 진동이 발생해 마침내 단층이 끊어져 노토반도 대지진이 일어났다. 

연구팀은 노토반도 대지진을 분석한 이번 결과가 유체가 풍부한 단층대에서 일어나는 지진을 분석하고 예측하는 데 의미 있는 결과라고 평했다. 
 

[이채린 기자 rini113@donga.com]