지구 > 지구의 탄생 > 지구의 구조 ③-③ 맨틀, 지각
맨틀은 외핵의 바깥쪽에 위치하고 있는 암석으로 이루어진 부분이다. 지각의 바로 아래 지점에서부터 2,900킬로미터 정도의 지점에 위치하고 있다. 그리고 지구 전체의 82퍼센트에 해당하는 엄청난 부피에, 지구 전체 질량의 68.3퍼센트를 차지하고 있기도 하다*. 맨틀은 해양지각의 아래에서는 5~10킬로미터 지점에서부터, 대륙지각의 아래에서는 20~100킬로미터 지점에서부터 시작된다. 맨틀의 시작 지점이 이렇게 차이가 나는 것은 해양지각은 당초에 낮은 위치에 지반이 형성되어 있는 데다 그것의 아래 지점 또한 얇게 형성되어 있기 때문이다. 이에 반해 대륙지각의 경우 화강암질 암석이 지상으로 높이 솟아오른 데다, 그것의 무게로 하강한 지각의 아래쪽 지반이 두껍게 형성되어 있기 때문이다.
[*금속으로 이루어진 핵의 밀도가 굉장히 높기 때문에 맨틀은 부피 대비 질량의 비중이 상대적으로 낮다.]
지진파 분석 결과를 토대로 맨틀을 상부 맨틀과 하부 맨틀로 나누기도 한다. 상부 맨틀은 밀도가 3.3g/㎤, 하부 맨틀은 5.5g/㎤이다. 그리고 맨틀은 최상부의 경우 온도가 100도 정도에 불과하지만 핵과의 경계부는 온도가 4,000도에 육박할 것으로 추측하고 있다. 지각과 접해 있는 최상부를 제외한 맨틀의 대부분은 반고체 상태 또는 용융 상태로 있다.
20세기 초 맨틀의 암석 내지 지질을 직접 채취하기 위한 지질학자들의 시도가 있었지만 성공을 거두지 못했다. 하지만 지각의 틈새를 뚫고 올라온 화산의 분출물에서 가끔씩 맨틀 물질의 샘플이 올라오기도 한다. 이 자료들을 토대로 분석한 결과에 따르면 맨틀은 규산염 암석의 일종인 감람암이 주를 이루는 것으로 짐작하고 있다.
맨틀은 지구물리학자 베노 구텐베르크(Beno Gutenberg, 1889~1960, 독일)에 의해 1913년 발견되었다.
지각(地殼)은 지구의 맨 바깥쪽 표면에 자리잡고 있는 지층이다. 우리가 직접 육안으로 볼 수 있고 손으로 만질 수 있는, 우리가 딛고 서 있는 땅을 이르는 지층이기도 하다. 지각은 단단하지만 부서지기 쉬운 물질인 암석으로 이루어져 있으며, 내핵이나 외핵 그리고 맨틀에 비해 두께가 매우 얇다. 지각의 두께는 5~100킬로미터 정도인데, 성상(性狀)과 위치에 따라 해양지각과 대륙지각으로 나누어진다. 해양지각은 상대적으로 두께가 얇아서 5~10킬로미터 정도이지만, 대륙지각의 경우 평균 두께가 30킬로미터 정도이며, 두꺼운 곳은 100킬로미터 정도에 이르기도 한다. 이들 둘은 성상도 조금 달라서 해양지각은 현무암질 암석이 주를 이루는 반면, 대륙지각은 화성암과 변성암 등의 화강암질 암석 그리고 퇴적암 등 복잡하고 다양한 성분으로 이루어져 있다. 이는 가벼운 화강암질 암석이 위로 솟아오르면서 고지대를 형성하였고, 무거운 현무암질 암석은 저지대에 위치하면서 바다를 형성하게 되었기 때문이다. 대륙지각은 밀도가 2.7g/㎤, 해양지각은 3.0g/㎤ 정도이다. 지각의 위는 더 이상 지권이 아닌 기권과 수권이 자리하고 있다.
맨틀과 지각의 경계면은 1909년 지질학자 안드리야 모호로비치치(Andrija Mohorvicic, 1857~1936, 크로아티아)에 의해 발견되었다. 지하 30~100킬로미터 지점에서 지진파의 속도가 변한다는 것을 발견하면서다. 그 경계면을 모호로비치치 불연속면(약칭 모호면)이라고 하는데, 지각의 두께가 일정하지 않기 때문에 불연속면이라고 한다.
우리는 좀 전에 내핵과 외핵, 그리고 맨틀과 지각에 대해 알아보았다. 그것들의 개요와 특성과 의미에 대해 알아보면서 말이다. 하지만 기능적인 서술로만 이어지는 지루한 설명에 자칫 무미건조한 느낌을 가질 수 있다. 특히 핵과 맨틀의 경우 보이지도 않고 느껴지지도 않는 땅속 깊은 곳에 위치하고 있어, 자칫 추상적인 설명이라는 느낌마저 들 것이다. 하지만 지각에 대해서는 조금 다른 느낌을 가져도 될 듯하다. 지각 또한 구조적 측면에서는 지구 적층구조의 한 부분일 따름이지만, 우리들의 정서에 있어서는 지각이야말로 지구 자체이기 때문이다. 우리가 발을 딛고 서 있는 바로 이 땅, 우리가 살아가는 터전 그 자체 말이다.
지각은 지구 자체라 할 수 있다. 앞서 지구를 4개의 권역으로 나눌 수 있다고 했지만, 사실 나머지 3개 권역은 모두 지각의 기반 위에서 형성된 것이다. 지구 표면의 3/4을 차지하는 바다 즉 수권은 지각 위에 얹혀져 있고, 기권인 대기 또한 지각 위에 자리를 잡고 있다. 나머지 한 권역인 생물권은 그냥 지각을 터전으로 삼고 있다. 우리가 알고 있는 모든 역사 또한 지각 위에서 이루어진 것이라 할 수 있다. 지질의 연대가 그러하고, 생명체의 탄생과 진화의 역사가 그러하며, 인류의 진화 과정과 문명의 역사가 그러하다.
지구의 구조로서의 지각이면서, 지구 그 자체이자 우리네 삶의 터전인 지각에 대한 이야기였다. 계속해서 지구의 또 다른 구성 권역인 기권과 수권에 대해 좀 더 알아보자
<지구의 구조 끝>