안데스 산맥 형성의 숨은 동력 수평 섭입대와 수렴 속도

초록

본 논문은 안데스의 단축, 트렌치에서의 판 속도, 그리고 남미 아래의 슬래브 형상 사이의 관계를 검토한다. 수평 섭입대는 해양 고원 섭입으로 인해 발생하며, 이는 대륙 내부의 단축을 촉진하고 판 간 결합을 강화해 수렴 속도를 감소시킨다. 이러한 메커니즘이 현재 나스카‑남미 판 사이의 수렴 속도 감소를 설명한다는 것이 주요 결론이다.

상세 분석

이 연구는 안데스 산맥의 구조적 불균일성을 설명하기 위해 전통적인 판 운동론만으로는 부족함을 지적한다. 먼저, 남미 대륙판의 서쪽 이동과 나스카판의 트렌치 수렴 속도 사이에 일정 부분 상관관계가 존재하지만, 이 관계만으로는 안데스의 남북 구간별 단축 차이와 볼리비아 오로클라인의 고대 형성을 충분히 설명하지 못한다. 저자는 Cenozoic 시대에 발생한 수평 섭입대(Horizontal Subduction Zones, HSB)를 핵심 변수로 도입한다. HSB는 주로 해양 플래툰(예: 파라과이 플래툰, 파라과이 대륙연안 고원)의 섭입으로 인해 발생하며, 이때 섭입하는 해양판의 부양력이 양(positive)으로 전환된다. 부양력 전환은 두 가지 주요 효과를 낳는다. 첫째, 트렌치에서 멀리 떨어진 대륙 내부에서의 단축이 급격히 증가한다. 이는 수평으로 눕혀진 슬래브가 대륙지각에 직접적인 압축력을 가해, 기존의 전단(단층) 활동을 강화시키기 때문이다. 둘째, 슬래브와 대륙판 사이의 마찰이 강화되어 판간 결합이 강해진다. 결합이 강해지면 슬래브가 더 이상 자유롭게 트렌치 방향으로 이동하지 못하고, 결과적으로 해양판의 트렌치향 속도가 감소한다. 저자는 이러한 메커니즘을 Eocene‑Oligocene 시기에 중앙 안데스 아래에 존재했던 수평 슬래브와, Pliocene 이후 페루·북중부 칠레 지역에 지속되는 수평 슬래브에 적용한다. 특히, 볼리비아 오로클라인의 형성 시기와 일치하는 E‑O 시기의 수평 슬래브는 대륙 내부의 광범위한 단축을 촉발시켰으며, 이는 현재 관측되는 안데스의 남북 비대칭성을 설명한다. 또한, Late Miocene 이후 나스카‑남미 판 사이의 수렴 속도 감소는 현재 남미 서부에 존재하는 수평 슬래브가 지속적으로 판간 결합을 강화하고 있기 때문이라고 주장한다. 이와 같은 해양 고원 섭입에 의한 부양력 전환과 수평 섭입대 형성은 기존의 단순한 속도‑단축 모델을 넘어, 슬래브 기하학과 대륙 내부 변형을 통합적으로 이해하는 새로운 프레임워크를 제공한다.