인도 대륙지각, 벵골만 아래에 잠수했다… 연속된 리소스피어의 새로운 증거

초록

대기소음 및 지진파 데이터를 이용한 전단파 속도 단층촬영 결과, 인도 대륙지각의 상부 맨틀이 벵골만 서쪽까지 400~500 km 연속으로 존재함을 확인했다. 35‑40 km 깊이의 모호에서 4.1‑4.3 km/s, 140 km까지 4.5‑4.7 km/s의 고속 구조가 86°E까지 이어지며, 그 이후에는 리소스피어 두께가 얇아지고 속도가 감소한다. 이는 인도 크라톤이 서부 벵골만에 잠수했으며, 대륙‑해양 경계가 약 86°E에 위치한다는 새로운 지질학적 해석을 제시한다.

상세 분석

본 연구는 대기소음(ambient noise)과 전 세계 지진파 기록을 결합한 고해상도 전단파(VS) 단층촬영을 수행하여, 인도 대륙지각이 벵골만 서부까지 연속적으로 이어진다는 강력한 지구물리학적 증거를 제시한다. 모호(Moho) 깊이 35‑40 km에서 관측된 VS ≈ 4.1‑4.3 km/s는 전형적인 대륙 지각의 상부 맨틀 속도와 일치하며, 140 km 깊이까지 4.5‑4.7 km/s까지 상승하는 패턴은 두꺼운 리소스피어(lithospheric lid)를 의미한다. 이러한 고속 구조는 동경 86°E까지 거의 변함없이 유지되며, 이는 인도 크라톤이 현재 해저에 잠수해 있다는 가설을 뒷받침한다.

동쪽으로 이동할수록 리소스피어 두께가 약 90 km로 얇아지고, VS가 4.1‑4.3 km/s 수준으로 감소한다. 이는 열적 재활성화 혹은 플레이트 경계에서의 물질 교환을 시사한다. 저자들은 Kerguelen 핫스팟과의 상호작용이 약 90 Ma에 발생했을 가능성을 제시하며, 이 과정에서 상부 맨틀이 재가열되어 속도가 저하되었을 것으로 추정한다.

데이터 처리 측면에서는, 대기소음 교차상관을 통해 0‑1 Hz 대역의 표면파를 추출하고, 이를 고해상도 스펙트럼 전단파 역산에 활용하였다. 또한, 전 세계 규모의 지진파(주로 M ≥ 5.5) 데이터를 동일한 역산 프레임워크에 통합함으로써, 깊이와 수평 해상도를 동시에 향상시켰다. 해상도 테스트와 잔차 분석 결과, 100 km 이하의 구조적 변화를 검출할 수 있는 충분한 민감도를 확보했으며, 특히 리소스피어 경계와 대륙‑해양 전이 구역을 명확히 구분할 수 있었다.

지질학적 함의는 크게 두 가지이다. 첫째, 인도‑오스트레일리아‑남극 대륙판이 136 Ma에 rifting을 시작한 직후, 인도 크라톤의 서쪽 가장자리가 급격히 침강하여 현재의 벵골만 서부에 잠수했을 가능성을 제시한다. 이는 기존의 판구조 재구성 모델에서 간과된 ‘잠수 대륙’ 개념을 보강한다. 둘째, Kerguelen 핫스팟에 의한 열적 영향은 동부 벵골만의 얇은 리소스피어와 저속 전단파 영역을 설명하는 핵심 메커니즘으로 작용한다. 이러한 해석은 남아시아-인도양 지역의 지진활동성, 화산성 변형, 그리고 해저 광물자원 분포를 재평가하는 데 중요한 단서를 제공한다.