2023년 터키의 파괴적인 지진 뒤에 숨겨진 예상치 못한 물리학

UC 샌디에고 스크립스 해양학 연구소 연구원들의 새로운 연구는 2023년 2월 6일 터키와 시리아를 강타한 거의 동일한 강도의 치명적인 두 지진의 복잡성을 풀기 위해 다학문적 접근 방식을 사용합니다.

오늘 사이언스(Science) 저널에 발표된 연구에 따르면 각각 규모 7.8과 7.7로 측정된 두 지진 모두 예상치 못한 요소가 추가되어 흔들림을 더욱 파괴적으로 만들었다는 사실이 밝혀졌습니다.

"지진은 알려진 단층에서 발생했으며 이러한 의미에서 예상된 것이었습니다"라고 논문의 공동 저자인 Scripps 지구물리학자 Yuri Fialko가 말했습니다. “예기치 못한 것은 그 규모였습니다. 동일한 단층에서 발생한 과거의 지진보다 훨씬 더 컸습니다. 이번 지진으로 인해 해서는 안 될 예상치 못한 일이 많이 발생했기 때문에 이런 일이 일어났습니다.”

두 번의 지진 중 첫 번째 지진은 일반적으로 파열 전파에 대한 장벽 역할을 할 것으로 예상되는 다양한 단층 굴곡 및 접합부를 돌파한 가능성 없는 파열의 "폭포"로 인해 강도가 증가했습니다. 두 번째 흔들림은 또한 초전단 파열(supershear rupture)이라는 예상치 못한 현상으로 인해 추가 충격을 가했습니다. 이 현상은 지진 전단파가 지각을 통과할 수 있는 것보다 더 빠르게 단층이 파열되어 지진의 파괴력을 증폭시키는 음파 붐과 같은 효과를 생성합니다.

Fialko는 또한 이러한 지진의 이상하고 흔하지 않은 측면을 열거함으로써 전 세계의 지진 대비 계획에 유사하게 드물거나 극단적인 사건의 가능성을 포함할 필요성을 강조한다고 말했습니다. 특히 그는 드물지만 가능한 시나리오를 통합하는 것이 캘리포니아의 산 안드레아스 단층 근처 지역에서 귀중한 훈련이 될 것이라고 말했습니다. 그는 이 두 지진을 일으킨 동아나톨리아 단층 시스템과 구조적으로 유사한 단층 시스템이라고 말했습니다.

캘리포니아와 마찬가지로 터키도 지진이 발생하는 나라입니다. 이 곳은 유라시아판, 아라비아판, 아나톨리아판이 만나는 복잡한 일련의 충돌 단층 가운데에 자리잡고 있습니다. 아라비아판은 유라시아판을 향해 북쪽으로 이동하고 있으며, 터키 전체와 아나톨리아판이 둘 사이에 끼여 있습니다.

Fialko는 “가장 간단한 비유는 수박씨에 대한 것입니다.”라고 말했습니다. “미끄러워서 손가락 사이로 쥐어짜면 한 방향으로 튀어나오려고 합니다. 아나톨리아 판의 양쪽에 압축이 있어 두 손가락 사이에 수박씨가 있는 것처럼 서쪽 방향으로 튀어나오려고 합니다.”

이러한 구조적 경계를 따라, 밑에 있는 판이 지하 약 20km(12마일) 깊이로 계속 미끄러질 때 마찰과 조임 압력으로 인해 양측이 붙어 있으면 단층을 따라 지각의 암석 상층에 응력이 축적될 수 있습니다. 지진은 축적된 응력이 마침내 상부 지각에 작용하는 마찰과 조임 압력을 극복하고 단층의 양면이 깊이에서 발생하는 지각 운동을 따라잡기 위해 갑자기 격렬하게 미끄러질 때 발생합니다.

이는 모두 터키 주변 지역이 1138년 시리아 도시 알레포를 파괴한 지진부터 1999년 터키 도시 이즈미트를 강타한 지진에 이르기까지 크고 치명적인 지진의 오랜 역사를 가지고 있다는 것을 의미합니다.

Scripps의 연구원들은 터키와 시리아 전역에서 50,000명 이상의 목숨을 앗아간 파괴적인 지진 사건을 야기한 과정을 더 잘 이해하기 위해 2023년 지진이 발생한 직후에 연구를 시작했습니다. 국립과학재단(National Science Foundation), NASA, 미국지질조사국(US Geological Survey), 세실 앤 아이다 그린 재단(Cecil and Ida Green Foundation), 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램(Horizon 2020 Research and Innovation Program)이 모두 이 연구 자금 지원에 기여했습니다.

지진의 가장 분명하고 흔하지 않은 특징은 사실상 동일한 크기였으며 이를 인식하는 데 많은 분석이 필요하지 않았습니다. 첫 번째 지진이 발생한 지 약 9시간 후에 발생한 두 번째 흔들림은 엄밀히 말하면 여진이 아니라 지진학자들이 이중선으로 알려진 두 번째 지진이었습니다. 상대적으로 짧은 시간 내에 비슷한 규모의 두 지진이 발생한 것입니다.