삼중 접합부

지구의 지각은 여러 개의 판으로 나뉘어 있으며, 이 판들은 서로 상호작용하면서 다양한 지질학적 현상을 만들어내고 있다. 그중에서도 삼중 접합부 혹은 트리플 정션(Triple Junction)은 세 개의 판 경계가 만나는 특이한 지점으로, 지질학적으로 매우 중요한 의미를 가지고 있다.

삼중 접합부에서는 만나는 세 개의 경계가 각기 다른 성격을 가질 수 있으며, 이는 해령(Ridge, R), 해구(Trench, T), 변환단층(Transform Fault, F)으로 구분된다. 따라서 삼중 접합부는 경계를 이루는 세 가지 유형의 조합으로 기술될 수 있다. 예를 들어, 해령-해령-해령(R-R-R)이나 변환단층-변환단층-해구(F-F-T)와 같은 방식으로 표기된다.

이론적으로 가능한 삼중 접합부의 유형은 10가지가 있지만, 이들 중 시간이 지나도 안정적으로 유지되는 유형은 몇 가지에 불과하다. 여기서 안정적이라는 것은 지질학적 시간 규모에서 삼중 접합부의 기하학적 구성이 유지된다는 의미이다. 반대로, 안정적이지 않은 삼중 접합부는 판의 운동에 따라 형태가 바뀌거나 새로운 경계가 형성될 가능성이 크다.

한편, 네 개 이상의 판이 만나는 접합부도 가능하지만, 이는 순간적인 현상에 불과하며 지속적으로 유지되지는 않는다. 즉, 현실적으로 지속 가능한 판의 만남은 삼중 접합부가 최대라는 뜻이다.

이러한 삼중 접합부는 해양 지각과 대륙 지각 모두에서 발견될 수 있으며, 특히 판 구조 운동을 연구하는 데 중요한 단서를 제공하고 있다. 삼중 접합부의 유형과 변화는 새로운 해양 지각의 생성, 섭입대에서의 판 운동, 대륙 충돌과 같은 다양한 지질학적 과정과 밀접하게 연관되어 있다.

삼중 접합부 개념을 처음으로 상세히 설명한 과학 논문은 1969년 댄 매켄지와 제이슨 모건에 의해 발표되었다. 초기에는 이 개념이 주로 세 개의 발산 경계, 즉 해령이 만나는 지점에 국한되어 사용되었으며, 이상적으로는 각 경계가 약 백이십 도 각도로 만나는 형태를 이루는 것으로 이해되었다.

판 구조론에 따르면, 대륙이 분리될 때 중심점을 기준으로 세 개의 발산 경계가 방사형으로 형성되며, 이 지점이 삼중 접합부가 된다. 하지만 세 개의 발산 경계 중 하나는 정상적으로 확장되지 못하고 단절되는 경우가 많다. 이를 아울라코겐이라고 하며, 나머지 두 개의 발산 경계만이 계속 확장되면서 새로운 해양이 형성된다.

남대서양이 열릴 때도 이러한 과정이 관찰되었다. 대서양이 형성되기 전, 남아메리카 대륙과 아프리카 대륙 남쪽에서 발산이 시작되었으며, 현재의 기니만에 삼중 접합부가 존재했다. 이후 확장이 서쪽으로 지속되면서 대서양이 형성되었고, 북동 방향으로 뻗어 있는 베누에 지구대가 삼중 접합부에서 단절된 실패한 경계로 남게 되었다.

이후 연구가 진행되면서 삼중 접합부 개념은 확장되었으며, 현재는 세 개의 판이 만나는 모든 지점을 삼중 접합부라고 부른다. 이는 해양과 대륙 어디에서나 존재할 수 있으며, 판 구조 운동을 연구하는 데 중요한 단서를 제공하는 요소로 자리 잡았다.

지구에서 판이 만나는 지점 중 세 개의 판 경계가 만나는 곳을 삼중 접합부라고 한다. 하지만 이 접합부가 시간이 지나도 같은 형태를 유지할 수 있는지, 즉 안정적으로 유지될 수 있는지는 판의 운동 방식에 따라 달라진다.

삼중 접합부의 안정성을 분석하는 가장 쉬운 방법은 세 개의 판이 각각 어떻게 움직이는지를 살펴보는 것이다. 여기서 판의 경계는 크게 해령, 해구, 변환단층 세 가지로 나뉜다.

이 삼중 접합부가 안정적이라는 것은, 판들이 움직이더라도 접합부의 모양이 계속 유지된다는 뜻이다. 이를 위해서는 세 판이 일정한 속도로 움직이면서 접합부가 세 판 경계 위에 그대로 남아 있어야 한다. 하지만 만약 한쪽 판이 너무 빠르게 움직이거나, 판 경계의 방향이 변하게 된다면 접합부의 형태가 바뀌거나 사라질 수도 있다.

어떤 삼중 접합부는 시간이 지나면서 형태가 바뀌어 다른 종류의 접합부로 변할 수 있다. 예를 들어, 해령-해령-변환단층(RRF) 접합부는 쉽게 변환단층-변환단층-해구(FFR) 형태로 바뀔 수 있다. 하지만 변환단층이 세 개 모여 있는 변환단층-변환단층-변환단층(FFF) 접합부는 불가능하다.

왜냐하면, 세 개의 변환단층이 만나는 경우에는 판들이 서로 독립적으로 움직일 수 없기 때문이다. 변환단층은 옆으로 미끄러지는 운동만 하는데, 이 방식으로 세 개의 판을 동시에 맞추려면 각 판이 정확히 같은 방향과 속도로 움직여야 한다. 하지만 지구에서는 이런 일이 일어나지 않는다. 따라서 변환단층만 세 개가 모인 삼중 접합부는 안정적으로 존재할 수 없다.

과학자들은 판이 움직이는 속도와 방향을 계산하여 삼중 접합부가 안정적인지 확인한다. 가장 기본적인 원리는 세 판의 상대적인 속도를 더하면 0이 되어야 한다는 것이다. 즉, 세 판이 각자의 방향으로 움직이지만 그 움직임이 서로 균형을 이루어야 한다.

이 원칙을 적용하면, 삼중 접합부에서 판들이 움직이더라도 접합부가 세 개의 판 경계 위에서 계속 유지될 수 있는지를 알 수 있다. 예를 들어, 해령이 포함된 접합부는 판이 서로 멀어지면서 새로운 지각을 만들기 때문에 비교적 안정적인 경우가 많다. 반면 변환단층이 세 개 모여 있는 접합부는 이런 균형을 유지할 수 없어서 안정적으로 존재할 수 없다.

삼중 접합부는 세 개의 판이 만나는 곳이지만, 모든 삼중 접합부가 시간이 지나도 그대로 유지되는 것은 아니다. 안정적인 접합부는 판들이 움직이더라도 일정한 형태를 유지할 수 있는 곳이다. 하지만 불안정한 접합부는 시간이 지나면서 다른 형태로 바뀌거나 사라질 수 있다.

특히, 변환단층만 세 개가 모인 접합부는 절대로 안정적으로 존재할 수 없으며, 과거 지질학적 기록을 보면 이런 불안정성 때문에 태평양 판이 형성되었다는 증거도 있다. 삼중 접합부의 안정성을 연구하는 것은 판 구조 운동을 이해하는 중요한 단서가 되며, 해양과 대륙에서 판의 움직임을 예측하는 데도 활용된다.

지구에서 세 개의 판이 만나는 삼중 접합부는 여러 가지 형태가 존재할 수 있다. 매켄지와 모건은 이론적으로 가능한 삼중 접합부의 종류를 열여섯 가지로 정리했지만, 그중 일부는 아직 실제로 발견되지 않았거나 존재 가능성이 낮은 것으로 보인다.

이 접합부들은 두 가지 기준으로 분류된다. 첫째, 어떤 판 경계들이 만나는지에 따라 구분된다. 예를 들어,

둘째, 판들이 움직이는 방향이 어떻게 설정되는지에 따라 추가적으로 세분화된다. 예를 들어 TTT 접합부는 움직이는 방식에 따라 TTT(a)와 TTT(b) 두 가지 형태로 나뉠 수 있다.

매켄지와 모건은 열여섯 가지 삼중 접합부 중 열네 가지가 안정적이라고 주장했다. 그러나 변환단층-변환단층-변환단층(FFF)과 해령-해령-해구(RRF)는 불안정하다고 보았다. 이후 연구에서는 RRF도 특정 조건에서는 안정적일 수 있음이 밝혀졌다.

이 유형은 항상 안정적이며, 지구에서 가장 흔하게 발견된다. 이 구조에서는 세 개의 해령이 만나는 곳에서 판들이 퍼져나가면서 새로운 지각을 형성한다. 하지만 시간이 지나면 세 방향 중 한 방향의 확장이 멈추고, 단절된 열곡 지대(아울라코겐)가 남는 경우가 많다.

예를 들어, 남대서양이 열릴 때 세 개의 해령이 만나 확장되었으며, 북쪽과 남쪽으로 확장되면서 결국 대서양 중앙 해령을 형성하게 되었다. 하지만 이 과정에서 나이지리아 델타 지역에는 베누에 지구대라는 실패한 열곡 지대가 남게 되었다.

이러한 RRR 접합부가 흔한 이유는, 지구와 같은 구형 표면에서 120도 각도로 갈라지는 것이 지각이 팽창할 때 가장 자연스러운 방식이기 때문이다. 맨틀 속 고온의 열점이 이러한 삼중 접합부를 형성하는 데 중요한 역할을 한다고 여겨진다.

이 유형은 상대적으로 드물다. 또한, 특정한 경우에는 불안정할 수 있다. 약 천이백만 년 전, 캘리포니아만 근처에서 한때 RTF 접합부가 존재했다고 추정된다. 당시 북아메리카판 아래로 과들루프판과 파랄론판이 섭입되고 있었는데, 이 섭입대의 북쪽 끝에서 산안드레아스 단층과 연결되면서 RTF 접합부가 형성되었다.

하지만, 시간이 지나면서 해령 자체가 해구 아래로 섭입되면서 판이 찢어지는 현상이 발생했고, 결국 기존의 삼중 접합부는 사라지게 되었다. 일부 RTF 접합부는 안정적일 수도 있지만, 특정한 속도 조건을 충족해야 한다. 즉, 판들의 운동 벡터가 특정한 방식으로 정렬되어야 한다.

이 유형의 대표적인 예는 일본 중부 지역에서 찾을 수 있다. 일본에서는 유라시아판이 필리핀 해판과 태평양판을 덮고 있으며, 필리핀 해판 역시 태평양판을 덮고 있다. 이러한 섭입 운동으로 인해 일본 해구가 두 갈래로 갈라지면서 류큐 해구와 보닌 해구를 형성했다.

이러한 TTT 접합부가 안정적으로 유지되려면, 두 개의 [[섭입대||가 직선으로 정렬되거나 특정한 상대 속도 벡터 조건을 충족해야 한다. 일본 주변의 삼중 접합부는 이러한 조건을 만족하고 있기 때문에 안정적으로 유지되고 있는 것이다.

삼중 접합부는 판 경계의 종류와 판이 움직이는 방식에 따라 여러 가지 형태가 존재할 수 있다.

판 구조 운동이 계속되면서 삼중 접합부도 시간이 지나면서 변화할 수 있으며, 어떤 접합부는 형태를 유지하는 반면, 어떤 접합부는 변형되거나 사라지기도 한다. 이러한 연구는 지구 내부에서 일어나는 힘과 지각의 변화를 이해하는 중요한 단서를 제공한다.