지진이란

2024년 1월 1일 16시 10분 일본 이시카와현 노토반도에서 규모 7.6의 지진이 발생했다.

진도 7은 2018년 발생한 홋카이도 이부리 동부 지진 이후 약 5년 만에 처음 관측됐으며 일본 관측 역사상 진도 7을 관측한 7번째 지진이다.

 

지진은 지구 암석권 내부에서 갑작스럽게 에너지를 방출하면서 지진파를 만들어내며 지구 표면까지 흔들리는 현상이다. 지진은 너무 약해서 느낄 수 없는 크기에서부터 사람과 건물의 붕괴 등 도시 전체를 파괴할 수 있을 정도로 매우 강력한 크기의 지진까지 다양한 강도로 일어난다.  지진 활동이란 특정 기간 특정 지역에서 발생한 지진의 빈도, 크기, 유형을 말한다. 지진에는 지표면의 진동 외에도 비진동성 암반의 미끄러짐 현상도 포함된다.

 

지질구조학적 지진은 단층면을 따라 파괴가 전파될 수 있을 정도로 충분한 탄성 변형 에너지가 축적된 지구 어디서나 발생할 수 있다. 단층면은 단층면 표면에 마찰 저항을 늘리는 불규칙한 표면 구조가 없을 때만 부드럽고 지진 없이 움직인다. 대부분의 단층면은 울퉁불퉁하며 이 때문에 단층은 스틱 슬립 현상이 일어난다. 단층면이 정지 상태가 되면 판 사이 상대적인 움직임이 계속 발생해 단층 사이 응력이 증가하므로 두 단층이 고착된 표면 주변 영역에 응력이 쌓인다. 이는 응력이 거칠거칠한 돌기 구조를 파괴할 수 있을 때까지 계속 쌓이며 애스패리티가 끊어지면 갑자기 고정되었던 단층면 사이가 순간적으로 미끄러지면서 응력을 방출한다.

 

'지진'이라는 용어는 지진파를 일으키는 자연적, 인공적인 지진학적 현상을 통틀어 일컫는다. 대부분의 지진은 단층 파열로 발생하며 그 외에도 화산 활동, 지뢰 폭발, 산사태, 핵실험 등 여러 자연적, 인공적 원인으로도 발생한다. 지진이 일어날 때 처음으로 단층이 파열되어 흔들림이 시작된 지점을 진원이라고 하고, 진원의 지표면상 지점을 진앙이라고 부른다.

 

지진은 지표면의 땅을 흔들고 암반을 변성시켜 휘어지게 하거나 이동시킨다. 큰 지진의 진앙이 바다 해역 상에 있다면 해저 지형의 변화로 쓰나미가 일어날 수도 있다. 또한 지진으로 액상화현상이나 산사태 같은 2차 피해가 일어날 수 있으며, 일부 지진은 화산 활동을 일으키기도 한다.

 

지진은 지구 내부의 에너지가 축적되어 암석의 파열이 일어나는 한계를 넘어설 때 일어나는데, 암반이 파열되는 전체 영역을 진원역이라 한다. 규모 M8을 넘는 거대지진의 경우 진원역의 길이가 수백 km가 넘기도 한다. 예를 들어 규모 M9.1이었던 도호쿠 지방 태평양 해역 지진의 경우 진원역은 이와테현 해역에서 이바라키현 해역까지 동서 200km, 남북 500km 길이 영역으로 광범위하다. 암반이 파열된 전체 영역 중에서도 처음으로 파열이 시작된 땅속의 한 지점을  진원이라고 부른다.

암반의 파열이 일어난 진원의 바로 수직 위 지표상의 한 지점을 진앙 혹은 진앙지라고 한다.

 

지질학적으로 발생하는 자연 지진의 대부분은 깊이 수십 km를 넘지 않는 불의 고리(환태평양 조산대) 지역에서 발생한다.

불의 고리라 불리는 환태평양 조산대는 태평양 주변의 지진, 화산활동이 이 자주 일어나는 지역들을 일컫는 말이다.

태평양을 둘러싸고 있는 고리 모양이기 때문에 이런 이름이 붙었다. 

 

미국 서부, 알류샨 열도, 칠레 서부, 쿠릴 열도, 캄차카반도, 일본 열도 ,필리핀, 대만, 인도네시아, 뉴질랜드가 환태평양 조산대에 포함된다. 판구조론에서 말하기는 판의 경계에서 지각변동이 활발하다고 했는데, 환태평양 조산대는 바로 그런 판의 경계들이 모여 이루어진 곳이다. 매우 큰 지진의 81%와 모든 지진의 90%가 환태평양 조산대에서 발생한다.

 

한해 전 세계에 약 50만 건의 지진이 지진계에 관측되며 이 중 사람이 흔들림을 느낄 수 있는 지진은 약 10만 건이다.

이런 작은 규모의 지진이 주로 발생하는 지역은 멕시코, 과테말라, 엘살바도르, 페루, 칠레, 인도네시아, 이란, 필리핀, 파키스탄, 포르투갈의 아소르스 제도, 터키, 뉴질랜드, 그리스, 이탈리아, 인도, 네팔, 일본과 같은 판의 경계 지역이다.

규모가 커질수록 발생하는 빈도는 낮아지는데, 예를 들어 같은 기간 규모 M4의 지진은 규모 M5의 지진보다 10배 더 많이 발생한다. 이는 지진 활동이 낮은 곳에서도 비슷한데 영국의 경우 M3.7 규모의 지진은 1년에 한 번꼴로, M4.7 규모의 지진은 10년에 한 번꼴로, M5.7 규모 지진은 100년에 한 번꼴로 지진이 발생한다.

 

대부분의 지진은 공간적, 시간상으로 서로 연관되어 발생하며 한데 묶은 지진군(earthquake cluster)을 형성한다.

대부분의 지진군은 피해가 거의 없거나 전혀 일으키지 않는 작은 지진으로 이루어져 있지만 일정한 패턴을 이루며 지진이 다시 발생할 수 있다는 이론도 존재한다

 

이처럼 시간이 지나면서 점점 더 많은 지진이 관측되고 있지만 이런 현상은 실제 지진의 발생 횟수가 늘어났기보다는 지진계의 성능이 향상되고 지진관측소가 늘어난 원인으로 보고있다. 관측할 수 있는 지진의 개수가 증가했기 때문이다. 실제로 전 세계의 지진 관측소 개수는 1930년대 수백개에서 오늘날 수만 개로 증가하였다. 미국 지질조사국(USGS)의 발표에 따르면 1900년 이후 연평균 규모 M7.0-7.9의 대지진이 18차례 발생했고, M8.0 이상의 거대지진은 1회 정도 발생했으며 이 평균치는 큰 오차 없이 매우 안정되었다고 밝혔다.

대지진의 수가 해마다 변동된다는 지적도 있는데, 이는 격렬한 지각 활동의 주기성으로도 볼 수 있다. 하지만 지진에 대한 정확한 기록은 1900년이 넘어서 이뤄졌기 때문에 통계를 통한 단정적인 결론을 내리는 것이 부적합하다는 의견이 다수이다.

 

지진의 규모와 그 발생 빈도에 대한 자세한 통계는 미국 지질조사국에서 확인할 수 있다.