상부 맨틀의 운동과 플룸 운동

 상부 맨틀에서는 대류에 의한 수평 운동이 일어나고, 맨틀과 외핵의 경계에서는 아래에서 위로 올라오는 플룸에 의한 운동이 일어납니다.

 

판을 움직이는 상부 맨틀의 운동

 

 맨틀 대류는 맨틀 내에 존재하는 방사성 물질의 붕괴에서 나오는 열과 상하부 깊이에 따른 온도 차이 때문에 발생합니다. 맨틀 대류는 상부 맨틀에서 일어나는 경우와 맨틀 전체에서 일어나는 경우가 있습니다. 어느 경우이든 맨틀 대류로 해저가 확장되고, 이동하던 해양판이 대륙판과 만나 섭입대를 형성하는 것을 설명할 수 있습니다. 하지만 하와이섬은 판 경계에 있는 것이 아니라 태평양판의 한가운데 위치 하고 있습니다. 또한, 하와이 열도의 섬들은 일직선으로 줄을 지어 있는데, 이 중 가장 오른쪽 하와이섬에서만 화산 활동이 일어납니다. 이러한 현상은 기존의 상부 맨틀의 대류만으로는 판의 운동을 설명하지 못하는 한계가 있음을 보여 줍니다.

 

열점과 플룸 운동

 

 현재 화산 활동이 일어나는 하와이섬에서 북서쪽으로 갈수록 섬들의 나이는 많아지고, 화산 활동은 일어나지 않습니다. 북서쪽으로 더 올라가면 화산섬들은 해수면 아래로 잠겨 해산을 이루고, 해산 중에는 산 정상부가 평평한 평정해산도 있습니다. 그러면 해령이나 섭입대에 위치하지 않은 하와이섬의 화산 활동은 어떻게 설명해야 할까요.

 

 고정된 위치에서 뜨거운 마그마를 분출하는 곳을 열점이라 합니다.

 일반적으로 지하 약 660km보다 얕은 상부 맨틀에서만 만들어진 마그마가 분출된다고 알려졌는데, 열점인 하와이섬에서 분출되는 마그마는 핵과 접해 있는 지하 약 2900 km에서 올라온 하부 맨틀로부터 형성된다는 사실을 알아내었습니다. 이는 마그마가 상부 맨틀에서만 올라오는 것이 아니라는 것을 의미합니다. 지속적인 조사 결과, 맨틀과 핵의 경계에서 지각으로 올라오는 고온의 열기둥과 지각에서 맨틀 하부로 향하는 저온의 열기둥이 발견되었습니다. 이렇게 상승이나 하강하는 맨틀 물질 덩어리를 플룸이라 하고, 플룸에 의한 구조 운동을 플룸 구조론이라고 합니다.

 

 지구에는 2~3개의 거대한 상승류가 있어 핵과 접해 있는 하부 맨틀의 물질이 지표면까지 상승하며, 지표면의 물질이 다시 하부 맨틀까지 하강하는 큰 대류 현상이 일어나고 있습니다. 현재 아시아 지역에서는 거대한 차가운 플룸이 하강하고, 남태평양과 아프리카에서는 크고 뜨거운 플룸이 상승합니다.

 

상부 맨틀의 운동과 플룸 운동

 

 판 구조론이 정립되면서 판의 움직임을 상부 맨틀의 대류로 설명할 수 있게 되었습니다. 또한, 맨틀과 핵의 경계에서 올라오는 상승류인 플룸의 활동을 통해 하와이 열점의 형성 과정과 보다 큰 규모의 지구 내부 움직임을 이해하게 되었습니다. 이렇게 지권의 변동을 설명할 수 있는 두 운동은 동떨어진 것이 아니라 서로 연관되어 일어납니다. 상부 맨틀 운동을 포함하는 판 구조론이 판이 섭입되기 전까지 지표면에서 발생하는 판 운동을 설명한다면, 판의 섭입이 시작되면서부터는 플룸 구조론이 판 구조 운동의 근본적인 원동력인 맨틀을 포함한 지구 내부 운동을 설명한다고 할 수 있습니다.