맨틀이란 무엇일까?

맨틀이란 무엇일까? 맨틀은 지각의 바로 아래에 위치하고 있으면서 외핵을 둘러싸고 있다. 맨틀은 지구의 대략 80%정도를 차지하고 있고 지표면에서부터 30~2900킬로미터까지의 범위를 차지하고 있다. 지각과 맨틀의 경계면을 모호로비치치 불연속면이라고 칭하고 지진파의 모호면은 지진파의 속도가 갑자기 빨라지는 곳을 경계로 구분하고 있다. 맨틀의 최상부는 온도가 낮아서 딱딱하게 굳어있는데 이부분을 암석권이라고 부른다. 암석권에서는 주로 열전도에 의해서 열이 전달되곤한다. 맨틀과 지각은 화학적인 구성의 차이에 따라 구분을 하지만 맨틀의 일부분이 굳어진 물질이 지각이라 할수 있다. 맨틀의 암석은 감람석과 휘석 그리고 다른 철성분의 광물로 이루어져 있는데 철과 마그네슘의 구성이 높은 편이고 대신 알루미늄과 규소의 함량은 작은 편이다. 맨틀의 온도는 100~4000도까지 이루어져 있는데 4000도의 고열의 경우 암석들이 액체로 구성이 되야하는게 정석이지만 높은 압력으로 인해 고체의 형태를 유지하고 있다. 암석권에서 250킬로미터 아래를 연약권이라고 부르는데 연약권에서는 열대류현상에 의해 열이 전달된다. 연약권은 지진파의 속도가 약간 감소하는데 온도와 압력에 의해 일부분이 용융된 상태로 되어 있어서 지진파의 속도가 변화한다고 의견을 내고 있다. 암석은 열 전도율이 낮은 편이라서 주로 열대류를 통해 지표면으로 열을 발산하고 있다. 반면에 금속질은 높은 열전도율을 보이는데 암석에 비해 열전도율은 낮지만 철에 포함된 원소들이 열의 이동을 하는 것으로 보고 있다. 맨틀속의 암석들은 각각의 포함한 성분들이 온도와 압력에 의해 수축과 팽창을 거듭하면서 열전도까지 대류현상을 보이는 혼돈의 공간이라고 할수 있다. 또한 이러한 맨틀의 대류현상은 판운동의 원동력으로 여겨지기도 한다. 또한 맨틀의 점성은 1019 Pa·s에서 1024 Pa·s사이로 보이고 있다. 맨틀의 점성은 깊이에 비례하는 경향을 보이기는 하지만 그 관계가 비선형적이고 상부 맨틀부분과 핵과의 경계부분은 점성이 심하게 낮은곳도 보여지고 있다. 맨틀의 상부쪽은 점성이 다른곳에 비해 낮기 때문에 300빌로미터보다 깊은 곳에서는 지진이 일어나지 않을 것으로 생각할수도 있지만 섭입대에는 차가운 물질들이 내려가면서 이동을 하고있기 때문에 온도 구배가 낮은 편이고 주의 맨틀의 강도가 높아진다. 그러므로 지진이 아예없다고 생각할수 없고 670킬로미터 이상에서도 지진은 충분히 일어날수 있다. 그렇다면 맨틀 바닥의 기압은 얼마일까? 무려 140만 기압이다 압력은 깊이와 함께 증가를 한다. 맨틀은 매우 긴 시간의 흐름 속에서 유체처럼 변형이 되수 있다고 여겨지고 있지만 점성이 상대적으로 매우 높은 현상을 보이고 있기 때문에 상부의 맨틀에서도 변형되는 비율은 매우 느리다고 할수 있다. 이러한 현상들은 판의 경계면을 형성하는 가장 핵심적인 이유라고 생각을 하고 있다. 내핵은 고체이고 외핵은 고체로 이루어져 있다. 맨틀이 가소성의 고체의 성질을 보이는 이유는 각 층의 녹는점이 다르기 때문이고 녹는점은 온도와 압력에 따라 깊이에 의해 변화해 간다. 지구의 표면을 이루는 성분들은 규산염과 니켈,철의 합금이 고체로 존재할 정도로 온도가 매우 낮다. 맨틀의 상부는 온도는 높은 편이지만 상대적으로 압력이 낮다. 그래서 규산염의 일부는 부분적인 용융상태를 보이고 있고 상대적으로 점성역시 낮은 편이다. 반면 맨틀의 하부는 매우 큰 압력을 받고 있기 때문에 점성이 매우 높아진다. 철과 니켈의 합금으로 이루어져 있는 외핵은 높은 압력을 받지만 맨틀에 비해 낮은 녹는점으로 액체로 이루어져 있다. 매우 큰 압력을 받는 내핵은 고체로 존재한다. 맨틀의 암석을 채취할때는 지상의 암석보다는 해양의 암석을 채취하는데 그 이유는 지각의 암석에 비해 해양지각의 암석부분이 더 얇기 때문이다. 1966년에 이루어졌던 모홀프로젝트는 거듭되는 실패와 높은 비용으로 중단되었는데 그때 채취한 암석과 판의 깊이는 고작 180미터에 불과 했다. 지금은 첨단장비의 활용으로 더 정확하고 낮은 비용으로 연구를 계속해 나가고 있다.