섭입대 마그마작용

첫머리에

제1장 문제설정
1.1 근본적인 문제
1.2 종래의 모델
1.3 현 시점에서의 최고모델

제2장 섭입대의 초생마그마
2.1 마그마계열
2.2 초생마그마

제3장 조구적 특징
3.1 지구물리학적 매개변수
3.2 화산의 분포

제4장 지구화학적인 특징
4.1 전체적인 특징
4.2 도호횡단방향의 조성변화

제5장 함수광물의 안정영역
2열의 화산렬 및 원소비ㆍ동위원소비 수평변화의 원인
5.1 탈수분해반응 : 간단한 열역학적 배경
5.2 슬랩내의 탈수분해반응
5.3 맨틀쐐기내의 함수광물
5.4 함수커튼의 형성
5.5 방출되는 H₂O의 양과 화산 수의 수평변화
5.6 유체상 조성의 차이와 불호정성원소비ㆍ동위원소비의 수평변화

제6장 마그마 발생의 온도ㆍ압력조건
불호정성원소함유량 수평변화의 원인
6.1 단순계의 실험결과
6.2 천연감람암의 부분용유실험
6.3 천연화산암의 고온고압 용융실험
6.4 섭입대마그마의 분리조건

제7장 슬랩유래 유체상의 화학조성
섭입대마그마의 화학적 특징의 원인
7.1 무엇이 맨틀쐐기를 오염시키는가?
7.2 H₂O 유체상의 화학조성

제8장 맨틀다이나믹스
8.1 맨틀쐐기의 다이나믹스 : 암석학적 필요조건
8.2 맨틀쐐기의 다이나믹스 : 대류와 고온영역의 형성
8.3 섭입대의 심부 프로세스
8.4 슬랩 성분의 맨틀내 대순환

인용문헌
옮기면서
찾아보기

첫머리에

‘섭입대’는, 지구상에서 가장 활발한 화산활동이 확인되는 지역 중 하나이다. 해구에서 맨틀내로 섭입되는 판이 뭔가의 형태로 마그마 발생에 기여한다고 믿어진다. 그리고, 이 마그마 발생 메커니즘을 명확히 하는 것은, 지구과학의 오래고도 중요한 문제 중 하나였고, 지금도그렇다. 중요 문제라는 생각은 자신의 전문 분야가 과학 가운데 요령부득 부분임을 인정하고 싶지 않은 무의식적 방어 반응은 아니다.
섭입대의 마그마 활동은 지구 내부에서 진행하는 분화 과정이며, 판의 섭입은 맨틀내 불균질을 생성하는 원인이 된다. 따라서 섭입대마그마 활동의 해석은 지구의 진화사를 이해함에 있어서도 중요한 열쇠가 될 것이다.
책 이름으로 쓴 ‘마그마학’이라는 단어는 그다지 널리 받아들여지지는 않고 있다. 굳이 이 낯선 용어를 쓴 것은 ‘고전적인 암석학’과 구별하기 위해서다. 많은 사람들은 암석학은 암석을 기재하는 행위하고 생각하고 있다. 물론, 고전적 암석학에서조차, 이러한 박물학적인 것이 아닌, 가령 그 암석이 생성된 (마그마가 발생한) 물리화학적 조건을 고찰하여 성인론을 전개함을 목적으로 한다. 그러나 여기서 화성암석학 대신 쓰인 ‘마그마학’은, 왜 마그마가 발생한 온도, 압력 등의 조건의 이루어졌는지를 함께 논의하는 것이다. 따라서, 필연적으로 ‘고전적인 암석학’과는 달리, 필요로 하는 모든 ‘학문’을 포함하는 것이다.
한편, 마그마 발생은, 맨틀물질 운동의 결과로 일어난다. 즉, 마그마를 해석하는 것에 의해 어떠한 맨틀물질이 어떻게 운동했는지 추정할 수 있다. 그리고 어떤 종류의 마그마 발생이 전 맨틀 규모의 상승류에 대응한 것이라면, 마그마학은 전 맨틀다이나믹스의 해명에 중요한 필요조건을 줄 것이라 기대된다. 이 책은 이러한 자세로 썼다.
또 하나 이 책이 가진 특징은 나 개인의 생각 방식을 강하게 표출한 점이다. 따라서 이 책은 소위 총괄적 해설서나 교과서가 아니다. 비판적 독자에 의해, 새롭고 보다 진보한 ‘포괄적 모델’이 나오게 되는 것이야말로 나의 희망이고 기쁨이다.
물론, 나 역시 한 사람의 독자임은 말할 것도 없다. 모델링의 중요성을 다시 여기서 반복할 필요가 없을 것이다. 나의 메모장에 1980년 이후 얼마나 많은 섭입대 단면도가 그려져 있을까? 모델링은 어떤 모델을 내는 것이 최종 목적이 아니다. 다음 타겟을 찾기 위해 하는 것음을 이 메모장에서 분명히 읽을 수 있었다. 그리고 많은 경우 다음 일에 착수하기 전 ‘예상결과’가 기록되어서, ‘만약 그렇다면’이라는 ‘망상’이 계속된다. 이러한 ‘3단 논법 놀이’는 위험허다고 생각하는 사람이 많은 것 같다. 그러나 그렇게 긴장해서 생각하지 않고 편히 생각하면 될 것이라 본다. 어차피 과학은 놀이이니까. 그리고 놀고 싶어서 대학에 있는 것이니까.... 영국에서 학생 순찰을 담당할 때의 일이다. 그날 리포트 제목은 ‘이 단층에서 얻은 관찰 결과를 토대로 알프스 조산운동을 논하라’였다. 당시의 나에겐 충격적이었다.
이 책은. Steve Eggins 선생과 함께 쓴 “subduction Zone Magmatism” (Blackwell, 1995)을 기본으로 한 것이다. 양쪽의 구성이나 내용은 당연히 비슷하지만 동일한 것을 기술할 때 상당히 뉘앙스가 다른 부분이 있다. 또 많은 경우 영어판이 신중한 표현일 것이다. Eggins 선생의 온화한 인품이 그렇게 만들었을 것이다. 하지만 때에 따라서는 이 책이 보다 조심스러운 표현을 사용하고 있다. 비교하며 읽어보면 재미있을지도 모르겠다.
인용부분은 가능한 한 전부 게재하였다. 다만, 지면상 책 이외의 보통 논문은 타이틀을 생략했다. 조금 불편하겠으나 찾는데 문제가 없을 거라 판단해서다.
이 책이 완성되기까지 많은 분들의 도움을 받았다. 아리조나대학 체류 중 카와모토 타츠히코씨께 틀림없이 매우 바빴음에도 원고에 대해 수많은 유익한 조언을 들었다. 포치 씨가 그림 제작, 원고 수정 등을 전면적으로 도와주셨다. 도쿄대 출판부 코마츠 미카씨께 많은 조언을 들었다. 물론, 이 책 속의 논의를 진행하는 데는 수많은 분들로부터 가르침을 받았음도 틀림없다. 여기서는 내게 있어 너무나 소중했음에도 너무 일찍 세상을 떠나신 두 형님 후쿠야마 히로스케씨와 사쿠야마 마사노리씨 이름을 드는 것으로 그치겠다.
1994년 11월
검은 머리 물떼새를 올해도 교토에서 맞으며
타츠미 요시유키