지각은 오랜 지질 시대를 통하여 끊임없이 변하여 왔다. 지각을 수직 또는 수평으로 이동하게 하거나 변형시키는 것을 지각변동이라고 하는데, 대부분의 지각 변동은 오랜 시간에 걸쳐서 서서히 일어나지만, 화산이나 지진과 같이 짧은 시간에 걸쳐서 일어나는 것도 있다. 이 결과로 생기는 지질 구조는 지각 변동의 원인을 밝히는 데 도움을 준다.
판 구조론
지구의 겉 부분은 딱딱한 몇 개의 판으로 둘러싸여 있고, 이러한 판들은 일 년에 1~10cm 정도의 속도로 이동하고 있다. 판은 지각과 맨틀의 최상부층을 포함하는 것으로, 해양 지각을 포함하는 판을 해양판, 대륙 지각을 포함하는 판을 대륙판이라고 한다.
해저 확장설에 판의 개념을 도입하여, 판 사이의 상대 운동이 조산 운동의 원인이라고 주장하는 것이 판 구조론이다.
판의 경계와 지질 활동
판은 지표층의 성층 구조를 지칭할 경우 암석권이라고 하며, 암석권보다 하부에 위치하며 점성 유체적인 성질을 지닌 층을 연약권이라고 한다.
판의 경계부
판 구조론에 의하면 굳고 딱딱한 판들은 연약권 위를 이동한다. 서로 인접한 판들의 상대적인 운동에 따라 판의 경계부는 발산 경계, 미끄러짐 경계 및 수렴 경계의 세 가지 형태로 나눌 수 있다.
■ 발산 경계
발산 경계는 판들이 분리되는 경계 또는 확장되는 지역인 해령이다. 여기에서는 천발 지진과 현무암질 마그마의 분출로 인한 해양지각이 생성된다.
■ 미끄러짐 경계
미끄러짐 경계는 주로 변환 단층이 발달된 지역으로서, 변환 단층은 암권의 생성이나 파괴 없이 판들이 서로 엇갈려 이동하는 경계부이며, 이 지역에서는 천발지진이 자주 일어난다.
■ 수렴경계
수렴경계는 판이 모이는 지역인데, 판과 판이 충돌하거나 해양판이 대륙판이나 다른 해양판의 밑으로 침강하는 지역으로서, 모든 형태의 지진과 습곡 작용, 그리고 화산활동 등이 일어난다.
맨틀 대류와 판의 이동
1928년 홈스는 지구 내부에서 발생하는 열에너지에 의해 맨틀 내에 온도차가 생기면 열적 대류 현상이 일어나게 되며, 이와 같은 맨틀의 대류가 대륙이동의 원동력이 된다고 설명하였다.
지각 아래에서의 맨틀 대류의 상승 작용으로 대륙은 두 조각으로 분리되며, 하강하는 곳의 앞부분에서는 산맥이 생성되고, 대류가 위로 올라오는 곳이 해령이며, 그 틈새를 따라서 대양저가 발달한다고 주장하였다.
그러나 판 구조론의 개념이 도입되면서 판의 운동을 단순한 맨틀의 대류만을 가지고 설명하기에는 부족하였다. 특히, 판을 움직이는 힘으로 맨틀의 대류 외에 여러 가지를 들 수 있는데, 그중에서 중요한 것은 침강된 판 자체의 무게와 중력에 의한 힘이다.
판의 밀도는 연약권보다 높기 때문에 침강하려는 경향이 있고, 침강한 판은 가라앉은 판의 자체 무게에 의해서 판을 잡아당기려는 성질이 있다. 또한 해령은 높기 때문에 중력에 의해서 평탄해지려는 작용이 발생하며, 해령에서 멀어지는 방향으로 판을 밀어내려는 힘으로 작용하기 때문에 판이 이동된다. 이러한 여러 가지 힘에 의해서 판은 서로 이동하면서 직가변동을 일으킨다.
맨틀의 대류
지진파의 연구로 암권 아래에 위치한 연약권도 고체임이 확인되었으며, 이 고체에서 대류가 일어난다는 것은 이해하기 힘들다. 그러나 짧은 시간 동안의 힘에 대해서는 고체로 작용하는 물질도 긴 시간에 걸친 힘에 대해서는 유체와 같이 작용한다는 사실이 밝혀졌다. 그러므로 맨틀도 지질학적인 긴 시간 동안에는 느리기는 하지만 대류가 가능하게 된다.