2013.3.10 NHK BS special
The Next MegaQuake(MegaQuake2 편집본) 2
대변동기, 최악의 시나리오에 대비하라
2011년 3월 11일 일본을 덮친 M9 거대지진.
심한 흔들림과 쓰나미가 수많은 인명을 빼앗았다.
그러나 그게 끝이 아니었다. 거대지진 이후로 지진이 급증.
일본열도는 활동기에 접어든 가능성이 지적되고있다.
지진연구자, "3.11 이전상황과는 전혀다른, 그야말로
미지의 일본열도에 우리가 발을 들여놓은 것.."
"앞으로 수년에서 수십년, 일본열도 전체에 지진위험도가
높아질 걸로 충분히 생각된다."
위험한건 일본만이 아니다.
(2004년 수마트라섬 바다 지진)
2000년대 들어 세계각지에서 거대지진이 잇따르고있다.
(2010년 칠레 마우레지진 M8.8)
지진연구자, "지구는 하나의 물체니까, 매우큰 지진이 나면,
그게 전세계 지진활동에 영향을 끼칠 가능성은 충분히 있다."
게다가 거대지진이 화산활동에 변화를 초래하고 있다는 것이 분명해졌다.
세계적으로 거대지진 후에는 반드시 대분화가 터졌다.
일본최대 화산, 후지산. 한번 분화하면 큰 피해가 예상된다.
지진, 쓰나미, 그리고 화산분화.
지구가 대변동기에 들어갔을 가능성이 있다고 생각하기 시작한 과학자들.
그 규명에 나서고 있다.
대지의 이변은 우리에게 어떤 형태로 덤벼오는가.
The Next MegaQuake 2
대변동기, 최악의 시나리오에 대비하라
2013년 2월 홋카이도 쿠시로(釧路)
동일본대지진 후에 각지에서 이어지는 지진..
M5 이상 지진은 1년후까지 740회나 발생. 전보다 4배이상에 달한다.
(후쿠시마, 이와키시) 각지에 이변도 벌어지고있다.
이곳에는 갑자기 온천이 솟아났다. 하루 30톤 이상. 주변은 누렇게 변색됐다.
"뭔일이 터진거냐, 라는 느낌이다. 날이 갈수록 지반침하도 진행된다."
지진으로 지표면에 단층이 드러난 곳도 있다.
"이거 굉장하다. 단층이 어긋난 자리다."
단층은 대지진 한달후에 발생한 M7 지진으로 생겼다.
길이 15km에 걸쳐 뻗어있다.
도호쿠대학 재해과학 국제연구소 토오다 교수는
지금 땅에 전과 다른 힘이 작용하고있다고 분석한다.
도호쿠지방 앞바다에는 태평양판이 매년 8cm씩 파고든다.
그래서 대지진 전에 대륙판은 태평양판에 밀렸었다.
그러다 거대지진으로 대륙판은 반대쪽으로 크게 미끄러졌다.
이때, 대륙판에는 펴지는 힘이 작용해서, 내륙에서 끊어지듯
단층이 생기면서 지진이 발생하고 있는 것이다.
"끌어당기는 힘이 돼서, 작용방향이 졸지에 반대가 됐다.
그경우, 지금까지와는 다른 단층이 움직일 가능성이 있다.
앞으로 수년~수십년 일본열도 전체가 지진 위험도가 커지는 일은 충분히 생각된다."
3.11 거대지진은 세계각지에 영향을 끼쳤다.
그 하나는 표면파라는, 체감되지 않을정도의 작은 진동이다.
지표와 해저를 초속 3km 속도로 전달돼서, 전세계에서 관측됏다.
일본으로부터 약1만km, 멕시코 바하 캘리포니아(Baja California).
지진학자 Aalon Velasco 텍사스대학 교수는,
일본에서 거대지진이 일어난 직후부터, 바하 캘리포니아에서 지진이 급증한 걸 발견했다.
3월11일부터 다음날까지 약50회 지진이 관측됐다.
작은 지진이 잇따르고, M5 넘는 지진도 두번 발생했다.
"이곳의 지진활동 계기는 동일본대지진으로 발생한 표면파였다.
일본의 지진과 바하 캘리포니아의 지진은 연쇄됐던 것이다."
표면파에 의해 유발된 지진은, 중국, 러시아, 캐나다, 미국 등에서도 확인됐다.
M8을 넘는 거대지진은 몇개씩 연쇄할 가능성이 있다는 과학자도 있다.
캘리포니아 공대 가나모리 명예교수. 세계 지진연구 제1인자다.
거대지진은 집중해서 발생하는 시기가 있다고 지적한다.
이것은 과거 100년간에 세계에서 일어난 M8.5이상 거대지진이 발생한 장소다.
발생연도별로 배열하면, 1950년대~60년대에 집중, 40년정도 틈을 두고,
2000년부터 다시 잇따르고 있다.
"지구는 하나의 물체니까, 매우큰 지진이 나면,
그게 전세계 지진활동에 영향을 끼칠 가능성은 충분히 있다."
2000년대 들어, 빈발하는 거대지진. 그중 3개는 인도네시아에서 일어났다.
시작은 2004년 수마트라섬 앞바다 지진 M9.1 였다.
지진과 쓰나미로 20만명이상이 희생됐다.
갸대지진은 그뒤로도 이어졌다.
2005년 M8.6 게다가 2007년 M8.5 지진이 일어났다.
이 거대지진의 연쇄를 예측했던 과학자가 있다. 싱가폴 남양공대 Kerry Sieh교수.
인도네시아 주변에서 거대지진이 어떻게 발생했는지, 과거 천년이상 거슬러 조사해왔다.
단서는 산호에 새겨진 지진의 흔적이다.
산호가 성장한 연대를 자세히 조사함으로써, 언제 거대지진이 발생했는지, 알수있다고 한다.
해저에서 성장하는 산호. 지진으로 해저가 융기되면,
수면밖으로 나온 부분이 성장을 멈춘다. 수면 밑부분은 성장을 계속한다.
또다시 지진으로 융기되면, 수면위는 성장을 멈춘다.
산호에 새겨지는 나이테같은 것으로, 거대지진 발생시기를 규명해왓다.
"이부분이 1660년의 지진. 그뒤 성장한 부분이 이것인데, 1797년 지진이다."
조사를 통해, 수마트라섬 앞바다에는 특정시기에 거대지진이 집중돼있던 것을 알게됐다.
그러나 1833년을 끝으로 200년 가까이 거대지진이 없었다.
2004년에 발생한 거대지진. Sieh교수는 지진연쇄가 시작한다고 예측하고, 그것은 현실이 됐다.
"수마트라섬 앞바다에서는 여러곳이 영향을 주고받으며 지진이 잇따라 연쇄한다.
첨에 한방 터지면, 옆에 스트레스가 걸려, 거기서도 지진이 발생하는 것이다."
Sieh교수는 거대지진이 발생한 일본에서도 대지진이 잇따를 가능성이 있다고 말한다.
"큐슈에서 오키나와에 걸친 지역에서 대지진이 일어날지도 모른다.
난카이 트로프에서는 거대지진이 예상된다.
보소 앞바다에서는 지진이 일어날 것이 우려되고 있다.
동일본대지진은 끝이 아니라, 다음 연쇄의 시작일지도 모른다.
또다시 거대지진이 닥친다는 공포와 함께 살아야 하는 것이다."
최신 관측망이 그 위협을 포착하려 한다. GPS(전지구 측위시스템)다.
위성을 써서, 대지의 약간의 움직임을 정확히 포착한다.
일본에는 1,200여개 GPS 과측점이 있다.
국토지리원 니시무라 주임연구관은 GPS로 어디에 의력이 쌓여있는지 분석해왔다.
"일본열도가 매일 얼마나 변형되는지, 몇mm 단위로 정확히 알수있다."
GPS 관측으로 지진 리스크가 숨어있는 장소를 어떻게 찾아내는가.
관측점 중에, 크게 움직이는 곳과, 별로 안움직이는 곳이 있다.
GPS가 별로 안움직이는 곳은, 해양판이 순조롭게 파고들고 있다고 생각된다.
한편, GPS가 크게 움직이는 곳은, 해양판이 대륙판을 강하게 미는 힘이 작용하고 있다.
해양판이 순조롭게 파고들지 않고, 육지를 밀고있는 것이다.
해양판과 대륙판의 경계면의 세게 밀착된 곳에 의력이 쌓여,
거기서 지진이 발생한다고 생각된다.
15년전에 니시무라는 도호쿠 앞바다에 의력이 쌓여있을 가능성을 발견했다.
붉은색, 노란색은 육지를 세게 밀고있는 곳이다. 남북 200km 넘는 범위다.
대지진 후에, 니시무라는 당시의 데이타를 거대지진 진원역과 비교했다.
그러자 둘은 겹쳐졌다. GPS데이타가 거대지진 리스크를 포착했었다는 게 밝혀졌다.
니시무라가 지금 주목하는 곳은 토카이(東海)부터 큐슈 연안에 뻗어있는 난카이(南海)트로프다.
필리핀해판이 대륙판 밑으로 파고든다.
여기서도 큰 의력이 쌓였을 가능성이 지적돼왔다.
니시무라는 GPS데이타에서, 난카이 트로프의 어디에 의력이 쌓여있는지, 분석했다.
그 결과다. 동서 600km에 이르는 넓은 범위에 의룍이 쌓여있었다.
지진이 발생하면, 최대 M9에 달할 것으로 생각된다.
난카이 트로프 연안에 위치하는 코치(高知)시.
과거 고대지진으로 큰 피해가 있었다. 1946년 난카이지진 직후의 사진이다.
거대 쓰나미와 지반침하로 시가지가 가진다 수몰됐다.
이 지진으로 시코쿠지방은 남종쪽으로 최대 3.5m 미끄러졌다고 생각된다.
GPS관측으로 지금 육지판은 반대쪽으로 밀려서, 의력을 쌓고있는 중으로 보인다.
약70년간 2.3m 되돌려졌다고 추정되고있다.
"난카이트로프 등에서 의력이 쌓여있다는 결과를 얻었다.
매우큰 피해를 야기하는 지진이 될 가능성이 있어서,
시급히 연구를 진척시켜야 한다고 생각한다."
난카이 트로프 연안에는 오사카, 나고야 등 대도시가 집중돼있다.
인구밀집된 이 지역에서 거대지진이 발생하면, 최악의 경우,
동일본대지진을 능가하는, 32만명이 사망한다고 정부는 추정한다.
그때, 어떤 사태가 벌어지는가.
심한 진동으로 낡은 건물이 붕괴, 대규모 화재도 발생한다.
그리고 쓰나미가 덮친다. 쓰나미는 도로나 강을 따라
도시 깊숙히까지 침입, 지하시설도 수몰된다.
막상 난카이 트로프에서 거대지진이 발생하면, 막대한 피해가 날 것이다.
거대지진이 우려되는건 난카이 트로프 뿐이 아니다.
수도권 지하에서 지금 꺼림칙한 이변이 일어나고있다.
대지진 이후 지진활동의 양상이다.
관동지방 직하지진도 다발하고 있다.
지진발생장소가 동북 앞바다에서 차츰, 남하하고있다.
지하에서 뭔일이 벌어지고있는가.
대지진으로 동북지방은 동쪽으로 최대 5m 움직였다.
그에비해, 관동지방은 최대 50cm 였다.
동쪽으로 크게 움직인 동북지방,
관동지방은 동북지방의 움직임에 끌려서, 조금씩 움직이고있다.
태평양판은 서쪽으로 일정한 속도로 파고든다.
대지진 이후, 관동지방은 동북지방에 끌려서, 동쪽으로 움직이기 시작했다.
판경계면에서는 의력이 전보다도 빠르게 쌓이게 된다.
관동지방에서 지진이 빈발하면서, 대지진이 발생할 리스크가
높아진 것 아니냐고 우려되고있다.
최신과학은 어디까지 대지진 리스크를 포착하고 있나.
도쿄대학 지진연구소 히라타 교수는 관동지방 각처에
고감도 지진계를 약300대 설치, 그 데이타로부터
지하 어디에서 지진이 있는지, 상세한 지원지도를 작성했다.
대지진 이후, 관동지방에서 발생한 약1만건의 지진 진원이다.
붉은점은 M3 이상의 지진이다. 진원이 대부분 두가지 깊이의
연속면상에 분포하고 있다. 그것은 판경계면이었다.
실은 관동지방 지하는 3개의 판이 겹쳐진 복잡한 구조다.
제일 밑은 동쪽에서 파고드는 태평양판이다.
그위에 남쪽에서 파고드는 필리핀해판이다.
그 두판위에 관동지방의 대륙판이 있는 것이다.
대지진 이후, 대륙판이 동쪽으로 움직임으로써, 새로운 의력이 쌓이고 있다고,
히라타교수는 보고있다. 대륙판이 동쪽으로 끌려가면서,
필리핀해판과의 사이에 의력이 쌓인다.
게다가 필리핀해판이 약간 동쪽으로 끌려서,
태평양판과의 경계면에도 의력이 쌓인다.
이 두 경계면에서 지금 대지진의 리스크가 높아지고있다.
"판경계에 의력이 증가하고있는 상황이다.
판경계에 작용하는 힘의 균형이, 3.11 전후로 크게 바뀌었다.
히라타교수는 두 경계면 중에서, 얕은쪽 3군데에 특히 경계가
필요하다고 생각한다. 얕은곳에서 지진이 발생하면,
진도가 커지기 때문이다.
그중에서도 제일 경계하는 게, 도심에 가까운 도쿄만 북부다.
과거에도 큰 지진이 있었다.
1855년 M7급 안세이에도(安政江戶)지진이 있었다.
심한 진동과 화재로 약7천명이 사망했다.
"동일본대지진 발생후 상황으로 보면, M7정도 지진이 발생하는 것은
이상하지않다. 그에대한 대비를 한시바삐 추진할 필요가 있다."
난카이 트로프, 그리고 수도직하지진,
일본에선 그 위험성이 높아지고있다.
대지의 위협은 지진만이 아니다. 화산분화가 우려되고 있다.
후쿠시마현 아즈마야마(吾妻山)에서 기상청 관측팀이 조사하고 있다.
기상청 직원, "아래쪽 것은 분기(噴氣)가 없던 것이다."
산꼭대기 부근에서 분기양상에 이변이 생겼다.
아즈마야마에서는 대지진 직후에 발광현상이 관측됐다.
지하로부터 유황을 포함하는 화산가스가 분출해서, 불탔다.
아키타고마가타케(秋田駒ヶ岳)에서도 이변이 생겻다.
식물들이 잇따라 고사하고 있다.
지열이 높은 지역이, 대지진 이후에 넓어졌다.
대지진 이후, 일본전국 20개 이상의 화산에서 이변이 확인됐다.
그중에서도 분화하면, 큰 피해가 우려되는 게 후지산이다.
도쿄에서 고작 100km, 일본최대의 활화산이다.
지하 깊은곳에서는 연간 50회 이상, 몸으로 느끼지 못할 작은 지진이 발생하고 있다.
후지산은 과거 여러번 분화해왔다.
이것은 후지산 지형을 상세히 나타낸 그림이다.
산꼭대기 뿐만 아니라, 도처에 분화구가 보인다.
여기저기서 분화가 있었던 것이다.
가장 큰 것은 에도(江戶)시대에 생긴 호에이(宝永)화구.
이때의 분화는 난카이 트로프 거대지진의 49일후에 터졌다.
그뒤 300년 넘게 후지산을 침묵을 지키고 있다.
그런데 동일본대지진 4일후에 큰 이변이 있었다.
후지산 직하에서 M6.4 지진이 발생, 진원은 후지산 지하 15km.
마그마 덩어리 근처였다고 생각된다.
이 지진 직후에 분화하는게 아니냐고, 연구자들은 위기감에 휩싸였다.
화산분화예지연락회의 후지이 도시쓰구 회장,
"후지산 바로밑 지진이어서, 분화가 일어날지도 모른다고 생각했다.
화산 직하에서 지진이 일어난다는 것은, 하나의 가능성으로서
분화를 트리거(유발)한다는 의미에서 중요하다."
과거 100년간 세계에서 일어난 M9 이상의 거대지진은 5회.
동일본대지진 전까지 모두 지진 뒤에 화산이 대분화했다.
2004년 M9.1 지진이 발생한 인도네시아에서 화산 분화가 잇따르고 있다.
지금까지 8년간, 수마트라섬이나 자바섬 등에서 6개 화산이 분화,
거대지진이 화산에 뭔가 영향을 준다고 생각된다.
"M9 지진이 일어나면, 화산분화를 수반하고있다.
모두가 몇년내에 화산분화를 일으키며, 지금까지 예외가 없다."
왜 거대지진 뒤에 분화가 터지는가.
그 단서가 될 데이타가 2011년 남미 칠레에서 관측됐다.
분화가 계속되는 안데스산맥 코르돈 카우예(Cordon Caulle)화산이다.
2010년2월의 거대지진 뒤에 50년만에 대분화했다.
대분화는 지진 1년3개월뒤였다. 분연은 상공 15km에 달했다.
대량의 화산재와 분석을 쏟았다.
"검은 분연이 몰려와, 하늘이 새까매졌다.
돌과 재가 많이 쏟아졌다. 천둥소리도 커서, 정말 무서웠다."
코르돈 카우예화산이 있는 남미대륙에는 서쪽으로부터 해양판이 파고든다.
마그마가 생기는 곳은, 해양판이 파고든 깊이 100km 위치다.
천도를 넘는 온도. 지각판의 암석이 녹아서 마그마가 생긴다.
마그마는 지하에서 도중에 머무른다. 주변 암반에 눌려, 더이상 못올라가기 떄문이다.
왜 마그마가 거대지진 뒤에 올라와서 분화로까지 되는가.
그 메카니즘이 밝혀졌다.
남안데스 화산관측소 Fernando Gil 박사는, 분화직전 땅의 변화를
GPS로 상세히 측정했다.
화면 왼쪽 해양판으로부터 밀리던 육지가, 지진 뒤에는 반대쪽으로
크게 당겨져 있었다.
"이전에는 이쪽 방향으로 힘이 작용했다.
그런데 지진으로 산을 잡아당기는 힘으로 달라졌다.
그것이 마그마 상승을 가능케 한 것이다."
그는 땅을 잡아당기는 힘이, 지하 마그마에 영향을 끼쳤다고 생각한다.
마그마를 누르던 힘이 약해지자, 팽창, 분화로까지 이어졌다는 것이다.
그 메카니즘을 모형으로 재현했다.
젤라틴을 굳혀 지하 암반으로 삼았다.
여기에 마그마로 삼은 기름을 주입한다.
지진 전에 마그마는 어느정도까지 올라오다가, 주변 암반의 압력으로
상승을 멈춘다. 이때 거대지진으로 땅이 잡아당겨진 상태를 만든다.
그러자, 멈췄던 마그마가 서서히 상승하기 시작했다.
마침내 표면에 뿜어졌다.
코르돈 카우예화산의 마그마는 거대지진으로 주변 압력이 약해진 결과,
서서히 상승하고 있었다고 생각된다.
그렇게 1년넘게 걸려, 분화에까지 이어진 것이다.
"잡아당기는 힘이 작용해서, 마그마 통로가 생겼다.
그래서 상승하기 쉬워진 것이다."
일본에서 분화가 우려되는 후지산 부근에서도
동일본대지진으로 땅이 약간 동쪽으로 끌려가는 상황이다.
방재과학기술연구소 후지다 주임연구원은, 땅의 움직임으로
지하 마그마에 가해지는 힘이 어떻게 달라졌는지 분석했다.
옅은 푸른색이 지하 마그마. 붉은색일수록 당기는 힘이 세다.
마그마가 상승하기 쉬운 상태가 됐다고 생각된다.
"마그마 자체가 매우 불안정한 상태여서, 조금만 건드려도 분화할것같으며,
마그마에 걸리는 힘도 작아져서, 상승하기 쉬운 상황이다.
분화할 가능성이 있다고 인식할 필요가 있다."
후지산은 지금으로서는 분화가 시작되는 징후는 학인되지 않았다.
그러나 만약 분화하면, 큰 피해가 예상된다.
전문가 협조로 시뮬레이션했다.
대량의 용암이 분출하는 설정이다.
같은 종류의 분화가 헤이안(平安)시대에도 있었다.(역주: 9세기를 말하는듯)
용암이 남쪽으로 흐르면, 피해가 가장 크다.
온도가 900도. 주변을 태우면서, 천천히 흘러간다.
분화가 일주일 지속되면, 용암은 시즈오카(静岡)현 후지(富士)시
중심부에 도달한다.
피난할 수는 있어도, 용암을 멈추는 것은 불가능하다.
토메이(東名)고속도로 등, 동서 대동맥이 분단될 우려도 있다.
영향은 장기간 지속된다고 생각된다.
과거 후지산에서는 다른 양상의 분화도 있었다.
대량의 화산재를 수반하는 대분화이다.
이런 분화의 경우, 분연이 20km 상공에까지 도달,
공진(空振)이라는 공기의 진동으로, 유리가 모두 깨진다.
바람에 날리는 화산재.. 그떄문에 송전설비가 쇼트나서, 정전 발생.
쌓이는 화산재 무게로 건물이 무너진다.
화산재는 넓은 범위에 날아가, 바람타고 도쿄에도 도달한다.
분화 몇시간후, 도심에서도 화산재가 쌓인다.
도로는 통행불가. 공항은 폐쇄, 전철도 멈춰서
사람들이 이동할 수 없게 된다.
수도 도쿄의 도시기능이 마비돼버리는, 최악의 시나리오도 예상된다.
"지금 여기가 조용하다고 해서, 앞으로도 계속 조용하리라고,
안심할 수 있다는 게 아니다. 후지산은 언제 분화해도
이상하지 않은 시기가 됐다고 생각한다."
대변동기에 접어들었다고 하는 지구.
대지의 이변을 발빠르게 포착해서, 피해를 경감시키려는 시도가 시작되고있다.
미국 서부해안 오리건주에서, 연구자가 GPS를 써서
대지의 움직임에 대한 감시를 강화하고있다.
이곳에선 약300년전에 거대지진이 있었다.
그 재발을 경계하고 있다.
Portland 주립대학 Robert McCaffrey교수
"일본의 피해를 눈앞에 보고, 대책을 서두를 필요를 느낀다.
수백년 뒤라고 생각했던 거대지진이, 내일 일어날지도 모른다."
거대지진과 화산분화가 이어지는 인도네시아에서는
관측망 정비를 서두르고 있다.
인도네시아 과학원 Danny Hilman Natawidjaja 박사,
"지금까지 거대지진으로 많은 목숨을 잃고, 큰 피해가 있었다.
거대지진 리스크는 계속된다. 지금이야말로 우리의 연구가
요구되고 있는 것이다."
지구 규모로 피해를 야기하는 거대 쓰나미에 대한 감시체제도 강화되고 있다.
하와이 태평양 쓰나미 경보센터에선 쓰나미를 24시간 감시한다.
각국에 신속하게 피난을 유도하는 시스템을 구축하고있다.
태평양쓰나미경보센터 Gerard Fryer 박사,
"거대 쓰나미는 태평양을 가로질러 모든걸 움직인다.
태평양 연안에 사는 우리는 운명공동체다.
세계 연구자가 결집할 필요가 있다."
일본에서 새로운 시도가 시작되고 있다.
동일본대지진 이틀전, 해저에서 이변이 있었던 걸 발견한 도호쿠대학 연구팀은
국가와 공동으로 일본근해 해저에 관측장비를 증설하고 있다.
해저의 이변을 감시하는 범위를 넓혀, 거대지진 징후를 발견하고자 한다.
도호쿠대학 히노 준교수, "여러 분야의 사람들이 갖가지 수단을 써서,
재해를 경감시킬 노력을 해야할 국면이다. 지진학자로서, 일본인으로서
매우 유감스런 일이 많았다. 통한의 일들이었다는 것은 틀림없다.
그 가운데 얼마나 많은 교훈을 얻을지가 남겨진 우리의 사명이라고 생각한다."
다가오는 다음 거대지진 The Next MegaQuake
대지의 변동은 아무도 막을 수 없다.
우리는 그 현실과 직면해서, 위험에 대처해야 한다.(끝)
