| 양쪽 이전 판이전 판다음 판 | 이전 판 |
| 지구_물리 [2026/04/13 13:52] – 지구 물리 sync flyingtext | 지구_물리 [2026/04/13 13:54] (현재) – 지구 물리 sync flyingtext |
|---|
| === 에어리와 프랫의 지각 평형 모델 === | === 에어리와 프랫의 지각 평형 모델 === |
| |
| 지각의 두께 변화와 밀도 변화에 따른 평형 상태를 설명하는 두 가지 주요 가설을 비교한다. | [[지각 평형]](Isostasy)은 지각의 거대한 질량 덩어리가 유동성을 가진 [[맨틀]](Mantle) 위에 떠서 역학적인 평형 상태를 유지하고 있다는 원리이다. 이는 [[아르키메데스의 원리]](Archimedes’ principle)를 지구 규모로 확장한 개념으로, 지표의 고도 차이에 따른 질량의 과부족이 지하 일정 깊이에서 보상되어야 함을 의미한다. 이러한 평형 상태를 설명하기 위해 제안된 대표적인 두 가지 고전적 가설이 [[조지 비델 에어리]](George Biddell Airy)의 모델과 [[존 헨리 프랫]](John Henry Pratt)의 모델이다. 두 모델은 모두 지각 하부에 압력이 균일해지는 [[보상면]](Depth of compensation)이 존재한다고 가정하지만, 그 보상이 이루어지는 물리적 방식에 대해서는 서로 다른 견해를 제시한다. |
| | |
| | [[에어리]] 모델은 지각을 구성하는 물질의 [[밀도]](Density)가 일정하다고 가정한다. 이 가설에 따르면, 지표면의 높이가 높은 산맥 지역은 그 하중을 지탱하기 위해 밀도가 더 높은 맨틀 속으로 지각이 깊게 파고들어 가야 한다. 이를 지각의 ’뿌리(root)’라고 부르며, 마치 물 위에 뜬 빙산이 수면 위로 높이 솟아오를수록 수면 아래로 더 깊은 부분을 가지는 것과 같은 원리이다. 따라서 에어리 모델에서 보상면의 깊이는 일정하지 않으며, 지표 지형의 기복에 비례하여 지각의 두께가 변화함으로써 평형이 달성된다. 지각의 밀도를 $ _c $, 맨틀의 밀도를 $ _m $, 지표의 높이를 $ h $, 그리고 맨틀 속으로 들어간 뿌리의 깊이를 $ r $이라고 할 때, 평형 조건은 다음과 같은 관계식으로 표현된다. |
| | |
| | $$ \rho_c (h + r) = \rho_m r $$ |
| | |
| | 위 식을 정리하면 뿌리의 깊이 $ r $은 지표 높이 $ h $에 비례하며, 두 매질의 밀도 차이에 의해 결정됨을 알 수 있다. 즉, $ r = h $가 성립한다. 이 모델은 지각의 두께 변화가 뚜렷한 대륙 내부의 산맥 구조를 설명하는 데 매우 효과적이며, 현대 [[지진학]]적 관측을 통해 확인된 산맥 하부의 두꺼운 지각 구조와도 잘 부합한다. |
| | |
| | 반면 [[프랫]] 모델은 모든 지각 블록이 동일한 하부 경계면인 보상면까지 뻗어 있다고 가정한다. 대신 지표의 높이가 서로 다른 이유는 각 블록을 구성하는 물질의 밀도가 다르기 때문이라고 설명한다. 즉, 높은 산맥을 형성하는 지각 블록은 밀도가 낮고, 해저와 같이 지표 고도가 낮은 블록은 밀도가 높아서 보상면에서의 압력이 일정하게 유지된다는 것이다. 이는 서로 다른 밀도를 가진 기둥들이 액체 위에 떠서 하단 높이를 나란히 맞추고 있는 상태와 유사하다. 보상면의 깊이를 $ D $, 특정 지각 블록의 밀도를 $ $, 지표 높이를 $ h $, 그리고 표준 밀도를 $ _0 $라고 하면, 보상면에서의 압력 평형 조건은 다음과 같다. |
| | |
| | $$ \rho (D + h) = \rho_0 D $$ |
| | |
| | 이 식에 따르면 고도가 높을수록 해당 지각의 밀도는 낮아져야 하며, 이는 대륙 지각과 해양 지각 사이의 밀도 차이를 설명하는 논거로 주로 활용된다. 프랫 모델은 지각의 수평적 밀도 불균질성을 강조하며, 특히 해양저와 대륙의 구조적 차이를 이해하는 데 중요한 통찰을 제공한다. |
| | |
| | 두 모델은 [[중력 이상]](Gravity anomaly)을 해석하는 방식에서도 차이를 보인다. 에어리 모델은 지각 두께의 변화를 통해 중력 분포를 설명하는 반면, 프랫 모델은 지각 내부의 밀도 변화에 초점을 맞춘다. 실제 지구의 지각 평형은 어느 한 모델로만 완벽히 설명되지 않으며, 지역에 따라 두 기전이 복합적으로 작용한다.((Comparison of various isostatic marine gravity disturbances, https://www.ias.ac.in/article/fulltext/jess/124/06/1235-1245 |
| | )) 일반적으로 규모가 큰 산맥의 평형은 에어리 모델에 더 부합하는 경향이 있으며, 대륙 지각과 해양 지각의 경계나 암석권 내부의 조성 변화가 심한 지역에서는 프랫 모델의 특성이 관찰되기도 한다. 현대 지구 물리학에서는 이 두 가설을 기초로 하여, 지각이 물리적인 강성을 가지고 굽힘으로써 하중을 분산시킨다는 [[플렉셔럴 모델]](Flexural isostasy model)로 발전시켜 더욱 정밀한 평형 상태를 연구하고 있다.((The observed geoid height versus Airy’s and Pratt’s isostatic models using matched asymptotic expansions, http://kth.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A783827 |
| | )) |
| |
| ===== 지구 자기장과 전자기적 성질 ===== | ===== 지구 자기장과 전자기적 성질 ===== |
| ==== 지표 열류량과 판 구조론적 해석 ==== | ==== 지표 열류량과 판 구조론적 해석 ==== |
| |
| 해령과 해구 등 지각의 위치에 따른 열류량 차이를 분석하여 맨틀 대류와의 연관성을 설명한다. | 지표 열류량(Surface heat flow)은 지구 내부에서 생성되거나 저장된 에너지가 지표를 통해 외부로 방출되는 단위 시간 및 단위 면적당 열에너지를 의미하며, 이는 지구의 냉각 과정과 [[판 구조론]](Plate Tectonics)의 역학적 상태를 이해하는 데 결정적인 지표가 된다. 지표에서 관측되는 열류량은 주로 [[전도]](Conduction)에 의해 암석권(Lithosphere)을 통과하여 전달되며, 푸리에의 열전도 법칙(Fourier’s Law of Heat Conduction)에 따라 암석의 [[열전도율]](Thermal conductivity)과 수직 온도 구배의 곱으로 정의된다. |
| | |
| | $$ q = -k \frac{dT}{dz} $$ |
| | |
| | 여기서 $ q $는 열류량, $ k $는 열전도율, $ $는 깊이에 따른 온도 변화율을 나타낸다. 전 지구적 평균 지표 열류량은 약 $ 80 90 , ^2 $ 수준으로 추정되며, 이는 해양 지각과 대륙 지각에서 뚜렷하게 다른 분포 특성을 보인다. 특히 해양 지각에서의 열류량 분포는 해저 확장에 따른 [[해양 저판]](Oceanic plate)의 연령과 밀접한 상관관계를 가지며, 이는 [[맨틀 대류]](Mantle convection)의 상승과 하강을 시각적으로 보여주는 중요한 증거가 된다. |
| | |
| | [[해령]](Mid-ocean ridge) 부근은 맨틀 하부에서 고온의 마그마가 상승하여 새로운 지각이 형성되는 지역으로, 전 지구상에서 가장 높은 열류량 값을 나타낸다. 해령 축에서는 $ 200 400 , ^2 $ 이상의 높은 열류량이 관측되기도 하는데, 이는 얕은 깊이에 존재하는 고온의 마그마 챔버와 활발한 [[열수 순환]](Hydrothermal circulation)에 기인한다. 해령에서 멀어질수록 해양 지각은 점차 냉각되고 수축하며 암석권의 두께가 두꺼워지는데, 이에 따라 지표 열류량은 지각의 연령 $ t $에 대해 $ 1/ $에 비례하여 감소하는 경향을 보인다. 이러한 열적 진화 모델은 해양 지중해의 수심 깊이와 열류량의 관계를 설명하는 판 냉각 모델(Plate Cooling Model)의 기초가 된다.((Davies, J. H. (2013). Global map of solid Earth surface heat flow. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 14(10), 4608-4622. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ggge.20271 |
| | )) |
| | |
| | 반면, [[해구]](Trench)와 [[섭입대]](Subduction zone)는 상대적으로 낮은 열류량을 나타낸다. 섭입하는 해양판은 수천만 년 동안 냉각되어 밀도가 높아진 상태이며, 차가운 상태로 맨틀 내부로 하강하기 때문에 주변 맨틀의 온도를 낮추는 효과를 발생시킨다. 이로 인해 섭입대 부근의 지표 열류량은 $ 40 50 , ^2 $ 이하로 급격히 낮아지는 양상을 띤다. 그러나 섭입하는 판의 상부에 위치한 [[호상 열도]](Island arc)나 배호 분지(Back-arc basin) 지역에서는 섭입 과정에서 유발된 마찰열과 [[슬랩 유도 대류]](Slab-induced convection)에 의한 마그마 생성으로 인해 다시 열류량이 상승하는 복합적인 구조를 보인다. |
| | |
| | 대륙 지각의 열류량은 해양 지각에 비해 상대적으로 균일하며 낮은 값을 유지하는 경향이 있으나, 지질학적 연령과 [[지각 평형]](Isostasy) 상태에 따라 차이를 보인다. 선캄브리아기 [[지괴]](Craton)와 같이 오래되고 안정된 대륙 지역은 열류량이 매우 낮으나, 최근의 조산 운동이 일어난 지역이나 [[열곡]](Rift valley) 지대에서는 높은 열류량이 관측된다. 특히 대륙 지각은 해양 지각보다 [[방사성 동위원소]](Radioactive isotope)의 함량이 높기 때문에, 지각 내부에서 발생하는 붕괴열이 전체 지표 열류량에서 차지하는 비중이 해양보다 훨씬 크다는 점이 특징이다. |
| | |
| | 결과적으로 지표 열류량의 불균일한 분포는 지구 내부의 열원이 단순히 고르게 방출되는 것이 아니라, 판의 경계를 따라 발생하는 대규모 물질 순환과 밀접하게 연결되어 있음을 시사한다. 해령에서의 열 방출은 맨틀 대류의 상승류를 반영하며, 섭입대에서의 낮은 열류량은 하강류의 열적 특성을 대변한다. 이러한 열역학적 과정은 지구라는 거대한 시스템이 내부 에너지를 소모하며 동역학적으로 변화하는 판 구조론의 핵심적인 동력원임을 입증한다.((Lucazeau, F. (2019). Analysis and Mapping of an Updated Terrestrial Heat Flow Data Set. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20(8), 4001-4024. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019GC008389 |
| | )) |
| |
| ===== 응용 지구 물리학과 탐사 공학 ===== | ===== 응용 지구 물리학과 탐사 공학 ===== |
| ==== 자원 및 에너지 탐사 기술 ==== | ==== 자원 및 에너지 탐사 기술 ==== |
| |
| 석유, 천연가스, 광물 자원 확보를 위한 탄성파 탐사와 전기 탐사의 원리를 소개한다. | 현대 산업의 원동력이 되는 [[석유]], [[천연가스]], 그리고 각종 [[광물 자원]]을 확보하기 위한 노력은 지표 아래의 비가시적인 지질 구조를 정밀하게 파악하는 것에서 시작된다. 자원 및 에너지 탐사 기술은 지표에서 직접 관찰할 수 없는 지하 깊은 곳의 물리적 상태 변화를 감지하여 유망한 저류층이나 광체의 위치를 추정하는 [[응용 지구 물리학]]의 핵심 분야이다. 특히 [[탄성파 탐사]](Seismic exploration)와 [[전기 탐사]](Electrical exploration)는 각각 에너지 자원과 광물 자원 탐사에서 가장 중추적인 역할을 담당하며, 지하 매질의 탄성적 성질과 전기적 성질의 차이를 정량적으로 분석함으로써 지하 지도를 시각화한다. |
| | |
| | 탄성파 탐사는 지하 매질의 탄성률과 밀도 차이에 따른 파동의 전파 특성을 이용하는 방법으로, 주로 석유와 천연가스 탐사에 광범위하게 활용된다. 인공적인 진동원인 [[에어건]](Air gun)이나 [[다이너마이트]], 혹은 진동 트럭을 통해 발생시킨 [[탄성파]]는 지하로 전파되다가 물리적 성질이 다른 지층 경계면을 만날 때 [[반사]](Reflection)되거나 [[굴절]](Refraction)된다. 이때 지표나 해수면에 설치된 [[지오폰]](Geophone) 또는 [[하이드로폰]](Hydrophone)이 되돌아오는 신호를 기록한다. 탐사의 핵심 원리는 [[음향 임피던스]](Acoustic impedance)의 차이에 의해 결정되는 [[반사 계수]](Reflection coefficient)이다. 두 지층의 밀도를 각각 $ _1, _2 $, 탄성파 속도를 $ v_1, v_2 $라고 할 때, 수직으로 입사하는 파동에 대한 반사 계수 $ R $은 다음과 같이 정의된다. |
| | |
| | $$ R = \frac{\rho_2 v_2 - \rho_1 v_1}{\rho_2 v_2 + \rho_1 v_1} $$ |
| | |
| | 위 식에서 분모와 분자의 항인 $ v $는 해당 매질의 음향 임피던스를 나타내며, 이 값의 차이가 클수록 반사되는 에너지의 강도가 세진다. 반사법 탐사를 통해 획득한 방대한 양의 데이터는 [[디콘볼루션]](Deconvolution)과 [[스타킹]](Stacking), 그리고 [[마이그레이션]](Migration) 등 복잡한 [[전산 처리]] 과정을 거쳐 실제 지하 구조에 근접한 단면도로 재구성된다. 이를 통해 지질학자들은 석유가 고여 있을 가능성이 높은 [[배사 구조]]나 [[단층]] 트랩을 식별한다. |
| | |
| | 광물 자원 탐사에서는 매질의 전기 전도도나 비저항 차이를 측정하는 전기 탐사가 주로 사용된다. 금속 광상은 일반적으로 주변 암석에 비해 전기 저항이 현저히 낮기 때문에, 지면에 전류를 흘려보내 형성되는 전위 분포를 측정함으로써 지하의 광체 존재 여부를 판단할 수 있다. 전기 비저항 탐사에서는 네 개의 전극을 일정한 간격으로 배치하고, 외곽의 두 전극을 통해 전류 $ I $를 주입한 뒤 안쪽의 두 전극 사이에서 발생하는 전위차 $ V $를 측정한다. 이때 측정된 값으로부터 계산되는 [[겉보기 비저항]](Apparent resistivity, $ _a $)은 다음과 같은 관계식을 갖는다. |
| | |
| | $$ \rho_a = K \frac{V}{I} $$ |
| | |
| | 여기서 $ K $는 전극의 배치 방식에 따라 결정되는 기하학적 계수이다. 대표적인 전극 배열법으로는 [[위너 배열]](Wenner array)과 [[슐럼버져 배열]](Schlumberger array)이 있으며, 탐사 대상의 깊이와 분해능 요구치에 따라 적절한 방식이 선택된다. 또한, 광석 입자와 전해질 사이의 화학적 반응에 의한 전하 축적 현상을 이용하는 [[유도 분극]](Induced Polarization, IP) 탐사는 황화광물과 같은 금속 광상을 찾는 데 탁월한 성능을 발휘한다((A Review of Electrical Methods as A Worthy Tool for Mineral Exploration, https://intapi.sciendo.com/pdf/10.2478/pjg-2020-0011 |
| | )). |
| | |
| | 최근의 자원 탐사는 단일 방법론에 의존하기보다 탄성파, 전기, [[중력 탐사]], [[자력 탐사]] 데이터를 통합적으로 해석하는 다중 물리 탐사 체계로 발전하고 있다. 이는 지하 구조의 복잡성으로 인해 발생할 수 있는 해석의 모호성을 줄이고 탐사 성공률을 높이기 위함이다. 특히 심해저 자원이나 비전통 에너지 자원인 [[셰일 가스]] 탐사에서는 고해상도 탄성파 데이터와 함께 [[전자기 탐사]](Electromagnetic exploration) 기법이 결합되어 저류층 내 유체의 종류를 판별하는 데 결정적인 정보를 제공한다((Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist, https://www.semanticscholar.org/paper/Geophysics-for-the-Mineral-Exploration-Geoscientist-Dentith-Mudge/1ae5fd0d91cb616276c1966f28dd234bb638bba5 |
| | )). |
| |
| === 탄성파 반사법과 굴절법 탐사 === | === 탄성파 반사법과 굴절법 탐사 === |
| |
| 인공적인 진동을 발생시켜 지하 경계면에서 반사되거나 굴절되는 파동을 분석하는 기법을 다룬다. | [[탄성파 탐사]](Seismic Survey)는 인공적인 파원으로부터 발생한 [[지진파]]가 지하 매질의 경계면에서 반사되거나 굴절되어 되돌아오는 신호를 수신하여 지하 구조를 규명하는 기법이다. 이 방법은 지하시설물 조사와 같은 천부 지반 조사부터 수 킬로미터 깊이의 [[석유 탐사]] 및 [[천연가스]] 부존 확인에 이르기까지 광범위하게 활용된다. 탐사의 기본 원리는 [[하위헌스의 원리]](Huygens’ Principle)와 [[페르마의 원리]](Fermat’s Principle)에 기초하며, 매질의 탄성적 성질 차이에 의해 발생하는 파동의 경로 변화를 추적하는 데 목적이 있다. |
| | |
| | 탄성파 굴절법 탐사(Seismic Refraction Survey)는 지표 부근의 속도가 하부 층의 속도보다 느린 경우, 지층 경계면에서 [[임계각]](Critical angle)으로 입사하여 하부 층 상단을 따라 전파되는 [[두부파]](Head wave)를 분석하는 방식이다. [[스넬의 법칙]](Snell’s law)에 따르면, 상부 층의 속도를 $V_1$, 하부 층의 속도를 $V_2$라고 할 때 임계각 $\theta_c$는 다음과 같이 정의된다. |
| | |
| | $$ \sin \theta_c = \frac{V_1}{V_2} $$ |
| | |
| | 굴절법 탐사에서는 파원으로부터 멀어질수록 직접파보다 두부파가 먼저 도달하는 지점이 발생하며, 이를 통해 지층의 속도 구조와 경계면의 깊이를 산출할 수 있다. 이 기법은 주로 지반 공학에서 암반선의 깊이를 판별하거나 토목 공사의 기초 조사에 효과적이지만, 깊어질수록 속도가 감소하는 저속도층(Low-velocity layer)이 존재할 경우 해당 층을 탐지하지 못하는 한계가 있다. |
| | |
| | 탄성파 반사법 탐사(Seismic Reflection Survey)는 지하 매질의 [[음향 임피던스]](Acoustic Impedance) 차이에 의해 수직에 가깝게 반사되어 돌아오는 파동을 이용한다. 음향 임피던스는 매질의 밀도($\rho$)와 탄성파 속도($V$)의 곱으로 정의되며, 두 매질의 경계면에서 발생하는 반사 계수(Reflection Coefficient, $R$)는 다음과 같은 수식으로 표현된다. |
| | |
| | $$ R = \frac{\rho_2 V_2 - \rho_1 V_1}{\rho_2 V_2 + \rho_1 V_1} $$ |
| | |
| | 반사법은 굴절법에 비해 정밀도가 매우 높으며, 복잡한 지질 구조나 수 킬로미터 이상의 심부 구조를 고해상도 영상으로 구현하는 데 탁월하다. 특히 [[공통 중간점]](Common Mid-Point, CMP) 중합 기술을 활용하여 미약한 반사 신호를 증폭시키고 잡음을 제거함으로써 지층의 연속적인 단면도를 작성할 수 있다. 이러한 특성 덕분에 반사법은 현대 자원 탐사 분야에서 가장 중추적인 역할을 담당하고 있다. |
| | |
| | 두 기법은 상호 보완적인 관계에 있다. 굴절법은 표층의 속도 정보를 정확하게 제공하여 반사법 데이터 처리 시 필수적인 정적 보정(Static correction) 값을 산출하는 데 기여한다. 반면 반사법은 굴절법이 해결하기 어려운 복잡한 층서 구조와 심부 지질 정보를 제공한다. 최근에는 수평 해상도를 높이기 위한 3차원 탄성파 탐사와 매질의 이방성을 분석하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이는 에너지 자원 확보뿐만 아니라 [[이산화탄소 지중 저장]](CCS) 모니터링 등 환경 지질 분야로 그 응용 범위가 확대되는 추세이다.((Seismic site characterization with shear wave (SH) reflection and refraction methods, https://link.springer.com/article/10.1007/s10950-021-10042-z |
| | )) |
| |
| === 전기 및 전자기 탐사법 === | === 전기 및 전자기 탐사법 === |
| |
| 지하 매질의 비저항 차이를 이용하여 지하수나 금속 광상을 찾는 방법을 설명한다. | 지각을 구성하는 암석과 광물은 저마다 고유한 전기적 성질을 지니며, 이는 주로 [[비저항]](Resistivity), [[전도도]](Conductivity), [[유전율]](Permittivity), 그리고 [[자기 침투율]](Magnetic Permeability)로 규정된다. 전기 및 전자기 탐사법은 이러한 물리량의 공간적 분포 차이를 측정하여 직접 확인하기 어려운 지하의 지질 구조나 유체의 존재 여부, 유용 광물의 매장 상태를 판별하는 기술이다. 특히 지하 매질의 전기적 특성은 공극률, 함수율, 이온의 농도 및 광물 조성에 따라 수 자릿수 이상의 큰 변화 폭을 보이기 때문에, [[지하수]] 조사나 [[금속 광상]] 탐사에서 탁월한 분해능을 제공한다. |
| | |
| | 전기 탐사는 주로 지표에 설치된 전극을 통해 직류나 저주파 교류 전류를 직접 지하에 흘려보내고, 이에 따라 발생하는 [[전위]](Potential) 차를 측정하는 방식으로 이루어진다. 가장 대표적인 기법인 [[비저항 탐사]](Resistivity Survey)는 [[옴의 법칙]](Ohm’s Law)에 근거한다. 임의의 단면적 $ A $와 길이 $ L $을 가진 매질의 저항 $ R $이 측정되었을 때, 비저항 $ $는 다음과 같이 정의된다. $ = R $ 실제 현장 탐사에서는 지하 매질이 균질하지 않으므로, 특정 전극 배치에서 측정된 저항값에 기하학적 계수 $ K $를 곱하여 산출한 겉보기 비저항(Apparent Resistivity) $ _a $를 분석 지표로 삼는다. $$ \rho_a = K \frac{V}{I} $$ 여기서 $ V $는 측정된 전위차, $ I $는 공급된 전류이며, $ K $는 [[전극 배열]](Electrode Array)의 기하학적 형태에 따라 결정되는 상수이다. [[웨너 배열]](Wenner array)이나 [[슐럼버져 배열]](Schlumberger array) 등은 수평적 지층 구조나 수직적 비저항 변화를 파악하는 데 효과적이며, 오염 지하수의 확산 범위나 기반암의 깊이를 추정하는 데 널리 활용된다. |
| | |
| | 특수 광체 탐사에서는 [[유도 분극]](Induced Polarization, IP)과 [[자연 전위]](Self-Potential, SP) 현상을 이용한다. 유도 분극은 지하 매질에 전류를 공급하다가 차단했을 때, 매질 내부에 축적되었던 전하가 서서히 방전되면서 전위가 지수함수적으로 감쇠하는 현상이다. 이는 금속 광택을 가진 황화광물이나 점토 광물이 포함된 지층에서 두드러지게 나타나므로, 반암동광이나 금광상 탐사에 필수적으로 사용된다. 반면 자연 전위 탐사는 인공적인 전원을 공급하지 않고, 지하 유체의 유동이나 광체의 산화 및 환원 작용에 의해 자연적으로 발생하는 전위차를 측정한다. 이는 지하수 유동 경로 추적이나 지열 지대의 열수 순환 체계를 파악하는 데 유용하다. |
| | |
| | 전자기 탐사는 [[전자기 유도]](Electromagnetic Induction) 현상을 물리적 근거로 삼는다. 지표의 송신 루프(Transmitting loop)에 시간에 따라 변화하는 교류 전류를 흘려주면 주변에 일차 자기장(Primary magnetic field)이 형성된다. 이 자기장이 지하의 전도체를 통과할 때, [[맥스웰 방정식]](Maxwell’s Equations) 중 [[패러데이 법칙]](Faraday’s law)에 의해 전도체 내부에 [[와전류]](Eddy current)가 유도된다. 유도된 와전류는 다시 고유한 이차 자기장(Secondary magnetic field)을 발생시키며, 지표의 수신 장치는 일차 자기장과 이차 자기장의 합을 측정한다. 전자기 탐사는 전극을 직접 접지할 필요가 없으므로 항공기를 이용한 대규모 광역 탐사나 해저 탐사에 매우 유리하다. |
| | |
| | 심부 지각 구조 연구를 위해서는 태양풍과 지구 자기권의 상호작용이나 번개와 같은 자연적 전자기원으로부터 발생하는 초저주파 성분을 이용하는 [[지자기 전류 탐사]](Magnetotellurics, MT)가 수행된다. MT 탐사는 파장이 매우 긴 전자기파의 특성을 활용하여 수 킬로미터에서 수십 킬로미터 깊이의 심부 [[지각]] 및 상부 [[맨틀]]의 전도도 구조를 규명할 수 있게 한다. 이러한 전기 및 전자기적 기법들은 탄성파 탐사에 비해 해상도는 낮을 수 있으나, 매질의 물성 변화에 대한 민감도가 매우 높아 자원 탐사 및 환경 지질 공학 분야에서 핵심적인 역할을 수행한다. |
| |
| ==== 환경 및 재해 방지를 위한 물리 탐사 ==== | ==== 환경 및 재해 방지를 위한 물리 탐사 ==== |
