Co-seismic and Post-seismic Seismic Velocity Changes Along the Sagaing Fault Following the 28 March 2025 Mw 7.7 Myanmar Earthquake: Insights from Ambient Noise Interferometry and Volumetric Strain Modelling

지구는 정적이고 변하지 않는 바위가 아니라, 끊임없이 움직이고 조절되는 살아있는, 숨 쉬는 시스템이다. 거대한 지진이 발생하면, 그것은 단순히 땅을 흔들고 건물을 무너뜨리는 것에 그치지 않는다. 지진은 지각의 구조 자체에 충격파를 보내 암석의 미세한 균열을 만들고 지하 깊은 곳의 유체 압력을 재배치한다. 과학자들은 이러한 격렬한 사건들이 지면을 통과하는 지진파의 속도를 변화시킨다는 사실을 오래전부터 알고 있었다. 지구의 지각을 스펀지에 비유해 보자. 스펀지가 눌리거나 찢어질 때 소리가 전달되는 방식이 변하는 것처럼 말이다. 연구자들은 파도와 바람이 해안을 치며 발생하는 지구의 지속적인 저주파 소음, 즉 배경 잡음을 경청함으로써 이러한 미세한 속도 변화를 측정할 수 있다. 이 기술을 통해 연구자들은 지진 중에 지면이 어떻게 손상되었는지, 그리고 그 이후 얼마나 느리게 회복되는지를 관찰할 수 있으며, 이는 우리 행성의 안정성을 지배하는 숨겨진 기계적 과정들을 들여다보는 창을 제공한다.

2025년 3월 28일, 두 테크토닉 판이 서로 스쳐 지나가는 거대한 지질학적 경계인 사가잉 단층(Sagaing Fault)을 따라 규모 7.7의 강력한 지진이 미얀마 중부에 발생했다. 단층 파쇄는 거의 500km에 걸쳐 이어졌으며, 만달레이와 같은 도시들에 광범위한 피해를 입혔다. 이 재난의 여파로 연구팀은 지진이 지진파의 속도를 어떻게 변화시켰는지 모니터링하기 위해 네 개의 민감한 청취 스테이션을 사용하여 지면 자체에 주목했다. 2025년 3월부터 4월까지의 지속적인 배경 잡음 기록을 분석함으로써, 그들은 지각의 즉각적인 손상과 그에 따른 회복 과정을 추적할 수 있었다. 그들의 연구 결과는 파괴와 부분적인 치유라는 명확한 이야기를 보여주는데, 단층에 가장 가까운 지면이 가장 심각한 손상을 입은 반면, 멀리 떨어진 지역은 훨씬 완만한 영향을 받았음을 보여준다.

연구진은 주진동 직후 지진파 속도가 급격히 떨어지는 것을 관찰했다. 단층에서 가장 가까운 스테이션에서 파동의 속도는 거의 2% 감소했는데, 이는 암석이 파쇄되고 약해졌음을 나타내는 상당한 변화이다. 더 멀리 떨어진 스테이션들을 살펴보았을 때, 그 효과는 점진적으로 작아졌다. 약 140km 거리에서는 속도 저하가 약 0.6%였으며, 가장 먼 스테이션인 360km 이상의 거리에서는 변화가 거의 느껴지지 않았다. 이러한 패턴은 지각의 물리적 손상이 진동이 가장 강한 단층선 근처에 집중되어 있음을 확인시켜 준다. 지면은 본질적으로 더 다공성이고 균열이 생겼으며, 이는 마치 소리가 단단한 벽이 아닌 부서진 벽을 통과할 때처럼 지진파가 더 느리게 이동하게 만든 것이다.

이 연구가 특히 통찰력 있는 이유는 연구진이 이러한 속도 변화를 지진 동안 지면이 늘어나거나 눌린 구체적인 방식과 연결했기 때문이다. 그들은 단층의 미끄러짐으로 인해 발생하는 지각의 영구적인 늘어남이나 압축인 정적 변형률(static strain)을 모델링했다. 연구 결과, 속도가 가장 크게 떨어진 스테이션은 지면이 벌어지거나 팽창(dilation)하는 구역에 위치해 있었다. 이러한 인장 현상은 기존의 균열을 벌리고 새로운 균열을 만들어 손상을 증폭시켰을 가능성이 크다. 반면, 더 멀리 떨어진 스테이션들은 지면이 약간 압축되는 구역에 위치해 있었다. 이 압축은 마치 클램프처럼 작동하여 암석을 잡아줌으로써, 격렬한 진동이 없었더라면 발생했을 손상을 일부 방지했다. 이는 격렬한 지진의 진동이 도처에서 초기 균열을 만들지만, 단층의 근본적인 응력장이 특정 지점에서 손상이 얼마나 심각해질지를 결정한다는 것을 시사한다.

초기 충격 이후, 지면은 느린 회복 과정을 시작했다. 암석 내의 미세한 균열이 닫히고 지각 내의 압력이 안정됨에 따라 지진파 속도는 다시 상승하기 시작했다. 그러나 이 치유 과정은 불완전했다. 지진 발생 한 달 후에도, 특히 단층 근처의 지면은 지진 전의 상태로 돌아오지 못했다. 연구진은 이 회복이 매끄럽고 꾸준한 상승 곡선이 아니라는 점에 주목했는데, 강한 여진이 발생할 때마다 작은 하락이 나타났다. 이는 지각이 여전히 적응 중이며, 새로운 응력이 방출되고 오래된 균열이 다시 열리고 있음을 나타낸다. 또한 데이터는 폭우나 대기압 변화와 같은 다른 잠재적 원인들을 배제함으로써, 관찰된 효과가 순수하게 지진의 기계적 충격에 의한 결과임을 확인했다.

이 연구는 결론적으로, 거대 지진에 대한 지구의 반응이 즉각적인 진동의 격렬함과 더 느린 영구적인 응력 변화 사이의 복잡한 상호작용이라고 밝히고 있다. 가장 심한 손상은 지면이 늘어나는 곳에서 발생하며, 회복은 오랜 시간이 걸릴 수 있는 점진적인 치유 과정이다. 지구의 지속적인 웅성거림에 귀를 기울임으로써, 과학자들은 이제 이러한 보이지 않는 상처를 지도화하고 지구가 스스로를 어떻게 복구하는지 이해할 수 있다. 이 지식은 지진 취약 지역의 장기적인 위험을 이해하는 데 매우 중요하며, 진동이 멈춘 후에도 우리 발밑의 지면은 계속해서 변화하고 적응하고 있다는 사실을 상기시켜 준다.