Journal of the Korean earth science society (한국지구과학회지)

The Korean Earth Science Society (한국지구과학회)
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Lithospheric Plate Motion Model: Development and Current Status

지각판 운동 모델의 변천과 현황

  • Sung-Ho, Na (Basic Science Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Jungho, Cho (Space Geodesy, Korea Astronomy and Space Science Institute)
  • 나성호 (경상국립대학교 기초과학연구소) ;
  • 조정호 (한국천문연구원 우주측지그룹)
  • Received : 2022.11.06
  • Accepted : 2022.12.26
  • Published : 2022.12.31
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Abstract

Plate tectonics, with the continental drift theory and later strongly supported by the sea-floor spreading theory with evidence of paleo-geomagnetic fields, ocean floor sediments, successfully explained the slow but continuous movements of rigid lithospheres in geological time. Initially, plate motions were described as relative movements between adjacent plates, mainly based on paleo-geomagnetic reversal data. The advent of space geodetic techniques in the 1980s enabled direct measurements of plate velocities and assessment of deformations within certain regions. In this review, early relative plate motion models are briefly summarized, the no-net-rotation frame theory and corresponding models are explained, and the characteristics of the most recent models that incorporate intraplate deformation are described. Additionally, the plate motion section of the International Terrestrial Reference Frame is introduced, and a few recent case studies of local plate motion are briefly described; for example, in South America, Europe, Antarctica, and Turkey. Finally, studies of plate motion in northeastern Asia focusing on the Korean Peninsula are introduced.

대륙이동설로부터 시작되었고 이후 고지자기 및 해저퇴적물 등의 증거들에 의한 해저확장설을 통하여 정립된 판구조론은, 지각의 운동을 몇 개의 강체 판들이 비록 느리지만 수억 년 이상의 긴 시간 동안 꾸준히 일어나는 움직임으로서 설명하였다. 초기에는 지각판의 속도를 주로 수백만 년 동안의 고지자기 역전의 잔류 기록에 의거하여 판들 간의 상대적 운동으로 추산하였는데, 1980년대 이후에는 우주측지 기법들을 이용하여 현재 시점의 판운동을 직접적으로 조사할 수 있게 되었고, 일부 지역에서 판의 변형이 일어나는 것도 확인하게 되었다. 본 해설에서는 (1) 초기의 상대적인 판운동을 나타내는 모델들을 돌아보고, (2) 무회전 좌표계의 이론과 절대판운동 모델들을 요약-기술하며, (3) 판내부의 변형을 포함하는 최근의 모델을 소개하는 한편, (4) 국제 지구 기준계에 채택된 판운동 모델을 간략히 기술하였고, 끝으로 (5) 근래에 보고된 남미, 남극, 유럽 등 몇 지역과 (6) 한반도 및 동북아의 지각판 움직임 연구를 각각 소개하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 해설은 2022년 정부(과학기술정보통신부) 재원으로 추진된 한국천문연구원 기준계 연구와 기반기술개발(2022185005) 사업의 지원을 받아 수행되었습니다. 심사위원님들의 친절하고 구체적인 지적들은 원고의 내용을 크게 향상시켰으며, 이에 깊이 감사드립니다. 그리고 연구결과를 공유하여주신 Dr. Kreemer에게 감사드립니다. 또한 학회지편집을 맡아 수고해주신 임현수 교수님과 채용운 학회간사님에게도 감사드립니다. 마침 성탄절기를 맞아, 우리에게 여러 유용한 지식을 허락하시는 하늘의 자비에 예수 그리스도의 이름으로 감사드립니다. 다음은 경전의 한 구절입니다 - 진리는 땅에서 솟아나고 의는 하늘에서 굽어보도다(시편 85편 11절).

References

  1. 국토지리정보원, 2017, 국가측지기준체계(ITRF) 적용방안 수립연구, 155면.
  2. 김영호, 2018, 베게너의 지구, 나무와 숲, 276면.
  3. 최진범외 5인, 2009, 지구라는 행성, 이지북, 520면.
  4. Skinner, B., Murck, B. W., 2013, 푸른행성지구, 박수인외 8인 공역, 시그마프레스, 695면.
  5. Aktug, B. et al, 2009, Deformation of western Turkey from a combination of permanent and campaign GPS data: Limits to block-like behavior, J. Geophys. Res. 114, B10404. doi:10.1029/2008JB006000
  6. Altamimi, Z., Metivier, L, Collilieux, X., 2012, ITRF2008 plate motion model, J. Geophys. Res. 117, B07402. doi:10.1029/2011JB008930
  7. Altamimi, Z., Rebischung, P., Metivier, L., Collilieux, X., 2016, ITRF2014: A new release of the International Terrestrial Reference Frame modeling nonlinear station motions, J. Geophys. Res., 121, 6109-6131. doi:10.1002/2016JB013098
  8. Argus, D. F., Gordon, R. G., 1991, NO-NET-ROTATION MODEL OF CURRENT PLATE VELOCITIES INCORPORATING PLATE MOTION MODEL NUVEL-1, Geophys. Res. Lett. 18(11), 2039-2042. https://doi.org/10.1029/91GL01532
  9. Argus, D. F., Gordon, R. G., DeMets, C., 2011, Geologically current motion of 56 plates relative to the no-net-rotation reference frame, Geochem. Geophys. Geosys. 12, Q11001. doi:10.1029/2011GC003751
  10. Bird, P., 2003, An Updated Digital Model of Plate Boundaries, Geochem. Geophys. Geos. 4(3), 1027. doi:10.1029/2001GC000252
  11. Bouin, M. N., Vigny, C., 2000, New constraints on Antarctic plate motion and deformation from GPS data, J. Geophys. Res. 105(B12), 28279-28293. https://doi.org/10.1029/2000JB900285
  12. Chase, C. G., 1972, The N Plate Problem of Plate Tectonics Geophys. J. RaS. 29, 117-122.
  13. Chase, C. G., 1978, PLATE KINEMATICS: THE AMERICAS, EAST AFRICA AND REST OF THE WORLD, Ear. Pl. Sci. Let. 37, 355-368. https://doi.org/10.1016/0012-821X(78)90051-1
  14. DeMets. C., Gordon, R. G., Argus, D. F., Stein., S., 1990, Current plate motions, Geophys. J. Int. 101, 425-478. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1990.tb06579.x
  15. DeMets, C., Gordon, R. G., Argus, D., Stein, S., 1994, Effect of recent revisions to geomagnetic reversal time scale on estimates of current plate motions, Geophys. Res. Lett. 21(20), 2191-2194. https://doi.org/10.1029/94GL02118
  16. Dietrich, R. et al, 2001, ITRF coordinates and plate velocities from repeated GPS campaigns in Antarctica - an analysis based on different individual solutions, J. Geod. 75, 756-766. https://doi.org/10.1007/s001900000147
  17. Drewes, H., 2009, The Actual Plate Kinematics and Crustal Deformation Model APKIM2005 as Basis for a Non-Rotating ITRF, Geodetic Reference Frames, IAG Symposia 134, 91-99.
  18. Drewes, H., 2008 and 2010, The Actual Plate Kinematics and Crustal Deformation Model 2008 based on the ITRF realisations on DGFI and IGN (APKIM2008). https://www.researchgate.net/publication/318109644
  19. Hamdy, A., Park, P., Lim, H. C., Park, K. D., 2004, Present-day relative displacement between Jeju Island and Korean Peninsula, Ear. Pl. Sp. 56, 927-931. https://doi.org/10.1186/BF03352540
  20. Hamdy, A., Park, P., Lim, H. C., 2005, Horizontal deformation in South Korea from permanent GPS network data 2000-2003, Ear. Pl. Sp. 57, 77-82. https://doi.org/10.1186/BF03352551
  21. Heki, K. et al, 1999, The Amurian Plate Motion and current plate kinematics in eastern Asia, J. Geophys. Res. 104(B12), 29147-29155. https://doi.org/10.1029/1999JB900295
  22. Jin, S., Park, P., 2006, Strain accumulation in South Korea inferred from GPS measurements, Ear. Pl. Sp. 58, 529-534. https://doi.org/10.1186/BF03351950
  23. Jin., S., Park, P., Zhu, W., 2007, Micro-plate tectonics and kinematics in Northeast Asia inferred from a dense set of GPS observations, Ear. Pl. Sci. Lett. 257, 486-496. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2007.03.011
  24. King, M. A., Whitehouse, P. L., van der Wal, W., 2016, Incomplete separability of Antarctic plate rotation from glacial isostatic adjustment deformation within geodetic observations, Geophys. J. Int. 204, 324-330. doi:10.1093/gji/ggv461
  25. Kreemer, C., Holt, W. E., 2001, A no-net-rotation model of present-day surface motions, Geophys. Res. Lett. Res. 28(23), 4407-4410. https://doi.org/10.1029/2001GL013232
  26. Kreemer, C., Blewitt, G., Klein, E. C., 2014, A geodetic plate motion and Global Strain Rate Model, Geochem. Geophys. Geosys. 15, 3849-3889. doi:10.1002/2014GC005407
  27. Le Pichon, X., 1968, Sea-Floor Spreading and Continental Drift, J. Geophys. Res. 73(12), 3661-3697. https://doi.org/10.1029/JB073i012p03661
  28. Li, S., Li., C., Wang C., 2020, Boundaries of the Amurian Plate identified using multiple geophysical methods, Geos. J. 24, 49-59. doi:10.1007/s12303-019-0011-1
  29. Minster, J. B., Jordan, T. H., Molnar, P., Haines, E., 1974, Numerical Modelling of Instantaneous Plate Tectonics, Geophys. J. RaS. 36, 541-576.
  30. Minster, J. B., Jordan, T. H., 1978, PRESENT-DAY PLATE MOTIONS, J. Geophys. Res. 83(B11), 5331-5354. https://doi.org/10.1029/JB083iB11p05331
  31. Morgan, J., 1968, Rises, Trenches, Great Faults, and Crustal Blocks, J. Geophys. Res. 73(6), 1959-1982. https://doi.org/10.1029/JB073i006p01959
  32. Park, P., Chawe, U., Ahn, Y., Choi, K., 2001, Preliminary GPS results and a possible neotectonic interpretation for South Korea, Ear. Pl. Sp. 53, 937-941. https://doi.org/10.1186/BF03351690
  33. Petit, C., Fournier, M., 2005, Present-day velocity and stress fields of the Amurian Plate from thin-shell finite-element modelling, Geophys. J. Int. 160, 357-369.
  34. Petit, G., Luzum, B., 2010, IERS Conventions(2010), IERS Conventions Centre.
  35. Sanchez, L., Drewes, H., 2020, Geodetic Monitoring of the Variable Surface Deformation in Latin America, Int. Ass. Geod. Sym. doi:10.1007/1345_2020_91
  36. Sella, G. F., Dixon, T. H., Mao, A., 2002, REVEL: A model for Recent plate velocities from space geodesy, J. Geophys. Res. 107(B5), 2081. doi:10.1029/2000JB000033
  37. Solomon, S. C., Sleep, N. H., 1974, Some Simple Physical Models for Absolute Plate Motions, J. Geophys. Res. 79(17), 2557-2567. https://doi.org/10.1029/JB079i017p02557
  38. Tretyak, K., Vovk, A., 2016, Differentiation of the Rotational Movements of the European Continent's Earth Crust, Acta. Geodyn. Geomater. 13, 1(181), 5-18.