이번 포스팅은 뭐랄까 지질학의 생기초 혹은 원론에 해당되는 이야기입니다.
그러니까 지질학을 이루는 기초 뼈대가 되는 내용입니다.
뭐랄까 역사공부하는 마음으로 읽으셔도 될 듯...
앞선 포스팅들에서 암석들의 종류가 여러가지있다는 것을 말했습니다.
이런 암석들이 층을 이루어서 쌓인 것을 지층이라고 합니다. 설기떡에 층층을 생각해주세요.
그리고 이런 암석들은 3차원 공간적 시간적 관계를 연구하는 학문을 층서학(stratigraphy)이라고 합니다.
쉽게말해 지층간의 순서/관계를 밝히는 학문이죠.
이 층서학이야말로 지질학의 기본으로 수세기 전에 기초이론들이 확립되었습니다.
층서학을 만들어 낸 이론들을 한 번 살펴봅시다.
동일 과정설 (Principle of Uniformitarianism)
지질학은 이 내용을 기초로 하고 있습니다.
그러니까 예를 들어 현대의 강이 흐르는 원리와 동일하게 과거의 강들도 흘렀다는 것이죠.
만약 오래전의 강은 하류에서 상류로 꺼꾸로 흘렀다면.... (그럴리는 없겠져).... 현재 지질학이 하는 모든 해석들은 틀린 것이 되겠죠.
아래 사진은 현재의 사구(sand dune)와 과거의 사구가 사암의 형태로 남은 것을 보여줍니다.
아래의 조약돌 해변이 퇴적암으로 변하면 역암이 되겠죠.
같은 원리로 현재의 모래해변이 암석이 된다면 사암이 되겠죠.
반대로 사암을 보면 당시 퇴적환경이 모래가 주로 있던 해변 등의 환경이었겠구나 추정을 할 수 있습니다.
만약의 세일을 찾으면 아마도 녀석은 요즈음과 마찬가지로 운동에너지가 적은 이질의 습지에서 퇴적되었겠구나 할 수 있을 것입니다.
지층 누중의 법칙 (Principle of Superposition)
이 법칙은 1669년에 니콜라우스 스테노라는 사람 (아래 사진)이 정의한 법칙으로,
"변형이 되지 않은 지층들에서 아래쪽 지층이 위쪽 지층보다 오래되었다"
라는 법직입니다.
뭐랄까.... 너무나 당연한 법칙입니다.
웬만한 공력이 아니고서는물건을 위에서부터 아래로 쌓아 내릴 수는 없는 것이죠.
쌓아 올려야 하니까 믿에 것이 먼저 쌓였다는 얘기입니다.
지층 수평성의 법칙 (Principle of Original Horizontality)
대부분의 지층들은 원래 거의 수평하게 퇴적된다라는 원리입니다.
물에 모래 등등을 넣으면 자연스럽게 널리 펼쳐지는 것을 볼 수 있죠. 바로 그 내용입니다.
측방 연속성의 법칙 (Principle of Original Lateral Continuity)
원래 퇴적층들은 얇아져 없어지거나, 막히거나, 다른 종류의 퇴적암으로 변하기 전까지는 모든 방향으로 연장된다는 법칙입니다.
이 법칙이 중요한 이유는 지층의 연속에는 방향성이 없기 때문에 서로 다른 위치에 존재하는 퇴적암들을 대비(correlation)하는 것이 가능하다는 점입니다.
쉽게 말하자면 같은 지층이 계곡으로 갈라져 있더라도 침식 이전에 원래는 연속적이었다고 가정할 수 있는 것이죠.
생물 연속성의 법칙 (Principle of Biological Succession)
서로 다른 동식물은 지질학적 시대에 생존기간이 상이하고, 멸종 이후 다시 나타나지 않기 때문에 만일 같은 화석군을 포함한 암석들이라면 같은 시대에 퇴적되었다고 볼 수 있다.
뭐 이런 법칙입니다.
예를 들면, 아래 왼쪽 표에서 2가지 화석의 생존기간이 나옵니다.
만일 어떤 두 암석 모두 A, B 화석을 모두 포함하면 이 두 암석의 종류가 다르다 하더라도 A, B종이 같이 살았던 시기에 동시 퇴적되었다는 것을 알 수 있다는 겁니다.
이런 원리들을 바탕으로 지질학자 특히 고생물학자(palaeontologist)들은 시대별 생물군집들을 정의했습니다.
관입의 법칙 (Principle of Cross-Cutting Relationships)
이 법칙도 너무나 당연한 녀석으로 1830년 찰스 나일경이 만든 법칙입니다.
즉 관입 혹은 절단을 당한 지층이 관입 혹은 절단을 한 지층보다 오래되었다라는 법칙이죠.
이 법칙을 이용해서 지구과학 시험문제에 지층들을 순서대로 나열하시오 뭐 이런 것들이 잘 나오죠.
뭐, 이 정도로 지질학의 근간인 층서학을 만든 기초 원리를 살펴보겠습니다.
꼭 역사공부 같은 느낌이네요.
이런 원리들을 이용해서 그 동안 지질학자들은 지층들의 선후 관계를 밝혀냈고, 각 지층들에 들어있는 화석군들을 관찰하고 분류해서 우리가 잘 알고 있는 지질연대를 만들어냈습니다.
우리가 고생대, 중생대, 신생대 하고 부르는 지층과 시간이 연결된 지질연대표는 바로 층서학과 고생물학의 산물입니다.
각 지질연대 단위는 생물군을 바탕으로 정의되었습니다.
그리고 이들의 상대적인 순서는 층서학이 알아냈고요.
현대에 와서는 방사성 동위원소, 지자기 연구 등의 방법을 통해 각 지질시대의 연대를 어느정도 정확히 밝혀내고 있습니다. 그 결과물이 아래와 같은 지질연대표입니다.
자세한 지질연대표는 제 포스팅을 참고해주세요 (포스팅)