대메뉴로 바로가기 본문내용 바로가기

IEG 환경지질연구정보센터

관리자모드 가기 환경지질연구정보센터 전체메뉴
close

쉽게풀어보는 지질학

HOME교육마당쉽게풀어보는 지질학

쉽게 풀어보는 지질학에서는 환경지질 관련 교육교재 해설 서비스를 제공합니다.
어렵고 부담스럽게 느껴지던 지질학의 세계를 좀더 쉽고 재미있게 여행해 보시기 바랍니다.

  • 지구역사의 기록
  • 지질시대
  • 고기후의 변천

지구의 나이

지구의 나이는 몇살일까?

지금까지 전 세계에서 가장 오래 된 암석의 연령은 그린란드에서 채취한 화강편마암에서 밝혀진 약 38억 년이다. 그러나 방연석, 운석, 월석 등을 이용한 여러 가지 연구를 종합한 결과 현재까지 알려진 지구의 연령은 이보다 더 오래 된 약 46억 년으로 추정되고 있다.

상대연대: 지질학적 사건발생시기의 전후 관계만을 밝히는 것. 층서와 화석을 이용하여 밝힌다.

절대연대: 지질학적 사건의 전후 뿐만 아니라 그 시간적 길이까지를 밝히는 것. 주로 방사성 동위 원소의 반감기를 이용한다.

절대 연대 측정 방사성 원소의 반감기 : 방사성 원소의 양이 처음의 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 반감기라 한다. 어느 방사성 원소의 처음 양을 Mo, 그 방사성 물질의 반감기가 T일 때 t년 후에 M만큼의 방사성 물질이 남았다면, 이들 사이에는 다음 관계가 성립한다.

생명의 탄생

생명이 지구상에 나타난 것은 언제이며 어떻게 나타나게 되었는가?
이것은 누구나가 궁금해하는 수수께끼이며 철학이나 신학의 과제이기도 한 매우 어려운 문제이다. 다만 과학자들이 인정하는 것은 생물이 무생물에서 진화 발전해 왔다는 것이다. 40억년 전 이미 지구상에는 바다와 대기가 있었다. 과학자들은 무생물에서 생물이 진화되는 과정은 아마 그 무렵부터 시작되었다고 본다. 생물이 처음 지구상에 나타나는 데는 오랜 준비기간이 필요했다. 처음에는 무기물에서 단순한 유기물이 만들어졌다. 이 간단한 유기물은 원시해양의 밑바닥에 가라앉은 점토에 달라붙어 점차 쌓이고 쌓여 서로 반응하는 가운데 보다 복잡한 유기물로 진화했다. 이렇게하여 단백질이나 핵산이 만들어졌고, 마침내 그것이 성장하여 자손을 만들 수 있는 것, 즉 생물로 진화한 것이다.

 

현생누대 (Phanerozoic Eon)

5억7천만년전∼현재

지층에서 생물들이화석으로 많이 산출되기
시작한 때부터 현재까지

신생대
(Cenozoic Era)

제 4기
(Quaternary Period)

제 3기
(Tertiary Period)

신 제 3기
(Neogene Period)

고 제 3기
(Paleogene Period)

중생대
(Mesozoic Era)

백악기
(Cretaceous Period)

쥬라기
(Jurassic Period)

트라이아스기
(Triassic Period)

고생대
(Paleozoic Era)

페름기
(Permian Period)

석탄기
(Carboniferous Period)

데본기
(Debonian Period)

실루리아기
(Silurian Period)

오르도비스기
(Ordovician Period)

캄브리아기
(Cambrian Period)

은생누대 (Cryptozoic Eon)

약46억년전∼5억7천만년전

생물이 화석으로 거의 발견되지 않은 긴 시대

원생대
(Proterozoic Era)

생물이 다소 발달하였으나 화석으로는 거의 나타나지 않은 시대

시생대
(Archeozoic Era)

생물이 생겨났다고 생각되는 시대
생명은 바다에서 탄생

지구가 생성되고 약 10억년 후, 지금으로부터 약 35억년쯤전에 원시 지구의 바다 또는 대양에서 생명이 싹트게 되었다. 이러한 사실은 화석이 잘 보여주고 있다.

박테리아에서 조류로

최초의 생물은 간단한 세포로 이루어진 박테리아 같은 것이었다. 무생물에서 이 최초의 생물이 나타나기까지는 박테리아가 고등생물로 진화하기까지 이상의 시간이 걸렸을 것이다.

환경과 원시생명의 진화와 산소의 생성

생물발생 이전의 지구에는 유리산소가 존재하지 않았기 때문에 처음 출현한 생물은 산소없이 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 발효형 미생물이었다고 생각된다. 발효에 의해 이산화탄소가 증가하면, 다음으로 이 이산화탄소를 이용하여 빛 에너지로 유기물을 합성(광합성)할 수 있는 '식물'이 나타난다. 여기에서 최초로 산소가 발생한다. 그 다음에 산소에 의한 에너지 획득수단으로 하는 동물이 발생했다고 생각되고 있다.

동물의 출현

지구상에 녹색 식물이 출현하자 대기속에 산소가 방출되면서 산소의 양이 점점 증가하기 시작하였다. 이윽고 산소의 양이 동물이 호흡할 수 있을 정도로 증가하였고, 마침내 동물이 출현하였다.

시생대 【캐나다 온타리오의 Gunflint Chert층에서 발견된 미화석. 20억년전의 단세포 생물인 조류(바다말)】
캐나다 온타리오의 Gunflint Chert층에서 발견된 미화석. 20억년전의 단세포 생물인 조류(바다말) 초기에는 육지와 바다가 존재하지 않았고 알아볼 수 있는 생물도 없었지만, 말기에는 작은 대륙들과 풍부한 바닷물 그리고 약간의 산소를 함유한 대기로 존재했다. 이러한 환경에서 진정한 핵이 없는 단세포미생물 즉 박테리아와 남조류 등이 살았고 화석으로 발견되고 있다.
원생대 【바다조름】
지구로서의 모습을 갖추어 가고있는 시대로, 시생대의 생물보다 발달된 생물이 더 많이 살고 있었음을 화석을 통해 알 수가 있다.
캄브리아기 【삼엽충】
원생대 말까지 거의 없었던 동물이 캄브리아기가 시작되면서 급격한 발전을 하여 척추동물을 제외한 거의 모든 동물이 나타났는데 이들은 주로 얕은 바다밑에 살았다. 이 시기에는 척추동물과 육상식물은 없었다.
오르도비스기 【완족류】
오르도비스기가 시작되면서 삼엽충과 완족류는 변함없이 번성하였으나 대부분 새로운 종으로 바뀌었다. 바다 연체동물인 두족류(Cephalopoda)는 계속 발전하였고 복족류(Gastropoda) 도 많아졌다. 그 외에 산호(Coral), 해백합(Crinoidea)등이 있었으며, 무엇보다도 이 시기의 생물계의 주요한 사건은 원시어류의 출현이다.
실루리아기 【바다전갈】
실루리아기의 전체적인 생물상은 대체로 오르도비스기의 것과 비슷하며 큰 변화는 없었다.
데본기 【판피어류】
데본기에 들어와서 삼엽충은 상당히 쇠퇴하고 완족류, 어류가 크게 번성하였다. 폐어는 육지를 기어다니는 최초의 척추동물(vertebrate)이었다.
석탄기 【석탄기의 환경복원도(한국타임-라이프, 1986)】
키가 크고 무성한 삼림이 석탄층을 만드는 근원이 됨. 석송류(lycopod tree)인 레피도덴드론(Lepidodendron)과 쇠뜨기풀종류인 속새류의 조상인 칼라미테스(Calamites), 다양한 고사리류들이 크게 번성
석탄기에 삼엽충은 크게 쇠퇴하여 그 산출이 미미하다. 완족류도 쇠퇴하기 시작했고, 두족류로는 암모나이트(Ammonites:중생대에 번성)에 속하는 것과 나우틸루스(Nautilus:중생대에 점차 쇠퇴)에 속하는 것이 살았다. 연체동물 중에는 이매패류(조개류)가 가장 번성하였고, 해백합을 주로 한 극피동물도 번성하였다. 어류는 종(species)수가 늘었으며 연골어류의 화석이 발견되고 미국에서는 연골어류의 일종인 상어 화석이 많이 발견된다.
페름기 【메소사우루스】
고생대 말기인 페름기는 고생대 바다에 살았던 무척추동물의 90%가 멸종한 시대이다. 상어를 비롯한 어류는 석탄기에 400종이나 되던 것이 페름기 말에는 거의 멸종하였다. 데본기에 나타난 양서류는 석탄기부터 발달하기 시작하여 페름기까지 번성하였다.
트라이아스기 【데코스밀리아】
트라이아스기에 들어와서 파충류가 급격히 발전하였으나 테코돈티아(Thecodontia)-공룡류, 익룡류, 조류의 조상-는 이 시기 말에 멸종하였다. 어떤 파충류는 육지에서 다시 바다로 되돌아간 것이 있는데 그 예가 이크티오사우루스(lchthyosaurus)이다. 양서류는 페름기에 이어 번성하였다.
쥬라기

쥬라기에는 이전 트라이아스기에 나타난 공룡과 어룡이 더욱 번성하였으며, 하늘을 나는 익룡류(프테로사우리아, Pterosauria)까지 탄생하여 하늘, 육지, 바다 모두가 파충류의 세계가 되었다. 이들은 초식류와 육식류를 포함하고 있으며, 쥬라기에 진화의 절정을 이루었다.

[쥬라기의 육지 환경복원도(미국 뉴욕 자연사 박물관)]
[쥬라기의 해양환경 복원도(미국 뉴욕 자연사 박물관)]
백악기

백악기는 세계적으로 가장 큰 해침이 일어난 시대로서 트라이아스기와 쥬라기를 합한것만큼 길다. 공룡들도 백악기에 여러 종류로 진화, 이구아노돈(lguanodon), 데이노니쿠스(Deinonychus), 트리케라톱스(Triceratops), 티라노사우루스(Tyannosaurus) 및 힙실포포돈(Hypsilophodon) 같은 공룡들이 이때에 살았다.

[백악기 전기의 환경복원도]
[백악기 후기의 환경복원도]
제3기

육상의 지배자가 된 포유류의 발전에서 대단히 특이할 만한 점은 신생대가 시작된지 1,000만년 내지 1,500만년 동안에 초기 포유류(작은 몸집, 다섯개의 발자국, 짧은 다리와 평평한 발바닥, 작은 뇌, 말처럼 긴 머리등의 특징) 의 조상이 진화하여 육상, 하늘 및 바다로 빠른 속도로 퍼져 나갔다는 사실이다.

[에오세 호수주위 아열대숲 환경복원도
(미국 뉴욕 자연사 박물관)]
[에오세 담수 호수환경복원도
(미국 뉴욕 자연사 박물관)]
제4기

이 시기는 플라이스토세(Pleistocene Epoch)와 홀로세(Holocene Epoch)로 구분된다. 플라이스토세는 기후가 한냉하여 몇 차례 빙하(glacier)가 내습한 시대로서 빙하시대(Age of Glacial)라고도 한다. 이 시기는 이미 대륙의 윤곽이 거의 완성된 때로 육지와 바다의 분포상태는 현재와 거의 다름이 없었다. 홀로세는 충적세 혹은 현세(Recent Epoch)라고도 한다.

[환경복원도(미국 뉴욕 자연사 박물관)]

지질 시대의 기후는 빙하의 흔적, 화석, 퇴적물의 성분과 층상 구조 등을 통하여 추정한다.

[ 과거의 기후 ]

선캄브리아대: 이 시대의 지층과 암석은 심하게 변성되어 기후의 변동을 거의 알 수 없으나 약 7억년전에 넓은 지역에 걸쳐 빙하의 작용이 있었던 것으로 추정된다. 선캠브리아 후기 약 20억년 동안은 온난한 기후와 한랭한 기후가 반복되었다. 캠브리아기에는 오늘날보다 더 따뜻하였으며, 오오도비스기 후기에 온도가 떨어져 한랭한 기후로 변하였다.

중생대: 중생대의 기후는 일반적으로 고생대와 신생대에 비하여 더 온난하였던 것으로 추정된다. 삼첩기는 온난하였으나, 건조한 기후가 우세하였으며, 쥬라기에는 온난한 상태가 지속되었다. 전체적으로 보아 초기에서부터 말기에 이르는 방향으로 점차 한랭해져서, 중생대 말기에 최저 온도로 떨어졌다.

신생대: 제 3기에는 중생대의 온난한 기후가 지속되다가 제 3기 후반부터 한랭해지기 시작하여 제 4기에는 4회의 빙하기와 3회의 간빙기가 있었다.

기후 변동의 원인

상대연대: 지구의 세차 운동으로 인해 자전축이 2만 6천년을 주기로 회전하므로 현재 지구는 1월초에 근일점에 있지만, 약 13000년 후에는 7월초가 근일점이 되어 북반구에서는 현재보다 여름이 더워지고 겨울은 더욱 추워지므로 계절의 변화가 커지게 된다.

지구 공전궤도와 자전축의 변화: 지구 자전축의 기울기와 타원궤도 이심률이 변하면서 지구가 받는 태양 복사 에너지량도 변하므로 기후가 변한다.

태양 활동의 변화: 태양이 방출하는 에너지 양은 일정하지 않다. 지구의 기온 기록을 보면 11년의 주기로 변화하는 것을 찾을 수 있는데 이것은 태양의 흑점수의 변화 주기와 대체로 일치한다.

에어러솔의 영향: 화산 폭발때 분출되는 화산재나 먼지 등이 오랫동안 대기중에 떠 있으면서 태양광선을 차단하게 되면 기온이 낮아진다.

[태양의 흑점]
[피나투보 화산 폭발 모습]