공룡이후. 도널드 R. 프로세로 지음. 김정은 옮김. 뿌리와 이파리 2.

신생대 지질시대의 구분은 어떻게 확립되고 명칭은 어떻게 정해졌을까.

 

시기	대	기		세	주요 사건
180만년~1만년전	신생대	제4기	신제3기	플라이스토세	10만 년 주기의 빙하기
500만년~180만년전		제3기		플라이오세	파나마 지협 연결(아메리카 생물 대교환) 북극 결빙
2300만년~500만년전				마이오세	초원 지대 확산(풀을 먹는 포유류 번성) 남극에 영구적 만년설 생성 아프리카 포유류의 유라시아 도착
3400만년~2300만년 전			고제3기	올리고세	오스트레일리아/남아메리카 분리 대규모 빙하 형성/해수면 하강 대간극 최초로 남극 빙하 형성
5500만년~3400만년전				에오세	오스트레일리아/남극 분리 타격은 있었으나 멸종은 없었음 지구전체의 한랭화/대멸종(열대 해양 생물의 멸종) 최초의 고래 박쥐 등장 온실효과 최고조, 남극 온난화 인도/아시아 판의 충돌로 히말라야 산맥 형성 시작
6500만년~5500만년전				팔레오세	전세계 심층수 온난화 최초의 설치류, 발굽이 홀수와 짝수인 포유류가 아시아에서 등장 포유류의 진화방산

*주요 사건 중 짙은 글은 기후 사건, 옅은 글은 생물계의 사건임

 

 1600년대 후반부터 지질학자들은 지층 누증의 법칙을 이용해 화석과 암석의 상대적 연대를 밝힐 수 있었다고 합니다. 이 법칙은 덴마크의 의사인 니콜라우스 스테노(Nicolaus Steno)가 1669년 처음 내놓았는데, 그 기본 원리는 연속적인 지층(퇴적층이나 용암류)에서 바닥에 있는 층이 가장 오래전에 쌓인 지층이고 위로 올라갈수록 나중에 쌓인 지층이라는 것입니다.

 

그다음 획기적인 발전은 1790년대 잉글랜드 남부의 한 운하 회사 기술자였던 윌리엄 스미스(William Smith)는 지층에는 저마다 독특한 화석군이 있고, 서로 다른 두 지층에는 동일한 화석군이 들어 있지 않다는 것을 알아냈습니다. 그는 곧 이 동물군 천이의 유형을 잘 파악하게 되었고, 스미스가 지층의 지도를 만들고 정확한 지층의 서열을 결정하는 데에는 동물군 천이가 더없이 중요했습니다. 그러나 지층의 연대를 결정하는 일은 동물군 천이만으로는 충분치 않은 것이 지층의 부정합이라는 기록의 단절 때문이었습니다. 지질시대 전체가 완벽하게 나타난 지층은 지구상 어디에도 없다고 합니다. 따라서 지질학자들은 동물군 천이를 활용해 세계 전역의 정확한 지층 서열을 밝혀야 했고, 이렇게 화석을 이용해 층위 관계를 밝히는 학문을 생물층서학이라고 합니다. 지질시대별로 저마다 특유의 화석군이 있으므로, 각각의 화석군을 활용해 한 지역의 층서를 다른 지역의 층서와 비교할 수 있습니다. 한 세기 전쯤, 고생물학자들은 서로 다른 지역의 지층을 비교해 북아메리카 포유류 진화의 완전한 연대표를 얻을 수 있었습니다.

 

오늘날의 지질연대표는 어떻게 만들어졌을까요? 안타깝게도 우연히, 예기치 못하게 만들어졌습니다. 이 연대표는 한 사람이 체계적인 방식으로 확립한 것이 아니라서, 완벽한 순서를 나타내기 위해서는 모든 것이 정리되어야만 했습니다. 연대표는 지질학자들이 저마다 서로 다른 시간과 장소에서 각기 다른 암석을 통해 시대를 부르는 용어들을 제안하면서 점점 더 살이 붙고 발전해 온 것입니다.

 

상대적인 시간 간격인 ‘세’는 유럽 일부 지역의 지층과 그 지층에 들어 있는 연체동물 화석을 토대로 만들어졌습니다. 고미생물학자들은 심해저 퇴적층의 화석 연구를 시작하던 시기인 1960년대와 1970년대에 심해저 퇴적층에는 그 어떤 퇴적 환경보다 훨씬 완벽하고 연속적인 지질시대의 기록이 남아 있음을 확인했습니다. 깊은 바다 밑바닥에서는 침식이 거의 일어나지 않고, 작은 플랑크톤의 미화석이 끊임없이 퇴적되기 때문입니다. 1970년대 초반이 되자, 연속적인 미화석층은 심해저 코어뿐 아니라 조산운동에 의해 융기된 해성층에서도 신생대의 생물층서학적 시대를 알려주는 전세계적 표준이 되었습니다. 일단 심해의 층위 관계가 확립되자, 고미생물학자들은 얕은 바다에서 형성된 서유럽의 대표적인 퇴적층 단면을 조사해 유럽의 지층이 지구 전체의 고미생물 시간척도 중 어디와 맞는지를 결정할 수 있었습니다.

 

그런데 수백만 년이라는 시간과 신생대의 사건을 어떻게 연관 지을 수 있을까요? 이론상으로는 표준지리학의 방법인 방사성 동위원소를 이용한 연대측정법으로 정확한 연대를 얻을 수 있습니다. 그러나 이 방법은 화성암에 적당한 방법이지 퇴적암의 연대를 직접적으로 측정할 수 있는 방법으로는 일부 예외를 빼고는 적정하지 않습니다. 그렇다면 퇴적암의 연대는 어떻게 측정할까요? 상대적인 연대를 알기 위해 필요한 화석은 대부분 퇴적암 속에 들어 있습니다. 이상적인 시나리오는 화석이 들어 있는 퇴적층 사이에 용융된 마그마에서 형성된 화산재층이 끼어 있어서(화산재층은 칼륨-40의 붕괴 속도를 이용해 연대를 측정할 수 있습니다), 상대적인 연대를 측정하는 것입니다. 1950년대 후반에 칼륨-아르곤 연대측정법이 등장한 이후 지질학자들은 앞을 다투어 화산재층의 연대측정을 시도했고, 중요한 화석을 함유한 신생대의 조와 대의 지층 단면에서 발견되는 여러 화산재층의 연대를 측정했습니다. 이 결과는 포준연대표에 포함되었고(가장 최근의 개정사항은 Berggern 등이 1995년에 발표), 이 책의 연대표에 나오는 미화석과 해양동물 화석(대부분 연체동물)과 육상 포유류 화석의 연대도 이렇게 결정된 것입니다. 그 후로는 육성층이든 해성층이든 거의 모든 신생대 암석의 연대가 정확히 결정된다고 합니다.  

예스24에서 가져온 이미지입니다