지구과학1:1-4단원(지질 시대-상대 연령과 지층의 대비,절대 연령의 결정,지질 시대의 구분 기준,지질 시대의 구분,고기후)

1.지질 시대

 

 

1)상대 연령과 지층의 대비

정확한 시기를정하지 않고 발생 순서에 따라 지질학적 사건을 배열하여 지구의 역사를 이해하는 것을 상대 연령 측정법이라고 합니다.

즉, 상대 연령이란 'a 암석은 b 암석보다 오래되었다.',와 같이 비교를 통해 상대적으로 나이를 표현하는 것입니다.

상대적 연대표를 작성하기 위해서는 지사 법칙을 적용하여 지층을 분석해야 합니다.

지구의 역사 전체를 설명하기 위해서는 단순히 하니의 지층을 분석하는 것으로는 부족하므로, 다양한 지역의 지층을 분석하여 정보를 통합하는 작업이 필요합니다.

서로 멀리 떨어진 지층의 선후 관계를 결정하고 비슷한 시기에 형성된 암석들을 연결하는 작업을 지층의 대비라고 합니다.

이때 더 정확한 비교를 위해서는 건층과 표준화석을 이용하여 지질학적 현상을 대응시킵니다.

지층의 대비

건층:암상으로 지층을 대비할 때 기준이 되는 것으로, 특수한 환경에서 만들어져 넓은 지역에 분포한다는 조건을 만족해야 한다.

건층으로 많이 이용되는 층은 응회암층, 석탄층, 용암류 등이다.

표준화석: 생물의 생존기간이 짧고, 진화하는 속도가 빠르며, 넓은 지역에서 살았던 생물의 화석이다.

표준화석은 지층의 생성 시기를 알려준다.

 

2) 절대 연령의 결정

상대 연령을 이용하면 지질학적으로 일어난 사건을 비교할 수 있지만, 사건이 정확히 언제 일어났는지를 알기 어렵습니다.

특정한 지질학적 사건이 일어난 후 실제로 몇 년이 지났는지 알기 위해서 절대 연령을 이용합니다. 

절대 연령을 측정하기 위한 방법은 여러 가지가 있지만, 가장 널리 사용하고 있는 방법은 암석에 포함된 방사성 동위 원소의 반감기를 활용하는 것입니다.

방사성 원소는 외부 온도나 압력의 변화와 관계없이 항상 일정한 속도로 붕괴하여 안정한 원소로 변합니다.

이때 원래의 방사성 원소를 모원소라고 하고, 붕괴하여 새로 생겨난 안정한 원소를 자원소라고 합니다.

반감기는 모원소가 붕괴하여 그 양이 처음의 절반이 되는데 걸리는 시간입니다.

처음원소의 양과 상관없이 같은 원소에서는 항상 같습니다.

따라서 암석 속에 들어 있는 모원소와 자원소의 비와 모원소의 반감기를 알면 절대 연령을 계산 할 수 있습니다.

 

방사성 원소의 붕괴 곡선

 

3)지질 시대의 구분 기준

지질 시대를 구분하는 가장 보편적인 기준은 대규모로 나타나는 생물의 번성과 멸종입니다.

생물의 번성과 멸종은 지층에서 발견되는 화석을 통해 알 수 있습니다.

화석에는 지층의 생성 시기를 결정하고 지층 대비에 이용되는 표준화석과 화석이 만들어진 당시의 환경을 잘 알려주는 시상 화석이 있습니다.

이러한 화석으로 지질 시대를 구분할 수 있으며, 당시 일어났던 환경 변화를 추정할 수 있습니다.

과거 지국에서는 같이 살고 있던 생물종의 절반이상이 동시에 자취를 감추는 대규모의 멸종이 여러 번 발생하였습니다.

이와 같은 생물의 대멸종은 지구의 환경이 끊임없이 변해 왔음을 알려줍니다.

 

시상화석: 고사리나 산화와 같이 특정환경에서만 서식하는 생물의 화석으로, 생성 당시의 환경을 잘 알려줍니다.

 

생명체가 나타나기 전 지구의 역사는 암석을 통해 알 수 있습니다.

암석에는 지구의 변화 과정이 기록되어 있어 처음에는 지질 시대를 상대적으로 구분하는 데 이용되어 왔습니다.

그러나 절대 연령 측정을 통해 비교적 정확한 시기를 알 수 있게 되면서 지질 시대를 구분하는 기준으로 이용하고 있습니다

한편, 부정합 형성과 같은 대규모 지각 변동을 통해서도 지질 시대의 단절이 있다는 것을 알 수 있습니다.

 

 

4)지질 시대의 구분

지층에서 비교적 화석이 풍부하게 발견된 시기는 지금으로부터 약 5.41억년 전 이후입니다.

지질시대 는 시생누대, 원생 누대와 현생 누대로 구분하는데 시생 누대와 원생 누대를 합하여 선캄브리아 시대라고 합니다.

현생 누대는 다시 고생대, 중생대, 신생대로 세분되고, 대는 다시 기라고 하는 더 작은 몇개의 지질 시간 단위로 나누어집니다.

누대는 지질 시대를 구분하는 가장 큰 단위입니다.

선캄브라아 시대에는 발견되는 생물 화석이 매우 적어 당시의 환경을 알기가 어렵습니다.

특히 지구 탄생 후부터 약 40억 년 전까지의 지구 역사는 거의 알려져 있지 않습니다.

선캄브리아 시대는 전체 지질 시대의 약88% 정도를 차지합니다.

대는 생명체들의 전 지구적인 큰 변화에 의해 정해진 시간의 단위입니다.

고생대, 중생대, 신생대는 각각 오래된 생명체, 중간시기의 생명체, 새로운 생명체의 시대라는 의미가 있습니다.

 

지질 연대표

 

4-1)선캄브리아시대의 환경과 생물

고생대 캄브리아기 이전까지의 시대를 선캄브리아 시대라고도 부르며, 화석으로는 스트로마톨라이트와 에디아카라 동물군등 이있습니다.

이 시대는 오랫동안 여러 차례의 지각 변동을 받았기 때문에 환경을 알아내기각 쉽지 않지만, 원생 누대에 생성된 두꺼운 석회암층과 철광층은 기후가 대체로 온난했음을 알려줍니다.

그리고 오랫동안 한랭한 기후가 지역적으로 수차례 발달한 흔적이 빙하 퇴적물에 남아있습니다.

 

시생누대: 산소가 거의 없음, 육지에 강한 자외선이 도달, 바다에 최초의 생명체(남세균)출현하여 얕은바다에서 스트로마톨라이트 형성(남세균이 만든 층상의 구조를 이룬 석회질 암석이고 따뜻하고 수심이 낮아 햇빛이 잘드는 적도 주변의 바다에서 잘만들어진다)

원생 누대:남세균의 광합성으로 산소량 증가, 최초의 다세포 동물 출현, 그 일부가 에디아카라동물군화석

 

4-2)고생대의 환경과 생물

고생대에는 딱딱한 껍질을 가진 생물들이 폭발적으로 증가하였습니다.

얕은 바다가 넓게 발달하여 바다 생물이 크게 번성하였고 해수면의 변동이 잦았으며 생물종의 다양성도 많이 증가하였습니다.

그 결과 고생대 전기에는 삼엽충, 필석류 등의 다양한 해양무척추동물이 번성하였습니다.

또한, 4억 5천만 년 전쯤 대기권에 산소가 많아지면서 오존층이 형성되어 식물과 동물이 육상으로 진출할 수 있는 환경이 갖추어졌습니다.

고생대 중기에 접어들어 갑주어, 폐어 등과 같은 초기 어류가 등장하여 번성했으며, 고생대 후기에는 곤층류와 양서류가 크게 번성하였습니다.

특히 석탄기에는 기온이 높고 습해서 늪지대를 중심으로 산림이 발달했는데, 식물들의 광합성으로 대기 중의 산소 농도가 크게 증가하여 대형 곤충들이 번성할 수 있었던 것으로 추정됩니다.

대륙의 분포를 살펴보면 고생대 초기에는 로디니아에서 분리된 대륙 중 일부는 곤드와나 대륙을 형성하여 남쪽으로 이동하고, 나머지 대륙들은 적도 근처에 분포했습니다.

고생대 후기에 곤드와나 대륙이 분리되어 북쪽으로 이동하여 판게아를 형성하였고, 이때 애팔래치아산맥, 우랄 산맥과 같은 큰 규모의 산맥이 형성되었습니다.

그 결과 얕은 바다가 줄어들어 바다 생물들이 서식처를 잃었으며, 화산 활동등의 원인으로 대규모 기후 변화도 일어나 삼염충, 방추충 등 고생대를 대표하는 동물 대다수가 멸종하였습니다.또한, 식물계는 양치 식물이 급격하게 쇠퇴하고 겉씨식물이 나타나기 시작하였습니다.

 

come: 삼엽충, 완족류등 해양 무척추동물 번성

오: 삼엽충, 완족류등 해양 무척추동물 번성 ,필석류 번성, 척추 동물(최초)어류 등장

실: 필석류, 산호, 갑주어, 바다전갈 번성 , 최초의 육상 식물 출현 

데: 갑주어등 어류 번성, 최초의 양서류 출현

석: 방추충, 산호, 유공충 번성, 최초의 파충류 출현, 양서류 번성, 양치식물 번성

페: 겉씨 식물 출현, 삼염충,방추충등 해양생물 멸종

 

 

4-3)중생대의 환경과 생물

중생대 트라이아스기를 지나 쥐라기에 이르러서 판게아가 서서히 분리되기 시작했습니다.

따라서 해저 확장으로 막대한 영의 마그마가 분출되었고, 대류에서는 화산 활동이 활발해지면서 대기 중 이산화탄소의 농도가 증가하였습니다.

그 결과 중생대는 매우 따뜻하고 다소 건조한 기루가 되었을 것으로 해석됩니다.

육상에서는 생물들이 건조한 기후에 적응하면서 변화했는데, 동물 중에서는 파충류가 건조한 중생대 환경에 빨리 적응하였습니다.

특히 공룡, 익룡, 장경룡 등의 거대한 파충류는 중생대를 대표하는 특징적인 동물입니다.

또한, 바다에는 암모니아트와 같은 두족류가 번성하여 중생대의 대표적인 표준화석이 되었습니다.

식물중데는 소나무, 은행류 등의 겉씨식물이 주를 이루었습니다.

중생대가 끝날 무렵에는 공룡을 포함한 파충류와 암모나이트를 비롯한 많은 수의 생물종이 멸종하게 되었는데, 운석 충돌을 가장 유력한 멸종 원인으로 보고 있습니다.

 

트: 암모나이트 번성, 공룡, 원시 포유류 출현 겉씨 번성

쥐: 파충류, 암모나이트, 겉씨 식물 번성, 시조새 출현

백: 공룡, 암모나이트 멸종, 속씨 식물 출현

 

4-4)신생대의 환경과 생물

신생대는 공룡이 멸종한 약 6천 5백만년 전에서 부터 현재까지의 기간을 말합니다.

신생대의 생물계는 현재와 매우 유사합니다.

속씨식물이 번성하여 새로운 식량 자원을 얻게 된 동물들은 다양하게 진화하였습니다.

특히 매머드나 말과 같은 포유유가 많이 살면서 포유류의 시대를 열였고 조류도 크게 번성하였습니다.

그 외에 대형 유공충인 화폐석이 크게 번성하였습니다.

화폐석은 신생대의 대표적인 표준 화석으로 이용됩니다.

신생대 후기에는 이류의 조상이 처음으로 출현하였습니다.

신생대에도 대륙의 분리롸 이동은 계속되었는데. 아프리카 대륙과 인도 대륙이 북쪽으로 이동하여 유라시아 대륙과 충돌하면서 알프스 산맥과 히말리야 산맥등을 형성하였습니다또한,대서양과 인도양이 확장되고 태평양이 좁아지면서 해양과 육지의 형태가 현재와 점점 유사해졌습니다.신생대 초기의 지구는 기온이 매우 높았으나 차츰 현재와 비슷한 수준으로 기온이 내려갔고, 제 4기에는 큰 빙하기가 4번이나 찾아왔습니다.

 

팔: 유공충인 화폐석 번성, 겉씨 식물 쇠퇴, 속씨 식물 번성

네: 유공충인 화폐석 번성, 겉씨 식물 쇠퇴, 속씨 식물 번성

제 4기: 매머드등 포유류 번성, 속씨 식물 번성

 

5)고기후

화석연구: 시상화석 종류와 분포-->과거기후

지층 퇴적물 연구: 꽃가루 화석 과거 식물의 분포와 기후

나무나이테 연구: 나이테 사이의 폭과 밀도를 측정 과거 기온, 강수량 변화 추정

빙하 코어 연구: 산소 안정 동위 원소 비율로부터 기온변화 추정

기후 변화