지구의 연표(명왕누대~원생대)

출처 : 위키백과

1.명왕누대 (46~38억 년 전, 선지질 시대로 부르기도 한다.)

명왕누대(冥王累代, Hadean)는 지질 시대 구분의 하나이다. 약 46억년 전부터 약 38억년 전을 가리킨다. 원생누대, 시생누대를 포함하여 선캄브리아 시대라고도 한다. 시생누대 이전의 지질 시대이다. 이 시대에 지구가 형성되어 지각과 바다가 생겼고, 유기 화합물의 진화의 결과로 최초의 생명이 탄생되었다고 보고 있다. 화석 등의 지질학적 증거가 별로 없는 시대이다.

2. 시생누대 (38~25억 년 전, 지질 시대의 시작, 시생대로 줄여 부르기도 한다.)

시원누대가 시작될 때 지구의 지각열류량은 지금의 3배 정도였고 원생누대가 시작될 때에도 2배에 달했다. 높은 지각열류량의 원인은 행성이 형성되면서, 핵이 형성되면서, 그리고 우라늄-235 같은 반감기가 짧은 방사성 원소가 붕괴하면서 발생한 열이었다.

지금까지 남아있는 시원누대의 암석은 거의 다가 변성암이나 화성암이다. 화산활동은 지금보다 상당히 활발했다. 많은 열점, 열곡, 코마타이트 같이 점성이 낮은 특수한 용암의 분출 등이 있었다. 그럼에도 불구하고 지금까지 남아있는 시원누대의 크래이톤에는 관입화성암이 주류를 이루고 있다. 이들의 암석 종류는 화강암, 섬록암, 초염기성 또는 염기성 층상 관입암, 사장암, 사누키토이드로 알려진 몬조나이트 등이 있다.

시원누대 초기의 지구는 지금과는 다른 판구조 양상을 보였다. 일부 과학자들은 지구가 더 뜨거웠기 때문에 판구조활동이 지금보다 더 활발했으며, 지각물질은 지금보다 더 빠른 주기로 순환했다고 생각한다. 따라서 맨들이 식고 대류 속도가 느려질 때까지는 대륙의 성장이 가로막혔을 수 있다. 이와는 반대로 이 때의 대륙판 암석권은 섭입하기에는 너무 가벼웠으나 시원누대의 암석이 드문 것은 이후의 판구조활동에 의한 침식 때문이라는 주장도 있다. 시원누대 동안 판구조활동이 있었는가 하는 문제는 현대 지구과학에서 활발히 연구되는 분야이다.

시원누대의 말기 전에는 큰 대륙은 없었다. 작은 원시대륙들이 일반적이었으나 활발한 지질활동으로 인해 이들이 충돌하여 더 큰 덩어리로 되는 것은 방해받았다. 규장질 원시대륙은 아마도 섭입대가 아니라 열점에서 만들어졌을 것으로 생각된다. 규장질 암석은 염기성 마그마의 분화작용, 규장질 암석을 녹이는 염기성 마그마와 중성 암석의 화강암화, 염기성 암석의 부분용융, 규장질 퇴적암의 변성 등의 과정을 통하여 공급되었다. 이렇게 형성된 대륙의 조각들은 당시의 활발한 섭입작용을 운좋게 피할 수 있었거나 충분히 가벼운 경우에만 보존될 수 있었다.

명왕누대의 암석이 없는 것은 태양계 형성 이후에도 남아있던 상당한 양의 소행성과 운석들이 명왕누대시기까지 지구에 떨어졌기 때문일 수 있다. 후기집중폭격시대에 있었던 큰 충돌이 초기 지구에서 형성되던 원시대륙조각을 흩어버렸기 때문이라는 것이다.

시원누대의 대기에는 산소가 없었다. 기온은 지구생성 5억년 이내에 현재의 기온 수준으로 떨어졌고, 액체 상태의 물이 있었던 것으로 보이는데, 이는 퇴적암 기원의 고변성 편마암의 존재를 통해 증명된다. 천문학자들은 태양이 지금보다 30%가량 어두웠던 것으로 생각한다. 따라서 지구의 기온이 낮았을 것으로 생각될 수 있지만, 지금보다 온실가스가 더 많았기 때문에 이보다 높은 온도를 유지할 수 있었다.

시생누대가 끝나가는 약 25억년 전에는 판구조운동의 양상이 지금과 비슷해졌다. 잘 보존된 퇴적분지, 호상열도, 대륙내 열곡, 대륙충돌, 최소한 한차례 이상의 초대륙이 존재했음을 보여주는 전지구적인 조산활동 등이 있었다. 액체 상태의 물이 풍부했으며, 심해저분지에서는 호상철광층, 쳐트층리, 화학적 퇴적암, 침상용암 등이 형성되었다.

생물

시아노박테리아의 화석이 시생누대 전체를 통하여 발견된다. 후대로 갈수록 더 흔해진다. 쳐트 층리에서는 박테리아 화석일 개연성이 높은 것들이 발견된다. 박테리아 도메인의 화석에 더하여 고세균 도메인의 화석 역시 동정되었다.

시생누대동안에 계속하여 생물이 존재하였던 것으로 보인다. 그러나 핵이 없어 단세포생물인 원핵생물이었던 것으로 보인다. 이 시기에 진핵생물은 화석을 남기지 않고 진화해왔다고 생각된다. 바이러스의 화석증거는 아직 없다.

3. 원생누대(25억~5억 4200만 년)

고원생대, 중원생대, 신원생대로 다시 나뉘며, 고원생대 마지막 시기인 스타테리아 기(18억~16억년전)에 최초의 진핵 생물이 출현하였다.

원생누대(原生累代, Proterozoic Eon)는 지질 시대 구분의 하나이다. 약 25억년 전부터 5억 4200만년 전을 가리킨다. 명왕누대, 시생누대를 포함하여 선캄브리아 시대라고도 한다. 시생누대 다음의 지질 시대로 현생누대의 고생대 이전의 시대이다. 해초류에 의하여 대기 중에 산소의 방출이 시작되었고 오존층이 생겨나 우주에서 자외선이 지표에 닿지 않게 되었다. 3시기로 구분하여 고원생대, 중원생대, 신원생대로 나눌 수 있다.

이 시기의 특기할 만한 사건으로는

• 중원생대 동안 산화성 대기로 전환
• 수 차례의 빙하기와 이들 중 신원생대의 성빙기에 있었던 눈덩이 지구
• 말랄말랑한 몸체를 가진 풍부한 다세포생물의 출현 (에디아카라기)

원생누대 동안의 가장 중요한 사건은 대기에 산소가 공급된 것이다. 이때 공급된 산소는 일단 황과 철을 산화시켜야 했고 이 작업이 23억 년 전에 끝난 이후에야 대기에 산소가 공급될 수 있었다. 이전까지 대기중 산소의 농도는 지금의 1~2%에 불과했다. 호상철광층은 현대 철광수요의 대부분을 공급하는데, 이들은 광합성을 통해 공급되는 산소를 흡수하고 바닷물이 연직방향으로 섞이는 작용을 통하여 형성되었고, 이들의 축적은 19억 년 전에야 끝나게 된다.

적색단층(單層)은 적철석을 풍부하게 함유하고 있기 때문에 붙여진 이름인데, 이들이 이전에는 발견되지 않다가 20억 년전 이후에 퇴적된 암석에서 발견되는 것은, 이 시기 이후로 대기 중의 산소 농도가 높아지고 있음을 지시한다. 산소의 축적에는 두가지 요인이 작용했다. 첫 번째는 화학적 흡수원이 완전히 채워졌다는 것이고, 두 번째는 탄소의 매장이 많아졌다는 것이다. 탄소의 매장은 유기물을 빨리 땅 속으로 끌고 갔는데, 그렇지 않았다면 이들이 산화되면서 산소를 흡수하였을 것이다.

최초의 발전된 단세포 생물과 다세포생물은 산소의 축적과 함께 나타난다. 진핵생물이 사용하는 산화질소가 풍부해진 것이 원인일 수 있다. 시아노박테리아는 산화질소를 이용하지 않는다. 미토콘드리아와 엽록체가 숙주세포와 공생하기 시작한 것도 원생누대 동안이다.

진핵생물이 번성한 것이 시아노박테리아의 번성을 배제하는 것은 아니었다. 실제로 스트로마톨라이트는 원생누대 동안이었던 12억 년 전에 최고로 번성하고 다양성도 최고도에 달했다.

고전적으로 원생누대와 현생누대의 경계는 최초의 동물화석인 삼엽충과 고배동물의 화석이 나오기 시작하는 시기인 캄브리아기 하부경계로 정해졌다. 20세기 후반 동안 몇몇 화석들이 원생누대 암석에서 발견되었으나, 원생누대의 상부경계는 캄브리아기의 하부경계로 고정되어 있고 그 시기는 5억 4200만 년 전이다.