지구의 연표(현생누대 -1- 고생대)

출처 : 위키백과

1. 고생대(5억 4200만년 ~ 2억 5100만 년)

초기부터 캄브리아기 ·오르도비스기 ·실루리아기 ·데본기 ·석탄기 및 페름기의 6기(紀)로 구분된다. 캄브리아기에서 실루리아기까지의 시대를 구고생대, 데본기에서 페름기까지의 시대를 신고생대라고 한다. 구고생대층은 영국의 웨일스 지역에서 최초로 조사되어 세계적인 모식지(模式地)로 선정되어 있고, 데본계와 석탄계 하부층은 중부 유럽의 바리스칸 지향사(地向斜) 지역에 잘 발달되어 국제 표준지역이 되어 있다.

상부석탄계와 페름계는 러시아의 우랄산맥 서부지역에 발달된 해성층이 세계적인 모식지로 인정되고 있다. 고생대층은 특히 퇴적암류가 우세하고, 무척추동물이 크게 번성하였다. 캄브리아기 초기에는 여러 종류의 무척추동물이 돌연히 출현하여 선캄브리아대와는 뚜렷한 변화를 나타내고 있다.

그러나 캄브리아기에는 아직 대부분 동물의 각질부가 석회질보다는 유기질로 되어 있으며, 주로 삼엽충(三葉蟲)과 완족동물(腕足動物)이 지배적이었다. 오르도비스기에는 세계적으로 필석퇴적상(筆石堆積相)과 각질퇴적상이 발달하여 전자는 주로 필석류를 수반하는 흑색 셰일로, 후자는 주로 삼엽충 ·완족류 및 두족류(頭足類)의 화석을 가진 석회질암으로 되었다. 이 시대의 무척추동물은 석회질로 된 각질부를 이루었고, 특히 척추동물의 시조인 원시어류가 최초로 출현하였다.

실루리아기 후기에는 최초의 육상식물이 출현하였고, 데본기에는 어류가 크게 번성하였으며, 이 시대의 후기에는 양서류가 최초로 출현하였다. 석탄기에는 양치식물 ·석송류(石松類) ·유절류(有節類) 등이 크게 번성하였고, 파충류가 최초로 출현하였다. 페름기 말에는 삼엽충 ·사방산호(四放珊瑚) ·판상산호 ·방추충 등이 절멸하고, 완족동물 ·바다나리 ·나우틸로이드 등 무척추동물군의 큰 쇠퇴현상이 있었다.

선캄브리아대 최후기에 있었던 세계적인 한랭 현상은 캄브리아기 초기까지 계속되었으나, 그 후 온난기가 지속되어 실루리아기에는 고위도 지역까지 산호초가 발달하였다. 석탄기에 유럽과 북아메리카 대륙에서는 열대 및 아열대성의 습윤한 기후가 우세하였고, 페름기에는 건조한 기후가 지배적이었다.

그러나 이 시대의 남반구 곤드와나 대륙에서는 빙하가 크게 발달하는 한랭한 기후가 형성되었다. 실루리아기 후기에 유럽의 북서부인 노르웨이 ·스코틀랜드 등에서 칼레도니아 조산운동이, 중국 남부에서는 광서운동(廣西運動)이 일어났고, 석탄기와 페름기에 걸쳐 중남부 유럽에서는 바리스칸 조산운동이 있었다. 북아메리카 대륙의 동부 애팔래치아 지향사에서는 오르도비스기 후기에 타코닉 변란, 데본기 후기에 아카디안 변란 등의 조산운동이 각각 일어났다.

a. 캄브리아기

캄브리아기(Cambrian Period)는 고생대의 첫 기이다. 캄브리아기는 5억 4200만 년 전에 시작하여 4억 8830만 년 전에 끝난다. 캄브리아기의 시작은 고생대가 시작되는 시기이며 캄브리아기의 끝은 오르도비스기로 이어진다. 캄브리아기는 해면이나 히드라종류보다 복잡한 다세포생물의 화석이 많이 발견되기 시작하는 첫 번째 시기이다. 이 시기 동안 대략 15종류의 문이 예고도 없이 갑자기 생겨났다. 이러한 갑작스런 생물 문의 증가는 캄브리아기의 대폭발이라고 부른다.

캄브리아기의 하부 경계는 전통적으로 삼엽충이 처음으로 나타난 시기로 정의되며 그 끝은 대량멸종사건으로 정해진다. 방사선 연대측정을 통해 정해진 캄브리아기의 시작과 끝은 5억 4500만 년 전과 4억 9000만 년 전으로 정해졌으나 학자에 따라서 2000만 년 정도의 차이가 있다. 최근에 캄브리아기의 시작 시기에 있었던 멸종사건으로부터 보다 정확한 캄브리아기의 시작 연대 (5억 4200만 년±30만 년)가 제시되었다. 캄브리아기 하부경계와 정확히 일치하는 탄소13의 일시적 감소가 있는데, 전 세계적으로 관찰되는 이 현상을 근거로 하여 추정된 결과이다.

캄브리아기의 대륙들은 초대륙 판노시아로부터 분열하여 나온 것들이다. 당시의 기후는 지금보다 따뜻해서 극지에도 빙하는 없었으며, 얕은 바다가 넓게 펼쳐져 있었으리라 생각된다. 당시의 대륙 이동 속도는 특별히 빨랐다고 여겨진다.

동물인지 식물인지 확실하지 않은 몇몇 문을 제외한, 화석기록을 가지는 모든 문(완족동물 제외)이 이 시기에 출현한다. 그리고 해면을 제외한 모든 문이 캄브리아기의 시작을 전후해서 생겨났다. 너무작아서 화석기록을 가지지 않는 소수 현생 문들은 물론 제외했다. 이미 멸종한 동물들 중에는 아직도 다른 동물들과 연관관계가 파악되지 않은 것들도 있다. 갑작스런 생물 다양성의 급격한 증가를 캄브리아기의 대폭발이라고 한다. 한편 캐나다 온타리오에서는 5억 3000만 년 전의 사암에서 삼엽충의 것으로 보이는 육상에서 기어다닌 흔적이 발견되었다. 가장 연구가 많이 된 곳은 캐나다 브리티시컬럼비아의 버제스 셰일층으로 중기 캄브리아기를 대표하며, 당시의 생물다양성 에 대하여 많은 정보를 제공해주고 있다. 비슷한 동물군이 세계 각지에서 잇따라 발견되었으며 그중 가장 유명한 곳은 중국의 윈난 성이다. 캄브리아기 직전의 에디아카라 동물군과의 연관성은 아직 파악되지 않고 있다. 분자연대측정 결과는 10억 년 전에는 균류가, 7억 년 전에 간단한 육상식물이 육상에 있었을 가능성을 제시하기도 하나, 일반적으로는 이 시기에는 아직까지 육상식물은 없었던 것으로 받아들여진다. 당시의 육지는 사막이나 불모지였다. 이 시기에 바다에서는 녹조류가 생겨났고 이들이 오르도비스기 말기에 육상 식물로 진화하였다.

캄브리아라는 이름은 최초로 연구된 이 시기의 암석이 있는 영국 웨일스의 옛 이름인 캄브리아에서 왔다.

평균 산소 농도는 현재의 63%, 평균 이산화탄소 농도는 산업 시대 이전의 16배, 평균 표면 온도 섭씨 21도(현재보다 +7도).

b. 오르도비스기

오르도비스기는 고생대의 6개 기 중에서 두 번째 기이다. 캄브리아기 다음에 오며, 실루리아기보다 전이다. 오르도비스기라는 이름은 웨일스지방의 오르도비스 부족으로부터 유래하였으며 1879년 찰스 랩워스가 정의하였다. 이 전에는 아담 세드윅과 로데릭 머치슨이 북웨일스의 암석층을 캄브리아기로 넣을 것인지 실루리아기로 넣을것인지에 관한 논쟁이 있었다. 랩워스는 문제가 되는 암석층의 화석 생물군이 캄브리아기와도 실루리아기와도 다른것을 확인하고, 이 층이 새롭게 독립되어야 함을 알게 되었다.

오르도비스기가 인정되는 것은 영국에서는 오랜 시간이 필요했지만, 다른 곳에서는 곧 받아들여졌다. 그리고 1906년에 고생대의 한 기로 공인되었다.

오르도비스기는 4억 8830만 년 전에 있었던 소규모 멸종 사건부터 시작한다. 그리고 4460만 년 동안 계속되다가 4억 4370만 년 전의 대규모 멸종 사태로 끝나게 된다. 이 멸종 사건은 해양 생물 속의 60%가 멸종한 사건이다. 이 시기의 암석들은 풍부한 화석을 포함하고 있으며 어떤 지역에서는 석유와 가스의 저류층이기도 하다.

오르도비스기 동안 해수면은 높았다. 오르도비스기의 가장 처음인 트레마도니아세(世) 동안 전 지구적인 해진(海進)이 있었으며 그 증거는 암석에 기록되어 있다.

이 시기 동안 남반구의 대륙들은 모여서 곤드나와 대륙은 형성하였다. 곤드나와 대륙은 적도지방에 있었으나 남극점 방향으로 이동해 가면서 넓은 범위에서 빙식작용을 받았다. 오르도비스기의 초기동안은 적어도 적도지방은 따뜻했으며, 북아메리카, 유럽, 곤드나와 대륙의 상당부분이 얕은 바다에 잠겨있었다. 대륙붕에 발달한 얕고 깨끗한 바다에서 탄산칼슘으로 껍질과 뼈를 만드는 생물들이 번성했다. 판탈라사 해가 북반구의 대부분을 덮고 있었으며, 보다 작은 바다로는 오르도비스기 말기에 닫힌 고테티스 해, 칸티 해와 이아페투스 해, 새롭게 생긴 레아 해 등이 있었다.

오르도비스기의 암석은 대부분 퇴적암이다. 육지의 면적이 좁고 따라서 침식도 활발하지 않았기 때문에, 주로 석회암으로 된 해성 퇴적암이 오르도비스기 퇴적암의 대부분을 차지한다. 셰일과 사암은 드물다.

주요한 조산운동으로는 캄브리아기에 시작된 타코닉 조산운동이 있다.

c. 실루리아기

실루리아기는 오르도비스기 다음에 오는 고생대의 기이다. 4억 4370±15만 년 전에 오르도비스기가 끝나면서 시작되었다가 4억 1600±28만 년 전에 데본기의 시작과 함께 끝났다. 다른 지질시대와 마찬가지로 암석에서의 시작과 끝은 명확하게 정의되었지만 해당되는 시간은 500만 년에서 1000만 년 정도의 오차를 가지고 있다. 실루리아기의 최하부층은 해양 생물 속의 60%가량이 멸종한 오르도비스기-실루리아기 멸종 사건으로 정해진다. 또한 광합성 생물의 광합성 부산물로 산소가 발생하여 오존층이 생성되어 최초의 육상 생물이 출현하였다.

평균 산소 농도는 현재의 88%, 평균 이산화탄소 농도는 산업 시대 이전의 14배, 평균 표면 온도 섭씨 17도(현재보다 +3도).

d. 데본기

데본기(Devonian Period)는 고생대 중 네번 째 기로 그 이름은 이 시기의 암석이 처음으로 연구된 잉글랜드의 데번 주에서 유래하였다.

데본기의 삼림과 산호화석이 북위와 남위 70도까지 분포되어 있다. 이것으로 데본기는 전반적으로 걸쳐서 매우 온난했을 것으로 추측된다. 데본기 후기에 이르자 삼림과 산호화석이 북위와 남위 35도까지로 분포가 축소된다. 이것으로 데본기 말에 한랭해지기 시작했다고 추측된다. 데본기의 평균 산소농도는 현재와 동일하고, 이산화탄소농도는 2500ppm으로 현재의 400ppm보다 6.25배가량 높고, 표면온도는 20도로 현재의 15도보다 5도가량 높다.

데본기에는 남반구의 곤드와나 초대륙과 북반구의 시베리아대륙, 그리고 적도 근처에 있는 유라메리카 대륙이 만나기 시작하여서 페름기에 형성된 초대륙인 판게아가 만들어지기 시작한다. 그러면서 동 시대에서는 칼레도니아 조산운동이 발생한다.

데본기 동안 어류에 다리가 달리기 시작했고 육상에 올라와 양서류로 진화했으며, 곤충, 거미과 닮은 갑각류가 처음으로 육지에 나타나기 시작했다. 겉씨식물은 건조한 육지로 뻗어나가며 대 삼림을 형성했다. 바다에서는 어류가 진화하여 상어, 총기어류 (실러캔스 종류), 경골어류가 출현하였다. 또한 암모나이트가 나타났으며 이 시기까지도삼엽충, 완족동물, 대 산호초가 번성했다. 데본기 후기의 멸종사건은 해양 생물들에게 심각한 영향을 미쳤다.

e. 석탄기

석탄기(石炭紀)는 고생대 중 다섯 번째 기로, 데본기와 페름기 사이의 시대이다. 시작은 3억5920만 년 전, 끝은 2억9900만 년 전으로 여겨지고 있다. 다른 지질 시대의 구분에서와 마찬가지로 암석에서의 시작과 끝은 잘 정의되어 있으나 그 정확한 시기에 대해서는 500만 년에서 1000만 년의 불확실성이 있다. 석탄기라는 명칭은 영국과 서유럽의 이 시대 지층에서 방대한 양의 석탄층이 산출되기 때문에 붙인 이름이다. 북아메리카의 지층에서는 이 시대의 전기 1/3 동안은 미시시피기, 이후는 펜실베이니아기로 구분한다. 침엽수가 이 시기에 출현하고 번성했다. 이때 모기를 비롯한 곤충이 생겨났다. 이 시기까지 남반구의 대륙들은 아직 합쳐져서 초대륙곤드와나를 이루고 있었다. 북아메리카와 유럽이 합쳐져 있었던 로라시아 대륙이 곤드와나 대륙에 합체하고 있었는데, 충돌 부분은 지금 북아메리카의 동부였다. 한편 이 때에 동유라시아판은 유럽판과 합쳐지면서 우랄 산맥을 형성했다. 중생대 초대륙 판게아의 대부분은 이때 합쳐졌으나 현재의 동아시아 부분은 아직 떨어져 있었다. 유럽과 동부 북아메리카의 탄산염암은 석회암, 사암, 셰일의 순서를 잘 반복하고 있다. 북아메리카에는 석탄기 초기는 대부분 해양에서 퇴적된 석회암이다. 이 때문에 북미의 석탄기는 미시시피기와 펜실베이니아기의 둘로 나뉜다. 석탄기의 석탄층은 산업혁명 기간 동안 연료로 사용되었으며, 아직도 경제적으로 중요하다.

이 시기까지 남반구의 대륙들은 아직 합쳐져서 초대륙 곤드와나를 이루고 있었다. 북아메리카와 유럽이 합쳐져 있었던 로라시아 대륙이 곤드와나 대륙에 합체하고 있었는데, 충돌 부분은 지금 북아메리카의 동부였다. 한편 이 때에 동유라시아판은 유럽판과 합쳐지면서 우랄 산맥을 형성했다. 중생대 초대륙 판게아의 대부분은 이때 합쳐졌으나 현재의 동아시아 부분은 아직 떨어져 있었다.

유럽과 동부 북아메리카의 탄산염암은 석회암, 사암, 셰일의 순서를 잘 반복하고 있다. 북아메리카에는 석탄기 초기는 대부분 해양에서 퇴적된 석회암이다. 이 때문에 북미의 석탄기는 미시시피기와 펜실베이니아기의 둘로 나뉜다. 석탄기의 석탄층은 산업혁명 기간 동안 연료로 사용되었으며, 아직도 경제적으로 중요하다.

평균 산소 농도는 현재의 165%, 평균 이산화탄소 농도는 산업 시대 이전의 3배, 평균 표면 온도 섭씨 14도(현재와 같음).

f. 페름기

페름기(Permian)는 고생대의 마지막 여섯 번째 시기로, 299.0 ± 0.8 백만 년 전부터 251.0 ± 0.4 백만 년 전까지의 시기이다. 이 시기에는 디메트로돈, 에다포사우루스 등 공룡과 매우 비슷하게 생긴 반룡들과 에리옵스, 디플로카울루스같은 양서류가 번성했다.이첩기(二疊紀，독일어:Dyas)라고도 한다.

‘페름’이라는 이름은 러시아 페름 지방에서 따왔다.

평균 산소 농도는 현재의 115%, 평균 이산화탄소 농도는 산업 시대 이전의 3배, 평균 표면 온도 섭씨 16도(현재보다 +2도).