화석의 종류와 화석화 작용

기원 및 종류

지구상에 가장 오래된 생물체 증거로 박테리아와 원시 남조류(blue-green algae)로 생각되는 현미경적 탄질물체가 그린란드 남서부에 발달된 이수아(isua) 변성암 복합체에서 발견되었다. 이는 38억 3천만년의 절대 연대치 (absolute time scale)가 얻어졌다. 확실한 생물기원은 오스트레일리아 서부에 발달한 Warrawoona 층군(層郡)에서 스트로마톨라이트(stromatolite)와 함께 발견된 탄질물 유기체(35억년)와 남아프리카 Barbeton 근처에 분포하는 big tree formation의 chert층(層)에서 발견된 박테리아와 남조류 화석(32억년)이다.

 

동물성 화석 중 가장 오래된 것은 미(美) 그랜드캐년 (Grand canyon)에 발달한 kwagunt층(層)에서 산출된 단세포생물의 키티노조아 화석(chitinozoa fossil, 12억년)이다. 또한 무척추동물 (해파리, 멍게, 절족동물)의 인상이나 흔적화석 (trace fossil)으로 나타나는 대표적인 화석군을 에디아카라 화석군(ediacara fuana)이라 한다. 이와 같은 화석에는 석화(石化; pertrification)된 것이 있고 그렇지 않은 것이 있으며 생물 그 자체가 아니고 생물의 흔적이 남아있는 경우도 있어 생흔화석(生痕化石; trace mark)이라 하고 동물발자국(foot print)과 긴자국(trails), 파충류의 긴자국의 끌린 자국(trailings) 등이 있다. 이들은 지층(地層) 면에 남아있는 수가 많다. 또한 공룡 (dinosaurus)의 배설물 같은 배설물 화석, 분화석(漢化石; coprolite)이 있다.

결국, 화석에 대한 연구는 고생물학(paleontology)에서 크게 식물화석을 연구하는 고식물학(paleobotany)과 동물화석을 연구하는 고동물학(paleozoology)으로 분류하고 화석의 크기에 따라서 보다 작은 생물을 연구하는 미고생물학(micro-paleontology)으로 분류한다.

 

화석화 작용(fossilization)

생물이 화석이 되려면 어떤 퇴적환경이든지 그 유해가 빨리 퇴적물에 매몰되어 풍화작용(weathering), 분해작용(differentiation), 침식작용(erosion), 용해작용(dissolution)에서 벗어나서 보존되어야 한다. 따라서 심해저에선 퇴적작용이 느려 화석화 과정이 부적합하다. 또한 퇴적작용이 활발해도 생물이 없으면 화석이 생길 수 가 없다. 즉 심해에서 보다 천해저에서 좋은 조건이 될 것이다. 한마디로 퇴적작용이 빠르고 생물이 많이 살 수 있는 곳이 가장 화석이 형성되기 좋은 장소이다. 이와 같은 조건 하에서 다른 환경에서 형성되는 화석의 종류는 다음과 같다.

 

생물의 종류에 따라서 분해되기 어려운 부분인 경질부(hard)와 분해가 잘 이루어져 화석으로 남기 어려운 부분인 연질부(soft)로 구성되어 있다. 전자(前者)는 척추동물의 뼈, 무척추 동물의 껍질 등이 대표적이고 이들 성분은 탄산석회(CaCO2), 규산(SiO₂), 인산석회(Cas(PO4)2) 및 키틴질(C15H2oN2010) 등이다. 이러한 것들이 화석화되는 경우는 다음과 같다.

● 아스팔트 층(북아메리카 캘리포니아주의 L.A.시외)에서 발견된 범, 곰, 늑대 및 기타 동물화석들이 많이 있다. 이는 동물들이 아스팔트 층(層)이 굳어지기 전에 빠지거나 묻혀서 화석화되었다.

● 또한, 미이라화되어 남은 예는 기후가 건조한 지방에서 나타난 적이 있다. 헝가리 평원에서 발견된 고양이 미이라 화석이나 북아메리카에서 발견된 공룡화석 등이 있다.

● 다른 형태의 화석형태로는 호박(白; armber) 중에는 곤충화석이 완전히 보존되어 산출된다. 이것은 수목의 수지가 석탄층 속에 섞여서 건류된 것이다. 지질시대의 수지가 굳어지기 전에 날아다니던 당시의 곤충 등이 붙은 다음 점성이 있는 수지로 쌓이게 되면 보존이 아주 좋은 화석이 호박 속에 남게 된다.(예 : 북부독일에 발달된 제 3기층의 호박).

● 복잡한 작용으로 후에 일어난 화학적 작용으로 인해 변하여 나타난 경우도 있다. 즉, 치환(replacement), 탄화(carbonization), 용해(solution) 및 침전(precipitation)등이 있다. 규화목(silicified wood)은 목질부가 규산으로 치환된 대표적인 예로서, 신(新) 3기에 속하는 장기통 참판층에 나타난다.

● 탄화된 화석으로 대표되는 식물화석에는 압력 또는 열의 작용을 받고 원물질이 탄화되어 보존되는 일이 많다 (나무줄기나 나뭇잎)

 

● 외형은 그대로 있으나 내부의 물질이 용해되어 내부의 구조는 전혀 보존되지 않는 형(型; mold)이 남아있는 구멍을 메워서 얻은 물체는 원형그대로이며 이를 케스트(cast)라 한다.

 

이와 같은 화석을 함유하고 있는 암석은 대부분이 퇴적암이며 특히 세일(shale), 석회암(limestone)이 많고 사암(sandstone)이나 역암(conglomerate)도 있다.