지질시대와 표준화석

화석의 과학적 실용적 가치

 

화석은 과학적인 가치로서 시간이란 의미를 갖는다. 또한 각 지질시대에 퇴적된 지층들은 형태와 발달단계를 달리하면서 그 시대의 특유한 특성과 환경을 나타내는 화석을 포함한다. 일반적으로 화석 생물들은 하부에서 상부지층으로 감에 따라서 점점 복잡하게 되고 기관이 복잡하여지는 생물의 진화(evolution) 현상을 나타낸다. 따라서, 화석은 시대를 대변하는 표준화석과 화석이 퇴적된 시기의 환경을 대변해 주는 시상화석으로 분류된다.

 

 

표준화석(index / standard fossils) 이란 화석 중에서 지층의 생성시기를 결정하고 지층대비에 유용한 화석을 말한다. 이것이 지닌 시간의 내용을 지질학에 이용하는데 있다. 이 생물이 비교적 짧은 지질시대에 생존한 것이 있다면 이것은 지질시대를 결정하는 지표가 된다. 이 표준화석은 서로 다른 지층을 상호대비 (correlation)하여 지사를 밝히는데 사용한다(예 : 삼엽층(trilobite)은 고생대 초기 폐륨기, 즉 고생대 (古生代)의 표준화석).

 

시상화석(示相化石; facies fossils) 또한 중요한 과학적 의미를 가진다. 생물분포는 온도, 광선, 물의 성질 등에 영향을 받으며 환경에 따라서 달라진다. 이처럼 그당시 생물이 살았던 환경을 제시해주는 화석을 말한다. 생물 중에는 외적환경에 민감한 협감성(俠感性; stenopic)과 반대인 광감성(eurypic)인 것이 있다. 이 환경을 대표하는 데는 협감성이 가치가 있고 멀리 이동되지 않은 원지성(原地性) 이여야 적합하다. 예로서 산호 화석을 들 수 있는데, 이것은 현생산호처럼 과거에도 현재와 같은 환경에서 생존했음을 시사한다.

 

경제적 측면의 가치로는 인간의 산업혁명의 근원이 되었던 석탄과 20세기의 주 에너지원인 석유나 천연가스, 나아가서 철광(퇴적기원)등의 지하자원을 대비하여 지하의 지층대비와 지질구조해석을 하여 석유광상에서 시추(core)에 의하여 서로 대비하여 지하의 지층대비와 지질구조해석을 하여 석유광상이 존재할 잔류암, 개암, 배사구조(anticline)를 조사할 수 있다. 또한 시추작업에는 막대한 비용이 소요되지만 소수의 시추를 통해 화석의 대비를 통해서 지하의 구성을 조속히 알 수 있어서 경제적인 탐사를 할 수가 있다.

 

 

지필시대별 생물

일반적으로 지질시대에서 지구의 역사 중 4/5를 차지하는 선(先) 켐브리아기 (Precambrian)에 화석이 적다는 것은 그 이전 진화된 경질부를 가진 생물이 적었다는 것을 나타낸다.
이는 이 시대에 굳은 껍데기나 물질을 가진 진화된 생물이 적었을 것이라는 것을 의미한다. 다윈(Charles Darwin, 1859)이 발표한 논문에서 생물은 진화한다고 하였다. 생물진화의 요인으로 자연도태 (natural selection), 생존경쟁 (competition), 변이 (catastrophism), 적응(adaptation) 등과 함께 긴 시간이 요구된다고 하였다. 그러나 지층에는 모든 화석이 존재해 있는 것이 아니고 또 동종(同種)의 화석도 계속 산출되는 것도 아니며 가끔 중요 부분의 결여된 상태가 켐브리아기 (Cambrian)이전에 존재한다는 의미이다.

반면에, 켐브리아기 초부터 갑자기 많은 생물(生物)이 나타나는 것도 의문점이 많다. 결국, 현생 생물계는 과거부터 계속된 생물 계통 발생계열상의 한 단면이고 화석은 생물진화의 사실을 증명해주는 증거임이 확실하다(예 : 고생대의 양서류, 중생대의 파충류, 신생대의 포유류), 지질시대는 이언(Eon)-대(Era)-기(Period)-세(Epoch)-절(Age) 순으로 시간단위를 분류한다. 시생대와 원생대를 은생이언 이라하며, 고생대 중생대 신생대를 현생이언이라 한다.

 

지질시대는 홀로세 (holocene)부터 현재까지 약 1만년을 현세라 하고 지질시대와 구별한다. 즉, 지구상의 변화(풍화, 침식, 퇴적)가 일어나서 그 기록이 남아 있는 시기부터 홍적색(diluvium)말까지를 말한다. 현재에 편의상 1만년 전(前)까지를 지질학이 취급하는 시간으로 한다. 지질시대의 기준과 명칭은 다음과 같다.

● 영년(Eon) : 지질시대를 크게 생물의 존재가 화석의 발견이 확실하지 않은 시대와 확실한 시대를 각각 은생영년 (cryptozoic Eon)과 현생영년(Phanerozoic Eon)으로 구별한다. 전자는 약 40억년에서 6억년 전까지로써 보통 선 켐브리아 시기라고 한다. 후자는 6억년 전에서 현재에 이르는 시대를 나타내며 은생영년에 비하면 짧은 시대지만 화석이 뚜렷하게 형성되고 많이 발견되는 시대이다.

● 대(代; Era) : 영년은 화석에 의하여, 즉 고생물에 앞서 은생영년을 시생대와 원생대로 구별한다 (전자는 생물이 지층속에 화석으로 남지 않고, 후자는 원시적인 화석이 발견된다). 원생대 초는 약 18억년 전이다. 현생영년은 고생대(Paleozoic Era), 중생대 (Mesozoic Era), 신생대 (Cenozoic Era)로 나누고 각기 대표되는 생물로는 고생대는 해양 무척추동물, 중생대는 파충류와 암모나이트가 번성했고 신생대는 포유류가 번성하여 1만년 전 현세에 이르러 인류의 발생으로 특징 지워진다.

● 기(紀; Period) : 위에서 언급한 대(代)를 더 짧게 구분하여 이 시대를 기(紀)(Period)라 한다. 지역별이고 공통의 기(紀)는 없으나 고생대는 6기(紀), 중생대는 3기(紀), 신생대는 2기(紀)로 나뉘어진다. 이들은 화석은 물론이고 지각변동도 고려한다.

● 세(世;Epoch) : 기(紀)는 더욱 짧은 세(世) (Epoch)로 나누어진다. 보다 지질학을 세분하여 연구하는 학자들에 의해 실시되었다.

 

● 기(期; Age) : 세(世)는 다시 기(期)로 나누기도 한다.

 

이와 같은 지질시대 구분을 지층의 퇴적상(facies)에 따라서 Erathem (대층(代層)) - Systm(계(系)) - Series (통(統))으로 세분하기도 한다. 한국의 지질계통은 지각변동과 화성 활동 변성작용등에 의하여 분류되었다.