고기후의 변화

고기후의 변화

탄산염의 변화

과거의 기후가 변한다는 것은 알바트로스 탐험(Albatross expedition)에 의해서 채취된 코아(cores)를 연구한 많은 지질학자들에 의해서 인식되었다. 플라이스토세(Pleistocene epoch) 동안에 많은 기온의 변화가 있었음이 나타났다. 이 주기적인 변화는 식물성, 동물성 생물의 변동으로 탄산염(carbonate)의 양, 그리고 유공충(foraminifera), 조갑지( shells) 내의 019(oxygen-18)의 양의 변동으로 표현된다.

Arrehenius에 의해 첫 발견된 태평양 적도(equatorial Pacific)의 탄산염주기(carbanate cycles)는 용해 주기 (dissolution cycles)라 불린다. 이는 빙하기에 낮은 용해도(고탄산칼슘(CaCO3)값)를 나타낸다. 한때 탄산염 변동(carbonate fluctuation)에 의한 것이라 생각했던 생산성 변화(productivity variations)는 그 주기를 좌우하는데 2차적인 역할을 한다. 용해주기의 원인은 뚜렷하지 않다. 아마 해수면 변동이 중요함이 틀림없다. 해수면이 낮은 동안에, 대륙붕(shelves)은 노출되었다. 대륙붕은 탄산염 침전이 유리한 지역이다. 반대로, 간빙하기 동안에 높은 해수면은 천해탄산염을 생산하도록 한다. 이는 탄산염이 해양에서 추출되어 심해에는 퇴적되기에 유용하지 못하다. 이외에 다른 많은 요인들이 작용한다. 즉, 육상의 침식율 변화, CO2 양에 영향을 미치는 육지 위의 산림의 성장과 파괴 (growth and decay), 심해 온도의 변화, 해양의 전반적인 비옥도(fertility), 심해 순환의 변화 등 아직 과학적인 논의가 해결되지 않았다.

지역적인 차이의 대표적인 예로서, 대서양에서 'carbonate cycles' 변동은 태평양의 것과 상반된다. 대서양에서 주기는 대부분 'dilution cycles'이다. 이 같은 현상의 요인은 대서양 주변 대륙으로부터 육성기원 물질의 공급이 상당히 증가되었다. 고위도에서 빙하의 활동은 상당량의 암석을 파괴하며, 침식을 방지하는 식물들이 적게 나타난다. 아열대 지역에서는 사막이 넓게 분포하고 먼지를 공급한다.

반건조 지역(semiarid)에선 홍수가 많은 양을 운반시키고 열대 비 숲은 많이 감소하고, 반건조지역이 확장된다. 이 같은 요인들은 육성 퇴적율(terrigenous deposition rate)의 빙하의 증가를 높인다. 물론, 육성 기원 물질의 공급이 증가함에 따라서 외양성 (pelagic) 퇴적물에서 탄산염의 양이 감소하게 된다. 즉, 탄산염이 희석되어진다. 희석 정도(degree of dilution)가 변함에 의해서 탄산염 주기가 나타난다.

 

 

온·난 주기와 산소동위원소 주기(oxygen isotopes cycle)

동·식물목(faunal and floral)주기는 다양하게 표시될 수 있다. 그 중에 하나로 온난 주기(warm-cold cycles)가 있다. Parker(1965)는 코아의 깊이에 따라서 온·난수(warm and cold water)에 따른 부유성 유공충의 상대적인 양을 비교하였다. 유공충은 동물성 플랑크톤으로서 부유성 (planktonic)이나 저서성 (benthic)으로 존재한다.

Imbrie and Kipp(1971) 방법은 표면 온도에 대하여 온 난수 비율을 보정하였다. 통계학적 기술로 'factor-regression’이라 불리는 방법을 사용해서 표면해수 아래의 core의 온도를 계산하였다. 바로 18K map과 똑같은 방법이다. 카리브(Caribbean)해(海)에서 상당히 많은 온도 변화를 나타내고 마지막 빙하기의 종말(last glacial)과 현(現) 간빙하기 (the Holocene)의 시작이 약 11,000년 전에 발생 했음을 나타낸다

 

동물목 주기 (faunal cycles)는 위도에 따라서 잘 정의되기 때문에 중요한 의미를 갖는다. 또한 온 난(warm-cold) 상태를 제시해 주고 중간 상태(intermediate)를 기피하는 경향을 보인다. 다른 사실은 현재는 과거의 온난했던 것처럼 따뜻하지 못하다. 왜냐하면, 과거 50만년 동안 온도는 대단히 심각했었다. 유공충 껍질의 산소동위원소 성분의 변동은 Emiliani(1954)에 의해서 'Plestocene Temperature'란 논문에서 처음 설명했다.

동위 원소 상태와 동위 원소 층서학(oxygen isotope stratigraphy)은 플라이스토세 층서학(plestocene stratigraphy)의 기반을 형성하였다. Emiliani는 카리브해와 북대서양에서 채취한 많은 코아 시료에서 유공충을 분석하였다. 유공충은 동물성 플랑크톤으로서 부유성 (planktonic)이나 저서성 (planktonic)으로 존재한다. 이는 Oxygen-18을 함유한 종(種:species)에 강조를 하였다. 한 예(例)로서 Globigerinoides ruber와 Globigerinoides sacculifer가 있다. 이 종은 천해에서 살고 따라서 천해 온도를 나타낸다.