심해의 산소화 변동과 지역적 영향

심해의 산소화 변동

썩은 대양(stagnant ocean)이란? DSDP 의해서 처음 대서양에서 중기-백악기 퇴적물(mid-Cretaceous sediments)을 발견하였다. 이 중 어떤 것은 유기물이 풍부한데 이는 해저에 많은 유기물을 공급하거나 심해에서 저(低) 산소양에 의해 유기물질의 손실을 감소시키거나 함을 나타내고 또는 2가지 모두를 지시해준다. 지역적으로 산소량은 확실히 해저에 혼합층(mixed layers)을 형성하는 것으로부터 burrowing organisms를 보호하기에는 월등히 낮았다. 그래서 층리화(lamination)는 이 시기의 심해 퇴적물에 통상적이다. 저(低) 산소상태를 지시하는 간략하고, 잘 정의된 기간 동안에 농축되었다(anoxic event), 태평양에서 발견될지라도 대서양에서 전형적으로 발생한다. 이 시기에 대양의 풍요함과 화학적 특성은 무엇을 내포하는가? 그리고 기후(climate)에 대해선 무엇을 의미하는가?

 

이들은 강한 최소산소에 의해 차단되어진 곳이다. 발틱해와 흑해가 첫 번째 열(列)이고 캘리포니아 만과 아랍 해의 인도 대륙 사면이 둘째의 열(列)이다. 두 경우에 일반적인 것은 유기물이 떨어지는 심해수로부터 산소공급에 비해 상대적으로 유기물의 공급이 많다는 것이다.

 

흑색(black) 침전물을 얻을 수 있는 가능성을 확대하기 위해서 산소공급을 일정하게 하는 동안 생산성이 증가할 수 있다. 또는 생산력을 일정하게 하는 동안 산소공급이 감소할 수 있다. 이들 상태 중 중기(中期) 백악기에 적용하는 것은 무엇인가? 공급된 퇴적물의 형태나 퇴적율로나 이 시기에 대한 고생산력에 대한 증거는 없다. 그래서 결정적인 요인이 되는 것은 산소의 낮은 공급(low supply of oxygen)이다. 쉽게 심해수(deep water)의 산소량이 왜 낮았다는 것을 감지 할 수 있다. 온도는 비교적 높다. 현재 해양은 0~5℃ 분포이다(상부 얇은 층을 제외), 산소의 포화정도(saturation)는 7.5ml/l이며 심해에서 전형적인 실제 값은 3~5ml/(약 3.5㎖/ℓ)이며 분해를 통한 산소 소모(oxygen consumption)이다. 백악기에는 동위원소 측정 값으로 심해 온도가 약 15~20℃ 사이의 물의 온도에서 산소 포화 값이 5.5㎖/ℓ ~2(현재 심해 냉수 보다 적은 값)이다. 그래서 심해 백악기 대양에 대해서 2㎖/ℓ 내외의 전형적인 값을 기대할지 모른다(분해를 설명하기 위한 손실을 제거 한 후). 이 상태 하에서 하구형 순환을 가진 대양저에서 산소의 평균 이상 손실은 지역별 산소결핍(oxygen deficiency)을 가지게 되는 분지를 형성할 것이다. 이런 분지에 쇄설성 유기물질 (terrigenous organic matter)의 많은 공급은 더욱 산소 공급을 감소시킬 것이다.

 

 

지역적 영향(regional effects)

 

지역적 영향을 고려할 때 다음과 같은 의문이 제기된다.

 

- 전 해양이 혐기성 (anaerobic) 해양이 될 수 있을까?

해양을 모두 혐기성이 되는 것으로부터 방지하는 系統(system)에서 음성 feedback 있다. 즉 유기물이 풍부한 퇴적물은 영얌염을 묶어두고, 低(저) 산소상태하의 퇴적은 풍요도(fertility)를 감소시키고, 이는 유기성 탄소의 공급을 감소시키고 유용산소의 요구를 한다.

 

- 왜 백악기에 태평양이 흑색 침전물을 더 많이 가지는가?

이 양상은 대서양이 태평양과 비교해서 하구순환을 갖기 때문이고 바로 현재 상황의 반대를 나타낸다. 깊은 대서양은 주변 대륙붕으로부터 강한 염수(saline water)를 수집할 가능성을 고려하지 않으면 안 된다. 대양저로 둘러싸인 깊은 'salt lake'에서 산소는 그것으로 떨어지는 유기물의 연소(combustion)에 의해서 곧 사용되어진다. 유기물 보호에 대한 상태는 이론 상황하에서 이상적일 것이다.

흑색 침전물이 나타나는 확실한 상태는 많은 논란의 대상이다. 결과는 경제적 관심거리이다. 많은 탄화수소침전물 (hydrocarbon deposits)이 백악기의 유기물이 풍부한 퇴적물로부터 유래된 것으로 사료된다. 고(古)해양학적 원리에서 어떤 상태가 석유생성에 바로 적합한지 예측할 수 있는지? 아직은 알 수 없다. 모암(source rocks)의 기원은 바로 많은 문제 중하나이다. 변성작용에 의한 변형(diagenetic alteration), 탄화수소의 이동(migration of hydrocarbons), trapping은 석유제장고(petroleum reservoir)에 도착되기 전에 필요로 한다. 이들에 대한 보다 많은 연구 조사가 진행 중이다