책이름 : 다가올 초대륙
지은이 : 로스 미첼
옮긴이 : 이현숙
펴낸곳 : 흐름출판
판구조이론은 40억년 간 지구 변화과정을 광물에서 초대륙 규모까지 설명하는 지질학의 핵심 이론이다. ‘판의 이동’에 대한 이론은 독일의 기상학자·지질학자 알프레드 베게너(Alfred Wegener, 1880-1930)가 1912년 발표한 “모든 대륙은 맨틀 위를 매우 느리지만 이동하고 있다.”는 ‘대륙이동설’이 시작이었다. 판구조의 창시자 베게너가 만든 용어 ‘판게아Pangea'는 그리스어로 ‘모든 땅All Earth'를 의미하며, 대륙 다수가 하나의 판으로 모여 있던 과거 지구의 시기를 가리켰다.
미국 지질학자 로스 미첼(Ross Mitchell)의 『다가올 초대륙』의 부제는 ‘지구과학의 패러다임을 바꾼 판구조론 히스토리’로 컬럼비아, 로디니아, 판게아 초대륙에 대한 최초의 과학적 연구결과를 판구조이론과 슈퍼플룸 이론을 통해서 종합적으로 설명했다. 초대륙(Supercontinent) 판게아의 생성과 분열이 지난 5억년 지구 표층의 역사라면 로디니아 초대륙은 판게아 초대륙 이전의 초대륙으로 10억년 전에 형성되어 분열하는 과정에서 판게아 초대륙 형성과 연결된다. 컬럼비아 초대륙은 로디니아 초대륙 이전으로 지구 최초의 초대륙으로 추정된다.
1장 역사는 반복된다. 지구가 존재해 온 45억년 동안 붙었다 떨어지며 적어도 두 개의 초대륙이 있었고, 다음 초대륙이 형성되기까지 앞으로 2억년이 걸릴 것이다. 미래 초대륙 ‘아마시아Amasia’가 북극에 형성되리라는 예측 모델은 지구 핵과 지각 사이에 있는 매우 두꺼운 층인 맨틀과 그 맨틀의 거대하고 강력한 대류 흐름이 초대륙 형성에 미치는 영향을 처음으로 고려한 것이다.
2장 판게아. 대륙은 보통 상대적으로 부력이 있는 화강암으로 이루어졌고, 해양 지각은 주로 더 밀도가 높은 현무암으로 구성되어 있다. 대륙끼리 충돌하면 소멸하는 것은 대륙 사이에 있던 해양지각이다. 해구는 판구조 운동의 소멸하는 힘인 ‘섭입’이라는 현상 때문에 아래로 당겨진 해양 지각이다. 고지자기(paleomagnetism, 古地磁氣)는 지질학의 한 분야로 지구의 자기장을 활용해 철이 풍부한 암석이 생성될 때 그 안에 ‘화석’처럼 보존된 자성을 측정한다. 대형 저속 전단파 지역(LLSVP), 아프리카LLSVP와 태평양LLSVP는 맨틀에서의 대류가 너무 커서 오직 두 대류세포, 즉 아프리카와 태평양 아래에 각각 하나씩 모두 두 개의 뜨거운 상승류와 이들을 이등분하는 차가운 하강류 고리 하나로만 특징지을 수 있다.
3장 로디니아(Rodinia). ‘모국·출생지’를 뜻하는 러시아어 ‘rodina'에서 유래. 가장 눈에 띄는 고대 대륙 충돌의 단서는 고대산맥. 솟아오른 산맥의 산봉우리 아래 깊이 숨어있는 조산대의 강력한 단서는 세 번째이자 마지막 암석유형으로 변성암이다. 판게아보다 훨씬 오래된 변성암을 발견하고 다른 시기에 대륙충돌이 있었음을 인지. 2008년 세계 각국의 저명한 지질학자 17명의 지지를 받아 발표된 획기적인 논문에서 정샹-리Zheng-Xiang Li는 로디니아 뿐만 아니라, 판게아 이전의 모든 초대륙을 재구성하는 길을 열었다. 아마조니아 대륙이 이동해서 로렌시아와 두 대륙이 충돌하면서 그랜빌 산맥이 치솟았고, 초대륙 로디니아가 형성되었다. 진극배회(true polar wander)는 지구의 단단한 껍질(지각과 맨틀)이 맨틀 아래에 있는 액체 외핵 주위를 전체적으로 회전하는 것을 일컫는다.
4장 컬럼비아. 고대 산악지대의 연대를 근거로 하면 로디니아 이전의 초대륙이 실재했다면 17억년 전에 형성되었을 것이다. 로디니아보다 훨씬 오래된 초대륙의 ‘중심 조각’ 즉 퍼즐을 맞추는 열쇠가 될 대륙으로 시베리아를 발견. 퇴적학은 지질학의 하위 분야로 퇴적물이 해수면의 상승과 하강, 퇴적암 형성 당시의 환경과 기후에 대해 알려주는 정보를 연구. 지구에서 비교적 젊고 작은 대륙을 구성한 고대 대륙의 핵을 ‘대륙괴craton'라고 한다. 로렌시아는 오로시리아기에 충돌한 5-6개의 대륙괴로 이루어져 있다. 이 대륙괴 간 충돌이 19억7,000만년 전이라 추정.
5장 미지의 시생누대. 현생누대는 5억4,100만년전에 시작해서 현재까지. 원생누대는 25억년전에 시작되었고, 초대륙 로디니아와 컬럼비아 형성이 모두 이 시기에 속한다. 세 번째로 오래된 누대 시생누대는 40억년전에 시작. 시생누대 시기의 대륙 조각들을 ‘대륙괴craton'라고 일컫는데 젊은 대륙의 고대 핵으로 볼 수 있다. 현재 지구상의 모든 대륙은 소수의 시생누대 대륙괴를 포함하고 있다. 컬럼비아 이전에는 지구가 충분한 대륙물질을 만들어내지 못했거나, 적어도 충분이 보존하지 못해서 커다란 초대륙을 만들지 못했을 것이다. 약 20억년전 형성된 컬럼비아를 지구 최초의 초대륙이라고 한다면, 45억4,300만년된 지구가 기다린 시간은 대략 25억년이다.
6장 다가올 초대륙. 아프리카에서 90도 떨어져 분포된 대륙들은 '직교直交'상태, 맨틀 대류 구조의 예측결과. 아프리카와 직각을 이루는 위치. 초대륙 모델의 명칭을 '직교형orthoversion'이라고 명명. 다음 초대륙은 아프리카에서 약 90도 떨어진 곳에 놓일 것으로 예측. 대륙이 포함되지 않은 순수한 해양판(예: 태평양판)은 빠르게 움직이고(1년에 5센티미터 이상), 대륙이 포함된 판은 느리게 움직인다.(1년에 5센티미터 미만) 인도-오스트레일리아판은 이 원칙을 깨는데, 판의 북쪽 경계에서 북쪽을 향해 섭입이 많이 일어나기 때문이다. ’아마시아Amasia'는 태평양 반구에서 아메리카 대륙과 아시아 대륙이 만난다는 의미로 명명.
7장 아마시아에서 살아남기. 초대륙 아마시아는 북극을 중심에 두고 형성될 것이다. 지구가 이토록 큰 대륙덩어리를 고위도에 형성한 마지막 시기는 고생대로, 거대대륙 곤드와나가 남극에 형성됐을 때였다. 아마시아는 완전한 초대륙이므로 곤드와나보다 더 큰 빙상을 형성할 것이다. 배회가 지구 전체를 움직여 아마시아와 그 아래 맨틀 상승류를 적도에 자리 잡게 해서 우리의 구원자가 될 수도 있다.