지구과학1 개념 정리 1-1-2 <대륙 분포의 변화> (2015 개정, 지엽 및 선지 포함)

 앞서 대륙 이동을 설명하는 이론들을 다루었다. 이번 글에서는 무엇을 통해 대륙의 이동을 추정할 수 있는지, 실제로 대륙 분포의 변화는 어떠했는지를 다루겠다.



 먼저 용어를 정리해 보자. 대륙의 이동은 고지자기의 변화를 보면서 추정할 수 있다. 고지자기란 암석에 남아 있는 잔류자기로, 고지자기를 통해 과거의 자기장 방향, 자극 위치, 생성 당시 위도를 추정할 수 있다. 조금 더 설명하자면, 해령에서 암석이 형성될 때 일부 자성을 지니는 광물들이 형성 당시의 지구 자기장에 따라 일정하게 배열되면서 형성되는데, 이때 배열된 것이 암석이 형성된 이후에는 이동하지 않고 형성 당시를 유지하게 된다. 고지자기에 대해서 유의할 점은 해령에서 지각이 형성될 때만 고지자기가 형성된다고 생각하기 쉽지만 화성암뿐만 아니라 퇴적암에서도 고지자기를 관찰할 수 있다는 것을 기억해야 한다. 지구 자기장은 지구를 하나의 커다란 자석이라고 생각했을 때 남극에서 북극으로 향하는 자기장이다. 지구 자기장의 방향을 묻는다면 나침반 자침, 즉 N극을 향하는 방향이라고 답하면 된다. 지자기 북극은 지구에 막대자석이 있다고 상상했을 때, S극 방향의 축과 지구의 지표면이 만나는 교점이다. 지구 자기장은 조금씩 변하므로 지자기 북극도 조금씩 변한다. 이와 달리 지리상 북극은 지구의 자전축과 북반구 지표면이 만나는 교점으로, 위치가 변하지 않는다. 복각은 그 자리에 서서 나침반을 봤을 때 나침반 자침이 수평면과 이루는 각으로, 이를 통해 위도를 추정할 수 있다. 자기 적도에서 0°를 기준으로 자북극은 +90°, 자남극은 -90°이다. 즉, 나침반을 옆에서 보았을 때 나침반 자침의 N극이 수평면 아래로 들어가면 +, 수평면 위로 올라가면 -인 것이다. 예를 들어보자면 30°N에서 형성된 암석 고지자기의 복각은 +49°, 30°S에서 형성된 암석 고지자기의 복각은 -49°이다. 편각이란 자북극과 진북극이 이루는 각으로, 편각을 이용하면 진북을 기준으로 해서 암석이 만들어진 곳이 그 당시 진북에서 어느 방향인지를 추정할 수 있다. 정리하자면, 복각을 통해 암석이 만들어진 곳의 위도를, 편각을 통해 암석이 만들어진 곳의 방향을 추정하고, 이를 종합하여 과거의 암석이 만들어진 곳을 알아낼 수 있는 것이다.



 용어를 정리했으니 이제 대륙의 이동을 어떻게 알 수 있는지를 알아보자. 각 대륙의 고지자기를 측정한 뒤 복각과 편각을 이용해서 지자기 북극을 역으로 추정해보면 각 대륙을 기준으로 하는 지자기 북극의 이동 경로를 알 수 있다. 지자기 북극은 실제 자기력선이 수직으로 들어가는 지점이므로 한 번에 여러 개가 존재할 수 없는데, 각 대륙의 고지자기로부터 추정한 지자기 북극의 이동 경로들을 비교해보면 대륙마다 모두 다르다. 이것은 대륙이 현재 위치와 다른 위치에 있었음을 의미한다. 이제 각 대륙을 기준으로 하는 지자기 북극의 이동 경로를 모든 대륙의 지자기 북극 이동 경로가 하나가 되도록 대륙의 위치를 조정하면 이를 통해 과거 대륙의 이동 경로를 추정할 수 있는 것이다.



 이러한 과정을 통해 추정해 본 과거 대륙의 이동은 다음과 같다. 12억년 전에는 초대륙 로디니아가 있었다. 로디니아는 8억년 전부터 분리되기 시작해 6억년 전부터는 곤드와나, 로렌시아, 발티카, 시베리아가 생성되었고, 2억 7천만년 전 곤드와나가 북상하여 로렌시아와 충돌하면서 판게아가 형성되었다. 판게아가 형성되는 이 과정에서 앞서 대륙 이동설의 증거로 제시되었던 애팔래치아산맥과 칼레도니아 산맥이 형성되었다. 판게아 이후에는 2억년 전 테티스해가 열리고, 화산 활동으로 인해 북대서양이 열리면서 판게아가 분열되었다. 대서양이 확장되면서 애팔래치아산맥과 칼레도니아 산맥이 분리되고 남대서양이 열리면서 로키산맥과 안데스산맥도 형성되었다. 이후에 중생대 말에서 신생대 초에는 남극, 인도, 오스트레일리아 대륙이 분리되면서 인도양이 형성되었고, 1억년 전 남아메리카와 아프리카 대륙이 분리되고 인도 대륙이 북상하면서 인도양이 확장되었다. 신생대 초에서 중기까지는 인도 대륙과 유라시아 대륙이 충돌하면서 티베트고원과 히말라야산맥이 형성되었다. 이렇듯 지구의 대륙은 모였다가 흩어지기를 3억~5억년을 주기로 반복해 왔는데, 이를 윌슨 주기라고 한다. 이에 따라 앞으로 2억 ~ 2.5억년 후에는 판게아 울티마라고 불리는 새로운 초대륙이 형성될 것이라고 추정하고 있다.



 과거 대륙의 이동은 고지자기를 통해 추정할 수 있었다면 현대의 대륙 이동은 어떻게 알 수 있을까? 현대의 대륙 이동은 주로 판의 경계와 그에 따른 이동을 통해 알 수 있다. 판의 경계로는 발산형 경계, 수렴형 경계, 보존형 경계 3가지가 있다. 발산형 경계는 판과 판이 서로 멀어지는 경계이다. 화산 활동과 천발 지진이 활발하며 대표적으로는 대서양 중앙 해령, 동태평양 해령, 동아프리카 열곡대가 있다. 수렴형 경계는 판과 판이 서로 가까워지는 경계이다. 수렴형 경계는 섭입형 경계와 충돌형 경계로 나뉘는데, 섭입형 경계는 대륙판과 해양판, 해양판과 해양판이 수렴하는 곳으로 화산활동과 천발 ~ 심발 지진이 모두 활발하며 대표적으로 일본 해구, 일본 열도, 안데스산맥이 있다. 충돌형 경계는 대륙판과 대륙판이 수렴하는 곳으로 천발 ~ 중발 지진이 활발하며 대표적으로 히말라야산맥과 알프스산맥이 있다. 보존형 경계는 판과 판이 어긋나면서 이동하는 경계이다. 천발 지진이 활발하며 대표적으로 산안드레아스 단층이 있다.