지구과학1 개념 6탄- 지층의 상대 연령과 절대 연령

오늘은 지층의 상대 연령과 지사 연구의 법칙, 절대 연령을 보도록 하겠다.
먼저 지사학의 법칙은 총 다섯 개가 있다. 
1. 수평 퇴적의 법칙이다. 이 법칙은 말 그대로 퇴적물은 일반적으로 수평으로 쌓이고 퇴적된다는 것이다. 퇴적물에 다른 힘은 적용되지 않고 중력만 적용된다면 퇴적물은 수평으로 쌓일 수밖에 없다. 만약 지층이 기울어져 있다면 이는 중력 외에 다른 힘이 작용했다는 것을 암시한다.
2. 지층 누중의 법칙이다. 이 법칙은 아래에 있는 지층이 위에 있는 지층보다 먼저 퇴적되었다는 것을 말한다. 이 법칙을 통하여 지층이 정상적으로 놓여 있는지, 역전된 것은 아닌지 판단할 수 있다. 지층이 역전된다면 아래에 있는 퇴적물이 위에 있는 퇴적물보다 나이가 적어지기 때문이다.
3. 관입의 법칙이다. 관입한 암석은 관입을 당한 주변 암석보다 나중에 생성된 암석이다. 따라서 포획암 또한 관입암보다 나이가 많다.
4. 부정합의 법칙이다. 부정합면을 경계로 하여 두 상하 지층 간에는 긴 시간 간격이 있다는 것이다. 이때 기저역암의 존재를 통해 부정합을 알 수도 있다. 여기에서 두 지층의 관계가 부정합인지, 관입 관계인지 맞히라는 문제가 나올 수 있다. 먼저 둘을 비교해 보자면 일단 부정합 관계는 부정합면을 기준으로 아래에 있는 지층이 먼저 생긴 지층이고, 관입 관계에 있어서는 관입을 한 암석이 최근에 생긴, 나이가 적은 암석이다. 또한 관입 관계에서는 관입을 한 암석의 주변 암석이 관입암의 열로 인해 변성된 흔적이 발견된다.
5. 동물군 천이의 법칙이다. 이 법칙을 통하여서는 지층에서 발견이 되는 화석의 종류를 통하여 지층의 생성 순서를 밝히고자 한다. 또한 이 법칙의 특징은 오래된 지층에서 최근에 생성된 지층으로 올수록 더 복잡하고 진화된 화석들이 존재한다는 점이다.

이러한 지사학 법칙은 지층의 상대 연령을 비교하기 위해 필요한 것이고 지구상에서 일어나는 많은 일들이 과거에도 동일하다는 판단과 가정하에 동일 과정의 원리로써 과거를 추정해 나간다. 지층의 상대 연령, 즉 지층의 발생 순서를 판단하는 방법에는 크게 두 가지가 존재한다. 먼저 암상에 의해 지층을 대비하는 것이다. 여기서 중요한 것이 건층, 열쇠층인데 이를 지층 대비에 기준으로 삼고 상대 연령을 판단한다. 건층으로 사용하는 지층에는 응회암층과 석탄층이 있다. 이 지층 대비 방법은 상대적으로 가까이에 있는 지층의 대비에 이용한다. 다음 방법은 화석을 통해 대비하는 방법이다. 화석은 크게 두 종류로 나눌 수 있고, 그 둘은 바로 시상화석과 표준 화석이다. 먼저 표준 화석은 분포 면적이 넓고 개체 수가 많으며 생존 기간이 짧은 생물들의 화석이고 시상화석은 생물이 살던 시기의 환경을 알려주며 생존 기간이 길고 특정 환경에서만 생활하는 생물들의 화석이다. 화석을 이용하여 지층을 대비할 때는 표준 화석을 이용한다. 이 방법은 서로 멀리 떨어져 있는 지층 또한 대비할 수 있다는 장점이 있다.



다음으로는 절대 연령을 보도록 하겠다. 절대 연령은 상대 연령과 달리 그저 지층의 생성 순서만을 파악하는 것이 아닌 방사성 동위 원소를 이용하여 실제 지층의 연령을 탐구하는 것이다. 먼저 방사성 동위 원소란 원자 번호가 같아 양성자 수가 같으나 중성자 수가 달라 질량수가 다른 원소를 말한다. 이러한 방사성 동위 원소는 핵이 불안정하여 붕괴하는데, 붕괴하는 방사성 동위 원소를 모원소, 붕괴하여 생성되는 원소를 자원소라고 한다. 즉 모원소가 붕괴하여 자원소가 되는 것이다. 이때 방사성 동위 원소가 처음 양의 반으로 감소하는 시간이 방사성 동위 원소의 반감기이다. 이 반감기는 온도나 압력의 영향을 받지 않고 일정하다. 절대 연령 측정에 이용되는 주요 방사성 동위 원소는 질량수가 14인 탄소이다. 질량수가 14인 탄소는 질량수가 14인 질소로 붕괴하며 반감기는 5730년이고. 탄소를 포함하는 유기물에 주로 포함되어 있다.

질량수 14인 탄소를 이용하여 연령을 측정하는 방법을 조금 더 자세히 살펴보면, 일단 이 원소는 반감기가 많이 긴 원소가 아니기에 오래되지 않은 유기물의 연령을 측정하기에 좋다. 질량수 14인 탄소는 붕괴하여 질소가 되지만 우주로부터 들어오는 전하를 띤 입자가 대기 중 질소와 충돌하여 다시 질량수 14인 탄소로 바꿔 놓는다. 따라서 대기 중에 있는 질량수 14인 탄소는 일정하게 유지된다. 또한 대기 중에서 질량수 14인 탄소와 12인 탄소의 비율은 일정하게 유지되는데, 생물체가 죽은 후에는 질량수 14인 탄소의 비율이 점점 줄기 때문에 대기 중의 비율과 유기물 속의 비율을 비교하면 생물체가 언제 죽었는지 추정할 수 있다.

암석에 있어서 절대 연령을 측정하는 것에 대해 조금 더 알아보면 먼저 화성암은 화성암에서의 광물을 통해 생성 시기를 알 수 있다. 변성암의 경우에는 가장 최근에 변성 작용이 일어나 변성암이 생성된 시기를 알 수 있다. 퇴적암의 경우에는 여러 퇴적물이 섞여 있기 때문에 각 퇴적물의 절대 연령이 다를 수 있다. 따라서 그중 제일 오래된 퇴적암의 퇴적물을 찾고 그것이 퇴적 시기의 상한선을 제시해 준다.