한 눈으로 보는 지질시대

김주용 (한국지질자원연구원 명예연구원)

지질시대 구분은 층서(층위)를 기반으로 하며 층서대비를 통하여 단위 지층의 형성 과정을 추론할 수 있다. 지질도는 이러한 지층 형성을 토대로 동일 시기의 주요 단위 지층 구성과 공간적 분포 양상을 기재하고 표시한 도면이다. 지질시대를 구분하는 기준은 전통적으로 지구 내부 동인(dynamics)으로 지구 탄생 이후 다양한 지각변동과 당시 살았던 생물 화석의 흔적을 중요시하며 추가적으로 방사성 원소분석을 통해 정량적 지질연대를 결정한다. 

행성인 지구가 태양에서 분리되어 공전과 자전을 개시한 시기는 약 46억년 전으로 보고 있다. 이후 지구는 약 45억 년 전부터 약 5.4억 년 전까지 선캄브리아기 동안 불타는 마그마 바다를 거쳐 지각과 대기 및 해양이 형성되었고, 광합성을 통해 조류가 번성하고 연체동물이 출현하였다. 약 5.4억 년 전에서 약 2.5억 년 전 고생대 동안 지구는 초대륙(pangea)이 형성되고 대륙이 이동하였다. 이 시기에 지구 생명체가 대폭발하였고 해양 동물은 점차 육지로 진출하였다. 고생대 오르도비스기, 데본기, 페름기 말기 동안 지구 생명체 대멸종 시기가 있었다. 이후 약 2.5억 년 전에서 약 6,600만 년 전까지 중생대는 해양과 육지의 대륙이동으로 인한 지각판 충돌로 마그마 활동이 활발했다. 트라이아스기와 백악기 말기에는 공룡을 포함한 지구 생명체의 대멸종이 있었다. 이후 약 6,600만 년 전에서 약 260만 년 전까지 신생대 제3기에는 포유류가 번성하게 된다. 한반도와 주변 지역은 유라시아판, 태평양판, 필리핀판의 경계부에 위치하여 해양 지각이 대륙 지각 아래로 섭입되면서 동해가 형성되었고, 현재 해양과 육지의 고지리 분포는 약 2,000만 년 전 마이오세에 형성되었다.

지질시대의 가장 늦은 시기는 고인류의 등장과 관련 있으며 구석기시대가 나타난다. 약 600만 년 전 플라이오~플라이스토세 경계 시기에 이르면 두발걷기(bipedalism)에 특화된 최초 원시 호미닌(Primitive Hominin) 그룹으로서 아르디피테쿠스(Ardipithecus ) 속(genus)으로부터 시작하여 오스트랄로피테쿠스(Australopithecus) 그룹을 거쳐서 호모(Homo) 그룹으로 진화 계보가 이어진다. 이들이 사용했던 대표적인 석기(stone artefacts)는 올도완(Oldowan), 아슐리안(Achelean), 무스테리안(Musterian) 전통의 석기이다. 지질학적으로 인류시대라 부르는 약 260만 년 전은 제3기(Tertiary)와 제4기(Quaternary)를 구분하는 경계이자 빙하기(건조기)와 간빙기(습윤기)가 수십만 년~수만 년 주기로 반복하기 시작한다. 호모(Homo) 그룹이 이러한 기후변화에 따른 지표 생태환경 변화에 적응했던 흔적이 고고학 발굴 자료로 뚜렷하게 나타난다.

제4기는 인류의 선사문화자원(prehistory cultural resources)이 풍부하게 나타나는 시기이다. 약 350만 년 전부터 약 20만 년 전까지를 전기 구석기시대로 구분한다. 지질학적으로 플라이오세 말(upper Pliocene)부터 시작하여 전기 플라이스토세(Pleistocene)에 속하는 겔라시안(Gelasian) ~ 치바니안 말기(upper Chibanian)에 걸치는데, 이 시기 동안 약 4만 년과 약 10만 년 주기의 기후변화가 우세했다. 중기 구석기시대는 약 20만 년 전에서 약 4.5만 년 전에 해당하는 시기이다. 지질학적으로 치바니안 말기에서 최종 간빙기(last interglacial)와 최종 빙하기 중기(middle last glacial)에 해당하는 약 4.5만 년 전까지의 스테이지 4(Stage 4) 기간에 속하며 약 10만 년 주기와 약 2만 년 주기의 기후변화 기록이 널리 발견되고 있다. 끝으로 후기구석기는 약 4.5만 년 전에서 약 1.17만년 전까지를 말하며 지질학적으로 스테이지 4(Stage 4)  최말기이다. 한반도에서는 수 많은 호모 사피엔스(Homo sapiens)의 문화 흔적이 널리 발견되고 있으며, 후기 구석기시대를 포함하고 있는 지질토층(geosol)에서 지질 물질 분석을 통해 다중 지시자료(multi proxy data)를 생산하여 토양 층서(층위) 대비가 가능하다.