지층과 암석의 나이#
지층과 암석의 나이를 알아내는 방법에는 상대 연령과 절대 연령이 있다.
상대 연령은 지층이나 암석의 생성 순서를 비교하여 어느 것이 더 오래되었는지 판단하는 방법이다.
절대 연령은 방사성 동위원소의 붕괴를 이용하여 암석이나 화석의 실제 나이를 수치로 구하는 방법이다.
동일 과정의 원리#
동일 과정의 원리는 현재 지구상에서 일어나고 있는 여러 가지 자연 현상이 과거에도 같은 원리로 일어났다고 보는 원리이다.
즉, 현재 일어나는 퇴적, 침식, 화산 활동, 지각 변동 등을 이해하면 과거 지구에서 일어났던 일을 해석할 수 있다.
지사학의 법칙#
지사학의 법칙은 지층과 암석의 생성 순서를 해석할 때 사용하는 기본 원리이다.
수평 퇴적의 법칙#
퇴적물은 중력의 영향을 받아 대체로 수평으로 쌓인다.
따라서 처음 만들어진 퇴적층은 수평에 가까운 형태를 가진다.
현재 지층이 기울어져 있거나 휘어져 있다면, 퇴적된 뒤에 지각 변동을 받은 것으로 해석할 수 있다.
지층 누중의 법칙#
지층이 지각 변동을 받지 않고 정상적으로 쌓였다면, 아래쪽 지층일수록 오래되고 위쪽 지층일수록 나중에 생성된 지층이다.
다만 습곡이나 단층 같은 지각 변동에 의해 지층의 순서가 뒤집히면 아래쪽 지층이 더 새로운 경우도 나타날 수 있다.
동물군 천이의 법칙#
생물은 지질 시대에 따라 일정한 순서로 출현하고 멸종하였다.
따라서 지층에 포함된 화석의 종류를 비교하면 지층의 생성 순서를 알 수 있다.
특히 특정 시기에 넓은 지역에 살았고 짧은 기간 동안 존재했던 생물의 화석은 지층의 시대를 판단하는 데 유용하다.
관입의 법칙#
마그마가 기존의 지층이나 암석을 뚫고 들어가 굳으면 관입한 화성암이 만들어진다.
관입한 화성암은 자신이 뚫고 들어간 기존 지층보다 나중에 생성된 것이다.
또한 관입한 마그마의 열에 의해 주변 암석이 변성 작용을 받을 수 있다.
부정합의 법칙#
부정합은 지층이 연속적으로 쌓이지 않고, 중간에 긴 시간 간격이 나타나는 경계면이다.
부정합은 일반적으로 다음과 같은 과정을 통해 형성된다.
퇴적 → 융기 → 침식 → 침강 → 다시 퇴적
부정합면 위에는 침식으로 생긴 자갈 등이 쌓여 기저 역암이 나타날 수 있다.
부정합은 오랜 시간 동안 퇴적이 중단되었거나 침식이 일어났음을 알려 준다.
상대 연령#
상대 연령은 지층이나 암석의 생성 순서를 비교하여 어느 것이 더 오래되었는지 판단한 나이이다.
상대 연령은 실제 나이를 숫자로 나타내는 것이 아니라, 먼저 생성된 것과 나중에 생성된 것을 구분하는 데 사용된다.
예를 들어 지층 누중의 법칙, 관입의 법칙, 부정합의 법칙, 동물군 천이의 법칙 등을 이용하면 지층과 암석의 상대적인 생성 순서를 알 수 있다.
지층 대비#
지층 대비는 서로 떨어져 있는 지층을 비교하여 같은 시기에 생성된 지층을 찾는 방법이다.
지층 대비에는 지질 주상도, 화석, 암석의 종류, 건층 등이 이용된다.
지질 주상도#
지질 주상도는 어떤 지역의 지층 순서를 기둥 모양으로 나타낸 그림이다.
지질 주상도를 비교하면 서로 떨어진 지역의 지층이 어떤 순서로 쌓였는지 알 수 있다.
응회암#
응회암은 화산재가 쌓인 뒤 굳어져 만들어진 암석이다.
화산재는 넓은 지역에 거의 동시에 쌓일 수 있기 때문에, 응회암층은 지층 대비에 유용하게 사용될 수 있다.
건층#
건층은 서로 떨어진 지층을 대비할 때 기준이 되는 지층이다.
열쇠층 또는 key bed라고도 한다.
건층은 짧은 시간 동안 넓은 지역에 형성되고, 다른 지층과 쉽게 구별되는 특징을 가져야 한다.
대표적인 예로 응회암층이 있다.
절대 연령#
절대 연령은 암석이나 화석의 실제 나이를 수치로 나타낸 것이다.
절대 연령을 구할 때는 주로 방사성 동위원소의 붕괴를 이용한다.
방사성 동위원소는 시간이 지나면서 일정한 속도로 붕괴하여 다른 원소로 변한다.
이때 처음의 불안정한 원소를 모원소라고 하고, 붕괴하여 생성된 안정한 원소를 자원소라고 한다.
예를 들어 탄소의 방사성 동위원소인
반감기#
반감기는 방사성 동위원소의 양이 처음의 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간이다.
방사성 동위원소는 반감기가 한 번 지날 때마다 모원소의 양이 절반으로 줄어든다.
| 반감기 경과 횟수 | 모원소의 비율 | 자원소의 비율 |
|---|---|---|
| 0회 | 100% | 0% |
| 1회 | 50% | 50% |
| 2회 | 25% | 75% |
| 3회 | 12.5% | 87.5% |
절대 연령은 다음과 같이 구할 수 있다.
: 절대 연령 : 반감기 경과 횟수 : 반감기
주요 방사성 동위원소의 반감기#
| 모원소 | 자원소 | 반감기 |
|---|---|---|
| 약 45억 년 | ||
| 약 7억 년 | ||
| 약 13억 년 | ||
| 약 492억 년 | ||
| 약 5730년 |
방사성 동위원소마다 반감기가 다르기 때문에, 측정하려는 대상의 나이에 따라 적절한 동위원소를 선택해야 한다.
정리#
지층과 암석의 나이를 알아내는 방법은 크게 상대 연령과 절대 연령으로 나뉜다.
상대 연령은 지사학의 법칙을 이용하여 지층과 암석의 생성 순서를 판단하는 방법이다.
절대 연령은 방사성 동위원소의 붕괴와 반감기를 이용하여 암석이나 화석의 실제 나이를 수치로 구하는 방법이다.