고지리학

고지리학

다른 표기 언어 paleogeography , 古地理學

요약 과거 지질시대의 특정 시점에 있었던 지표를 연구하는 학문.
palaeogeography라고도 씀.

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다양하고 복잡한 과거의 지질적 정보들을 간략하게 표현할 수 있는 지도의 형태로 해석·복원되고 있다.

지도는 지질시대를 통하여 계속 변화되어온 지구의 모습들을 간략하게 표현해준다. 고지리를 나타내는 지도는 과거의 수륙분포와 같은 단순한 내용을 담고 있지만 당시의 화석과 동·식물 군락, 퇴적환경(삼각주·산호초·사막·심해저 등), 융기와 침식 또는 침강과 퇴적을 겪는 지역, 그리고 주요 기후대 등의 발생과 분포를 보여준다는 점에서는 지극히 종합적인 의미를 가지고 있다.

과거의 지질적 특성을 해석하기 위해서는 현재 진행되고 있는 지질작용에 관한 지식이 필요하다. 따라서 지질과학 내의 모든 전문분야가 고지리의 규명에 기여하고 있다. 특히 층서학·퇴적학·고생물학·고생태학·구조지질학·지구물리학·암석학·지구화학 등의 분야는 과거의 지질적 특성을 파악하는 데 중요하다.

일반적으로 고지리의 지도는 특정한 시간간격으로 나누어지며, 그 기간 동안의 평균 지질상태가 표현된다.

따라서 특정한 지역에서 고지리의 복원에 사용되는 시간적인 간격은 그 지역 내에서 발생했던 지질변화시기보다는 짧아야 한다.

지질적 시간간격을 결정하는 데는 3가지의 기법이 있다. 첫번째로 암석의 방사능을 측정하는 것이다(→ 방사성 연대측정법). 방사성 동위원소 중 모원소와 자원소의 비를 측정하여 암석의 연대를 측정하는 이 기법은 항상 어느 정도의 오차를 가지고 있다.

따라서 암석의 형성시기는 시간상 단일시점이라기보다는 일정한 시간의 범위로 나타난다.

암석의 연대를 측정하는 두번째 방법은 발견된 화석들을 상호 관련시켜 보는 방법이다(→ 화석의 기록). 유기체의 진화단계를 근거로 하여, 세계 여러 곳에서 동일한 시기에 형성된 암석들을 분류하여 암석의 연대기를 설정할 수 있다.

그러나 생물체의 변화는 매우 완만하여 화석에 의한 시간구분은 수백만 년 이상의 간격을 가진다.

시간을 비교적 정확하게 추정할 수 있는 새로운 기법은 고지자기(古地磁氣)의 역전현상에 대한 연구성과를 이용하는 것이다. 지구 자기장의 극성은 여러 번에 걸쳐 역전되었으며, 이러한 역전현상은 순간적으로 나타나고 있다.

심해저 퇴적물과 육상 용암류에서 발견되는 미립질의 철 산화물의 극성 및 편향으로부터, 지난 700만 년 동안에 있었던 일련의 역전현상들이 밝혀졌다. 고지자기의 역전현상은 궁극적으로 지구역사의 정확한 복원에 필요한 시간적인 측도가 될 수 있다.

가장 단순한 형태의 고지리는 고대 바다와 육지의 위치를 파악하는 것이다. 과거의 수륙분포를 밝히는 데는 퇴적암 내에 포함된 동·식물의 화석들이 사용된다. 화석은 그것이 포함된 퇴적암이 육상퇴적인가 또는 해성퇴적층인가의 구분 이외에도 퇴적환경에 관한 훨씬 더 자세한 정보를 줄 수도 있다.

육상과 해양환경에는 다양한 서식처(탁상지·고원·사막·삼림·하곡·소택지·호소·간석지·해빈·석호·산호초·삼각주·외해 등)가 있으며, 이들 서식처 내에는 그 서식처의 생태적 특성에 적응된 동물·식물 집단이 살고 있다. 따라서 화석의 생태적 서식조건을 안다면 '육상', '해양'의 단순한 구분 이상의 자세한 고지리를 해석할 수 있게 되는 것이다(→ 고식물학).

육상식물 화석은 고지리의 연구에서 기후 척도로 오랫동안 이용되어왔다(→ 고기후학). 내부의 세포구조가 보존된 경우에는 그 식물이 건조한 기후에서 살았는지 습윤한 기후에서 살았는지, 혹은 기온과 강수량의 계절에 따른 변화는 어떠했는지 등을 파악할 수 있다.

현재까지 종이 보존되고 있는 동·식물 화석은 그것이 살았던 지역의 기후환경을 추정하는 지표가 될 수 있다.

식물은 잎·줄기·열매 이외에도 많은 부분들이 화석으로 남게 된다. 일반적으로 대부분의 고기후학적 해석에 사용되는 화석은 강한 외피를 갖고 있는 식물의 포자와 화분이며, 쉽게 부식되지 않고 그 양이 매우 많기 때문에 대부분의 육상 또는 해안 퇴적층에서 보다 큰 식물화석은 좀처럼 발견하기 어렵지만 포자와 화분의 화석은 쉽게 채취할 수 있다(→ 화분단층).

석회질 조류와 같은 해양식물도 화석상태로 발견된다(→ 남조류, 녹조류). 이러한 조류들이 포함된 암석은 그것이 바다에서 퇴적된 것이라는 것을 나타낼 뿐 아니라 수심이 얕은 곳에서 형성되었음을 의미하는 것이다.

왜냐하면 이들 식물들은 광합성을 위해 빛이 투과되는 얕은 바다에 서식하고 있었기 때문이다.

어류·양서류·파충류·조류 또는 포유동물 등의 척추동물 화석도 고지리의 복원에 사용되고 있다. 식물과 마찬가지로 각 척추동물종도 특정한 환경에 적응하여 살기 때문에 이들의 분포는 환경의 과거 상태 및 범위를 알려준다.

고생물학자들은 석회질과 규조질의 원생생물·해면동물·산호·이끼벌레·왕족류·유공충·극피동물·절지동물 등의 해양 무척추동물을 이용하여 그것이 서식했던 바다의 환경적 특성을 밝히고 있다.

갑각류·절지류 등의 무척추동물과 석회질 조류 또는 식물의 화분 등은 고환경에 관한 직접적인 증거로 사용된다.

그러나 대부분의 지질적인 증거는 간접적인 것이다. 원유와 가스의 산출은 그 유기성분이 해양생물에서 유래된 것이기 때문에 일반적으로 함유지층의 기원이 해양임을 나타낸다. 그러나 원유와 가스는 생성된 후 비해양성인 저장암층으로 이동될 수 있기 때문에 해석상의 오류가 발생하기도 한다.

이외에도 화석화된 동물의 배설물 잔재인 분석(糞石)이 고지리 정보를 제공하기도 한다.

생물에 대한 기타 재미있는 간접적 증거로는 고대 동물들이 만든 자국이나 흔적, 구멍 등이 있다.

고지리 자료는 화석에만 국한되지 않으며 모든 종류의 암석 역시 고지리 복원에 이용된다. 화성암·변성암·퇴적암은 지표나 지각에서 일어나는 여러 가지 작용들의 산물이다. 일반적으로 암석이 만들어지는 환경은 지리적 특성에 따라 다르며 이러한 환경의 구성, 조직, 내적 구조의 특징들은 각 암석에 기록되어 있다.

따라서 과거 지질시대의 특정 시점에 속하는 암석의 기록을 분석하면, 주요 암석형성 환경을 파악·해석할 수 있으며, 그 지리적 분포 역시 알 수 있다. → 지리학