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- 산의 깊고 두꺼운 뿌리가 최초의 대륙 지각 형성에 유리
- 지르콘(Zircon)은 침식과 풍화를 그대로 유지하므로 마그마 역사에 대한 증거
- 25억 년 전에 산 성장이 정체됨

산의 형성 : 10억 년 동안의 휴식
25억 년 전 지각 상승이 멈추고 산이 움츠려 들었다.

지각 혼잡 :
지구의 산 형성은 지구중세기에 약 10억 년 동안 멈췄을 것이다.
이 기간 지각 융기가 멈추고 산이 천천히 마모됐다. 그 결과 지구의 풍경이 평평해지고 산이 최대 2천 미터까지 올라갔다. 연구진은 이 지각 파괴의 원인이 거대한 초대륙으로 인한 맨틀 대류의 교란이라고 생각한다. 

▲ 우리 행성은 거의 25억 년 전에 산을 형성하는 데 오랜 시간이 걸렸을 것이다.

알프스, 히말라야 또는 안데스 산맥 :
산은 지각판의 지속적인 움직임에 의해 지각이 압축되고 들어 올려질 때 만들어진다.
산의 높이는 지각 상승, 중력 및 침식 사이의 균형을 반영한다.

연구원들은 산의 깊고 두꺼운 뿌리가 최초의 대륙 지각 형성에 유리했을 것이라고 추측하고 있다.

산 지표로서의 지르콘(Zircon)

산 형성은 언제 시작됐을까?
지구의 역사 과정에서 어떻게 발전했을까?
북경(Peking University)의 밍 탕(Ming Tang)과 그의 동료들이 최근 이런 궁금증에 대한 답을 찾으려고 더 자세히 조사했다. 문제는 “산은 일시적이다. 따라서 산 형성의 역사는 지워지고 계속해서 다시 쓰여졌다”고 연구원들은 설명한다. 따라서 과거 사건에 대한 더 영구적인 지표가 필요하다.

▲ 산의 높이는 지각 상승, 중력 및 침식 사이의 균형을 반영한다.

연구원 들은 서로 다른 연령을 가진 지각 암의 지르콘 결정에서 이러한 지표를 발견했다.
“지르콘은 침식과 풍화를 그대로 유지하므로 마그마 역사에 대한 증거다”고 그들은 설명했다. 지르콘의 화학 성분과 동위 원소는 암석이 표면에 언제 왔는지, 당시 대륙 지각이 얼마나 두 꺼웠는지 알 수 있다. 이것은 산의 위치와 높이를 간접적으로 보여준다.

25억 년 전에 산 성장이 정체됨

분석 결과 놀라운 사실이 밝혀졌다.
지구의 역사에서 광석 형성이 거의 완전히 정지된 단계가 있었다.
이 구조적 단절은 약 25억 년 전에 시작됐다. 그 전에 대륙 지각의 두께가 꾸준히 증가해 활성 판구조론과 산 형성이 나타났다.

▲ 많이 논의되고 있는 로디니아의 재건 이론 중 하나. Author: John Goodge, http://antarcticsun.usap.gov/AntarcticSun/science/images2/rodinia_map.jpg

그러나 이 과정이 갑자기 중단되었다.
"고 원생대 이후로 지각 두께는 꾸준히 감소했다"고 Tang과 그의 팀은 보고했다. "13~10억년 전에는 활성판 경계의 지각 두께가 40km에 불과했을 것이다. 이는 대륙 내부의 심하게 침식 된 지역만큼이나 얇다."

이미 존재하는 산들은 이 기간 동안 더이상 자라지 않았지만 천천히 침식되었다.
이로 인해 지형이 평평해졌다. "이전 지질학적 시대에 대륙 지각의 고도가 3~5km였지만 지금은 최대 1~2km에 도달했다"고 연구원들은 설명했다. 산이 다시 형성되고 산이 다시 자란 것은 기껏해야 거의 10억 년 전 일이다.

▲ 가능한 여러 대륙 배치 중 하나인 로디니아는 이미 5억 5천년 전에 붕괴되었다.

원인으로 초대륙?

그 이유는 무엇이었을까?
Tang과 그의 팀은 거대한 초대륙 형성과의 연관성을 의심한다.
현재의 이론에 따르면 모든 육지 덩어리는 원생대에서 여러 번 연속해서 하나의 큰 덩어리로 합쳐질 수 있었기 때문이다. 약 21억 년 전에 가상의 초대륙 누나(Nuna)였지만 약 9억 년 전에는 로디니아(Rodinia)가 됐다.

▲ 산이 다시 형성되고 산이 다시 자란 것은 기껏해야 거의 10억 년 전 일이다.

과학자들은 "누나가 제대로 해체되지 않고 오히려 거의 변하지 않은 형태로 로디니아로 합쳐 졌다는 증거가 많아지고 있다"고 설명했다. 지각 파괴 동안, 지구의 맨틀은 거의 항상 대륙 지각의 일관된 ‘담요’로 덮여 있었다.

격리 효과로 인해 판 구조가 브레이크 걸려

이것이 바로 판 구조론을 정지시킬 수 있었던 것이다.
"초대륙은 맨틀 아래를 분리하고 이 천장 효과는 열 구조를 크게 바꿀 수 있다"고 Tang과 그의 팀은 썼다. 초대륙 아래의 맨틀이 뜨거워 짐에 따라 해양 지각 아래의 지역이 식었고 추진 흐름이 완화됐다.

이것은 거대한 땅덩어리를 오랫동안 안정적으로 유지했을 뿐만 아니라 판 경계를 따라 산 형성을 늦추었다. 로디니아 초대륙이 약 10억 년 전에 해체되었을 때야 산이 다시 형성됐다. (Science, 2021; doi : 10.1126 / science.abf1876)

출처 : Science

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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