쥬라기 시대 아프리카에서 주기적인 화산 폭발로 생물학적 위기 초래

문광주 기자 / 기사승인 : 2022-04-06 16:57:43
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- 대량 멸종은 반복적으로 지구의 생활환경을 극적으로 변화시켜 진화 경로 새롭게 설정
- 카루지역, 두께가 수 킬로미터, 면적이 300만 제곱킬로미터에 달하는 용암층 형성
- 남아프리카 카루 화산 지역이 한 번이 아니라 여러 번 연속으로 분화

쥬라기 시대 아프리카에서 주기적인 화산 폭발로 생물학적 위기 초래
Karoo 홍수 현무암의 새로운 연대 측정은 주기적인 분출을 암시한다


과소평가된 재앙:
1억 7100만 ~ 1억 9000만 년 전, 아프리카 카루지역 대규모 화산 폭발은 이전에 가정했던 것보다 훨씬 더 많은 영향을 지구 생명체에 미쳤을 수 있다. 새로운 연대 측정 결과 남아프리카 카루 화산 지역이 한 번이 아니라 여러 번 연속으로 분화했음이 밝혀졌기 때문이다. 총 250만 입방킬로미터의 용암과 약 12조 톤의 이산화황이 방출됐을 수 있으며 이는 생물학적 위기를 야기하기에 충분하다. 

▲ 남아프리카 카루 화산 지역의 여러 차례 분화는 1억 9천만 년에서 1억 7천 2백만 년 전에 생물학적 위기를 일으켰을 수 있다. © VershininM / iStock.com

캄브리아기, 페름기, 데본기 말기, 트라이아스기 및 백악기:
대량 멸종은 반복적으로 지구의 생활환경을 극적으로 변화시켰고 진화의 경로를 새롭게 설정했다. 이제 이러한 생물학적 위기의 대부분이 대규모 화산 지역의 분출에 의해 촉발되었다는 것이 분명하다. 수 킬로미터 두께의 홍수 현무암은 용암 외에도 이산화황 및 CO2와 같은 기후 활성 가스를 대량으로 방출한 이러한 거대 분출의 범위를 여전히 증거하고 있다.

Karoo 홍수 현무암은 언제 형성됐을까?

이러한 주요 화산 지역 중 하나는 카루 홍수 현무암으로 남아프리카에서 모잠비크까지 산기슭이 펼쳐져 있다. 약 2억 년 전 곤드와나 남부 대륙이 분열하기 시작하면서 두께가 수 킬로미터, 면적이 300만 제곱킬로미터에 달하는 용암층이 형성되었다. 균열 지점에서 약해진 지각을 통해 많은 양의 마그마가 위로 솟아 올랐다.

그러나 Karoo 화산 지방의 메가 분출이 얼마나 오래 지속되었는지는 논쟁의 여지가 있다. 수석 저자인 헬싱키 대학의 아르토 루티넨(Arto Luttinen)은 "이전 날짜는 1억 8300만 ~ 1억 8200만 년 전의 짧은 기간을 나타낸다. 이 시대는 쥐라기 시대의 가장 큰 멸종 사건과 관련이 있지만, 그 이전과 그 이후에 환경 위기가 반복적으로 있었던 이유를 설명하지 못한다"고 말했다.
▲ 녹색선이 대카루(great karoo) 지역
▲ 그레이트 카루(Great Karoo): 그레이트 절벽(Western Cape)의 일부인 Nuweveld Mountains (출처: https://de.wikipedia.org/wiki/Karoo#/media/Datei:Nuweveld_Mountains_(32640358171).jpg)

2천 만년 이상 주기적인 분출

연구를 위해 Luttinen과 그의 팀은 이제 Karoo Basin과 이 화산 지역의 열곡대에서 현무암 샘플을 수집했다. 이 지역은 길이가 약 천 킬로미터이고 모잠비크까지 뻗어 있다. 그들은 화산 활동의 정확한 경로를 재구성하기 위해 이 데이터를 사용하기 위해 이 화산암에 포함된 지르코늄 결정을 우라늄 납 연대 측정에 적용했다.

결과:
이전에 생각했던 것과는 달리 Karoo 화산 지방은 한 번이 아니라 주기적으로 분화했다. 거의 2천만 년 동안 폭력적인 분화가 반복되었다. Luttinen과 그의 동료들은 "1억 8,300만 년 전의 주요 분화 단계는 주로 Karoo와 Kalahari 분지에 국한된 반면, 분화 전후의 단계는 주로 Karoo 열곡대를 따라 확장되었다"고 보고했다.


기후에 영향을 미치는 가스 방출

팀의 계산에 따르면 주기적인 대규모 분출로 약 250만 입방 킬로미터의 용암이 발굴됐으며, 이는 Karoo Basin과 균열 지대를 따라 거의 균등하게 분포돼 있다. 동시에, 이 분출은 12조에서 32조 톤의 CO2와 11조에서 17조 6천억 톤의 이산화황을 방출했을 수 있다. 이것은 Karoo 분출이 약 2억 5천만 년 전 Siberian Traps의 분출보다 훨씬 더 많은 양의 이산화황을 대기로 운반했을 것이라는 것을 의미한다.

이것은 Karoo 분출이 이전에 가정했던 것보다 기후와 생활환경에 훨씬 더 심각한 결과를 초래할 수 있음을 의미한다. "우리의 결과는 카루 지방의 일시적인 마그마티즘이 쥐라기에 반복되는 생물학적 위기에 대한 책임이 있다는 강력한 증거를 제공한다"고 Kuttinen은 말했다.
"큰 화산 지역의 분출로 인한 온실 가스 방출은 오랫동안 지구 기후 변화와 생물권 붕괴의 주요 원인으로 여겨져 왔기 때문이다."

구체적으로 말해서, 반복되는 발병은 약 1억 8,200만 년 전 쥬라기 후기 말에 이미 알려진 멸종 단계로 이어졌을 뿐만 아니라 전후의 기후 및 생물학적 변화를 더욱 심화시킬 수 있었다. 이러한 생물학적 위기는 약 2억 년 전 트라이아스기-쥐라기 경계에서 일어난 대멸종 사건으로부터 회복을 지연시키는 데 도움이 되었을 수 있다.
(Gondwana Research, 2022, doi: 10.1016/j.gr.2022.03.005)
출처: 헬싱키 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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