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화산폭발설

화산 폭발설

공룡의 절멸에 관한 얘기를 할 때면
흔히 운석 충돌의 증거로 이리듐(iridium)을 제시한다.

이리듐은 백금족의 원소이기 때문에 질량이 커서 지구 형성 초기에 지하 심부로 가라앉아 지각에서는 거의 발견되지 않고 주로 운석에 많이 포함되어 있다.

하지만 화산 활동으로 인해 지하 심부에 존재하던 이리듐이 지각으로 올라올 수도 있다. 이처럼 K-T 경계에서 발견되는 이리듐이 지구 내부에서 온 것이라고 하는 설이 화산 폭발설이다.

모든 지질사에서 가장 큰 절멸 사건이었던 페름기 말에도 대규모의 화산 분출이 있었다. 화산 분출의 증거로는 비슷한 시기에 형성된 화산 분출 대지인 시베리안 트랩(Siberian Trap)을 들 수 있다. 시베리안 트랩은 그 면적이 4백만km² 이고, 부피만도 23백만km³ 에 달한다. 분출된 용암은 지구 전체를 6m 깊이로 뒤덮을 수 있는 엄청난 양이었다. 이 시베리안 트랩의 분출 사건은 2억 5천만년 전의 P-T 경계에 일어나 그 뒤로 약 백만 년 동안이나 강렬하게 분출되었다. 그런데 이와 유사한 사건이 백악기 말에도 있었다. 인도 서부의 50만km 를 덮고 있는 데칸 트랩(Deccan Trap)이다. 데칸 트랩은 약 6500만 년 전의 화성 활동으로 대량의 현무암 용암이 분출되어 형성된 대지이다. 이 화산 활동은 백악기 말에 시작하여 신생대 초까지 거의 백만 년 동안이나 지속되었다. 아마 이 정도 규모의 화산 활동이라면 화산재와 연무(aerosol)가 충분히 성층권까지 도달했을 것으로 생각된다. 이렇게 상승한 연무와 화산재들은 아주 가볍기 때문에 오랜 시간 공기 중에 머무를 수 있어서 지구적인 기후에도 영향을 미친다. 태양 빛을 차단해서 기온을 떨어뜨리거나 산성비를 내리게 한다. 또한 화산 폭발로 인해 생긴 망간, 코발트와 같은 미량 원소가 공룡들의 생식 계통에 질병을 일으킬 수도 있다.

그렇다면 이런 대량 분출은 왜 일어난 것일까? 그에 대한 원인으로 생각되는 것이 플룸 구조운동(plume tectonics)이다. 어떤 경우에 가끔 지구의 핵과 맨틀의 경계에서 깃털(plume) 모양으로 지표를 향해서 열을 거대한 진동으로 상승시킨다. 그것이 표면에 도달함에 따라 머리 부분은 직경 1000km에 두께 100km가 되는 현무암 마그마로 발달해 지각을 녹이고, 지각을 침투하는 플룸은 지표를 뒤덮을 수백~수천의 현무암을 쏟아내는 막대한 화산 분출을 일으킨다. 지난 2억 5천만 년 가운데 거대한 플룸 분출은 8번 있었는데, 마지막 분출은 옐로스톤(Yellowstone)의 플룸 분출이다. 최근에는 대량 분출이 운석 충돌의 여파로 일어났다고 하는 주장이 있다. 실제로 백악기 말에 유카탄 반도에 떨어진 운석은 지름이 100km 이상 되는 운석 구덩이를 형성했다. 이때 칙술룹 운석구덩이를 형성하고 해방된 에너지는 지진 규모 M(magnitude)으로 말하면 10을 훨씬 넘었다. 이 에너지는 표면의 파동으로 전파되어 칙술룹의 반대편으로 전달되어 가서, 어쩌면 그것이 지각 아래에 응집해 있는 플룸을 자극해 분출시켰는지도 모른다.

지금까지 밝혀진 바에 따르면 운석 충돌과 대량 분출은 거의 동시성을 지닌다. 하지만 분출이 대격변의 필수 원인이 되는 것은 아니다. 1883년 크라카타우(Krakatau) 섬의 분출은 그 섬의 모든 생명을 파괴했고 주위 수백 마일의 생태계를 심하게 훼손했지만, 그 생태계는 지질학적으로 보잘것없는 시간인 100년 만에 완벽하게 복원되었다. 또한 7만 5천년 전에 일어난 훨씬 더 큰 토바(Toba) 분출에서는 생물학적인 흔적이 발견되지 않는다. 물론 대량 분출 그 자체만으로 대량 절멸이 일어났는지 단정짓기는 힘들다. 하지만 그럼에도 백악기 말에 일어난 대량 분출은 운석 충돌과 더불어 대량 절멸에 큰 영향을 끼친 것으로 여겨지고 있다.

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