[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 2부

“ 지각은 화강암과 현무암, 맨틀은 감람암으로 구성 이와 같이 지진파 연구로 밝혀진 지구의 3개 층들은 각각 어떤 물질들로 구성되어 있을까? 지각의 경우 대륙과 바닷물 아래 지각을 구성하는 물질이 각각 다르다. 대륙의 경우 최상층은 대부분 토양, 식물, 모래로 덮여 있지만, 조금만 깊이 들어가 보면 대체로 '기반암'으로 불리는 단단한 암석층이 나타난다. 대륙을 구성하는 기반암은 매우 다양하지만 화강암에 가까운 암석이 가장 많다. 대륙을 구성하는 물질의 평균적인 특성은 화강암과 유사하다고 해도 크게 틀리지 않을 것이다. 대륙 지각에 비해 바다 아래 지각은 직접적으로 볼 수 없기 때문에 상상하기 어렵다. 일단 바다 아래 지각의 최상층은 강물과 대기, 그리고 생물의 사체에서 기원한 퇴적물로 주로 구성되어 있다. 퇴적물을 뚫고 들어가면 딱딱한 암석층이 나타나는데 이 암석층은 대륙을 구성하는 화강암과는 확연히 구분되는 현무암질임이 밝혀져 있다. 현무암은 제주도 현무암을 연상하면 이해가 쉬울 것이다. 대륙 지각을 구성하는 암석과 해양 지각을 구성하는 암석이 서로 다른 것은 기원이 다르기 때문이다. .... 우리가 경험하는 지구의 표면이 지각에 해당하는데 사실 지각은 지구 전체에서 차지하는 비중이 1% 미만으로 그 비중이 매우 낮다. 맨틀은 부피로 보면 지구의 84%, 질량으로 계산하면 60%를 차지하고 있어 그 비중이 가장 높다. 핵은 부피로는 약 15% 정도인데 질량으로 따지면 약 39%를 차지한다. 단순한 숫자들로만 봐도 맨틀에 비해 핵이 훨씬 무거운 물질로 구성되어 있음을 알 수 있을 것이다. 실제로 외핵은 대부분의 철과 약간의 니켈로 구성된 액체 금속이다. 지각은 맨틀보다 평균 질량이 낮기 때문에 지각 -> 맨틀 -> 핵으로 갈수록 질량이 커진다는 사실을 확인할 수 있다. 지구 내부로 갈수록 밀도가 커진다는 것은 지구의 삼중 구조가 안정적임을 의미한다. 바깥에 더 무거운 것이 있다면 지구는 붕괴될지도 모른다. 우리는 지구의 가장 바깥 부분만을 직접적으로 경험할 수 있을 뿐이다. 우리는 대부분 육지 위에서 살며 공기를 호흡하고 바다의 영향을 받는다. 그런데 지구 깊은 곳에 있는 맨틀과 핵은 대체 우리 삶에 어떤 영향을 미치고 있는 것일까? 지각-맨틀-핵의 구조가 보여주는 지구의 모습은 기본적으로 정적이다. 그러면 표면에서 경험하는 지각, 바다, 대기 모두가 맨틀이나 핵과 무관한 것일까? 실제 지구의 안에서는 우리가 보고 경험할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 일들이 일어나고 있으며, 이런 일들은 우리가 살고 있는 바깥 환경과도 밀접하게 연결되어 있다. 이 책에서 논하고자 하는 '판구조'는 지구가 정적이 아니라 역동적으로 순환하고 있음을 보여주는 구조이다. 판구조론은 지구의 안과 밖의 상호작용에 대한 이론이다. 지구에 대한 역동적인 모델인 판구조론은 대륙이동설로부터 잉태되기 시작했다. ”

“ 19억 년의 역사가 내 발밑에 분당 율동공원 편마암 ... 어머니 댁에서 낮은 산등성이를 하나 넘으면 큰 호수가 있는 율동공원이다. 조각공원도 있고 놀이터도 있어 아이들과 산책하거나 놀면서 시간을 보내기 적당하다. 그런데 산등성이를 넘어 공원으로 가는 길에는 바위가 없다. 소위 전형적인 흙산이다. 근처의 관악산은 웅장한 바위를 드러내고 있는데, 율동공원 주변의 청계산이나 바라산마저 큰 바위를 보기 힘든 흙산이다. 왜 그 흔한 바위가 많지 않을까? ... 어머니 댁에 온지 며칠째 되던 날, 공원에서 시간을 보내다가 흙산인 이유를 알게 되었다. 호수로 유입되는 냇물가의 길을 따라가다가 냇물 건너편에 드러난 바위를 볼 수 있었는데, 이 이름 없는 산을 이루고 있는 암석은 바로 편마암이었다. 편마암은 마치 얼룩말 무늬처럼 밝은 띠와 어두운 띠가 번갈아 그려진 듯 한 줄무늬를 띤다. 띠의 두께는 수밀리미터에서 수센티미터로도 다양하다. 자세히 보면 어두운 띠에는 반짝이는 검은 점들도 많이 박혀 있다. 흰색 띠를 이루는 광물들은 왕소금처럼 굵직굵직하다. ”

“ 여기서 잠깐 앞으로 계속 등장할 단어 하나를 소개하겠다. 어디서 떨어져 나온 돌이나 굴러다니는 하천의 자갈이 아니라 율동공원 냇가의 바위처럼 원래 자기 자리를 지키고 있으며 지하 깊은 곳에서부터 연장되어 지표로 노출된 암반을 노두露頭, outcrop라 한다. 산봉우리의 거대한 바위들, 파도에 깎인 해안의 바위절벽 등은 자연적인 노두의 예이고, 도로공사 때 산이 깎이며 드러난 바위들은 인공적인 노두의 예이다. 흙산 중턱에 덩그러니 놓여 있는 큰 바위의 경우 노두와 구별하기 어려울 때도 있으나, 크기와 상관없이 원래 자리에서 떨어져나온 돌은 노두가 아니다. 노두가 아닌 암석은 현재 그 위치가 겪어온 지질 역사에 대해 말해주지 못한다. 그래서 지질학자들은 예쁜 바위가 아닌 노두를 찾아다닌다. ”

“ 편마암gneiss이란 변성암變成岩의 일종으로서, 기존의 암석이 십수~수십 킬로미터 지하 깊은 곳의 높은 온도와 압력을 받은 결과 암석을 이루던 광물들의 성질이 변해서 흰색 광물띠와 어두운 색 또는 검은색 광물 띠로 분리된 암석이다. 편마암 중에서도 밝고 어두운 띠들이 뚜렷한 암석을 호상편마암縞狀片麻岩, banded gneiss이라 부른다. '호縞'는 비단, 주름비단, 흰색이라는 뜻의 한자이며, 중국어로는 흰 견직, 얼룩줄무늬라는 뜻을 가지고 있다고 한다. 즉 호상편마암은 얼룩줄무늬 편마암으로 이해할 수 있다. 변성되기 전, 즉 편마암으로 변하기 전에 원래 무슨 돌이었는지 알기는 어려우나, 얼룩줄무늬가 뚜렷한 호상편마암의 경우 모래와 고운 진흙이 섞인 퇴적암이었을 것으로 추측할 수 있다. 아주 단순하게 설명하면 좀 더 굵은 모래 성분이 흰 띠로, 고운 진흙 성분이 어두운 띠로 성질이 변하여 새로운 암석이 만들어진 것이다. 등산 붐이 일어난 지 꽤 많은 시간이 흘렀지만, 자연 상태의 호상편마암을 산에서 직접 본 사람은 많지 않을 것 같다. 아니면 기억을 못하거나. 우선 유명한 산을 이루는 바위는 화강암인 경우가 많다. 설악산, 북한산, 속리산, 월악산, 월출산 등 화강암 산에는 넓고 밝은 색의 암반이 노출되어 있는 게 특징이다. 항상 그렇지는 않지만 마그마가 지하에서 식어 형성된 치밀한 암석인 화강암은 풍화에 강한 편이라 대개 암반 형태로 노출된다. 화강암을 역사적으로 건물 외장재로 많이 쓰는 걸 봐도 암석의 성질을 짐작할 수 있다. ”