[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 3부

예전에 사둔 <Geological Field Sketches and Illustrations>를 이번에 열어보니.. 시카포인트가 있었어요. 시카포인트Siccar Point는 <지구의 짧은 역사> pp.57~59 에서 볼 수 있습니다. "지질학자에게 성지가 있다면, 시카포인트Siccar Point가 거기라고 할 수 있다. 스코틀랜드의 에든버러 동쪽 해안에 있는 바위투성이 곶이다. 이곳에서는 수직으로 서 있는 오래된 암석의 침식된 표면 위에 수평으로 사암이 놓여 있다." ------------------------------------- p.151 (b) The structure of bedded rocks can be approximately drawn using blocks. Outline exposure with straight-line segments. Draw the uncomformity as the main structure of the sketch. (c) Add detail to the exposure outline. Draw the most prominent bedding traces. Bed protruding through the uncoformity. Draw detailed geometry on the unconformity.

p.153 (a) Realistic bed widths Draw indistinct bedding traces as discontinous lines. 3D beds can be shown by drawing upper and lower limits. (b) Horizon line gives context. Add major joints. Topography on the upper surface of the bedding plane shown with lineation drawn as short lines. (c) Looking towards 45° Devonan old red sandstone Greywacke bed protrudes into old red sandstone Sandstone beds onlap Silurian slate with thin greywacke beds Silurian greywacke Unconformity

<Geological Field Sketches and Illustrations>에서 시카포인트 일러스트는 수직으로 서 있는 실루리아기 퇴적층을 회색으로 칠하고 데본기의 사암은 핑크색으로 칠해서 시대가 다른 두 지층을 확실하게 구분지어서 보여주고 있어요.

서대문자연사박물관 소식지 2025년 가을호 자연사 속 암석 이야기 제1편 우리는 모두 화성암이다. 이승배 박사(고생물학자, 한국지질자원연구원 책임연구원) 저명한 천문학자인 칼 세이건은 “우리는 별의 찌꺼기로 만들어졌다”고 말했습니다. 실제로 원자번호 3번 리튬부터 26번 철까지는 태양과 같은 항성의 핵융합에 의해, 원자번호 27번 코발트부터 94번 플루토늄에 이르는 무거운 원소들은 초신성 폭발에서 만들어집니다. 약 138억 년 전 빅뱅에서 만들어진 수소와 헬륨을 제외한 우주만물은 모두 별 먼지에 들어 있던 원소의 화학결합으로 만들어진 것이고 지구 또한 예외가 아닙니다. 지구 자체, 지구의 모든 생물을 구성하는 모든 원소는 우주에서 왔고, 그런 의미에서 우리 인간은 모두 외계인인 셈입니다. 이 글은 이러한 생각의 흐름을 지구 규모, 즉 자연사 차원으로 ‘축소’해 보고자 합니다. 45억 6천만 년 전 탄생했을 때 지구의 모습은 지금과 전혀 달랐습니다. 수많은 미행성들이 충돌하는 과정에서 발생한 엄청난 열 때문에 최초의 지구는 완전히 녹아 있었습니다. 이때의 지구를 ‘마그마 바다’라 부릅니다. 지구로 떨어지는 미행성의 수가 줄어들면서 마그마 바다는 점점 식어갔고, 어느 시점에 드디어 뭔가가 만들어지기 시작했습니다. 바로 암석입니다. 그렇다면 최초의 암석은 과연 언제 만들어졌으며, 무엇이었을까요. 현재 지구상에서 가장 오래된 암석은 캐나다에 있는 아카스타 편마암(Acasta Gneiss)으로 약 40억 년 전에 만들어졌다고 알려져 있습니다. 이 암석은 원래 화강암, 현무암과 같은 화성암이었습니다. 마그마의 바다가 식어서 만들어졌으니 최초의 암석이 ‘화성암’이었던 것은 쉽게 이해됩니다. 그런데 지금은 편마암으로 불린다는 것은 암석이 만들어진 이후 여러 차례 높은 열과 압력에 의해 변성작용을 받아 변성암으로 변했다는 뜻입니다.

그렇습니다. 암석은 그 성질과 모습이 변합니다. 지구 최초의 암석은 화성암이었습니다. 마그마가 식으면서 그 마그마 안에서 석명, 장석, 각섬석 등 다양한 광물이 자라나고 그 광물들이 서로 맞닿으며 액체 성분이 빠져나간 단단한 돌덩어리가 바로 화성암입니다. 암석은 단단하지만 가만히 있지 않았습니다. 뜨거운 맨틀이 서서히 대류하며 지각을 움직였습니다. 어디에선가는 마그마가 지표 아래서 굳거나 지표 위로 뿜어져 나오며 새로운 암석을 만들고(화성암), 다른 곳에서는 지하의 암석이 지상으로 솟아오르거나 지표의 암석이 지하로 가라앉아 새로운 암석으로 변하기도 했습니다(변성암). 열과 압력이 충분히 높은 곳에서는 암석이 마그마의 상태로 되돌아갔습니다. 액체인 마그마가 고체인 암석으로 변할 때나 지하의 암석이 얕은 곳으로 상승할 때 수반되는 부피 변화, 또는 대륙이동에 의해 암석이 받는 수평적인 힘, 계절의 온도차 등으로 인해 암석에 균열이나 틈이 생기고 암석은 잘게 부서져 갔습니다. 한편, 흐르는 물이 암석을 깎고(침식), 물과 돌이 반응하여 새로운 광물이 생겨나기도 했습니다(화학적 풍화). 부스러지거나 풍화된 암석의 조각 또는 가루는 물이나 바람에 의해 운반되어 어딘가에 쌓이고 다져져 다시 단단한 암석이 되었습니다(퇴적암). 물과 반응하여 암석에서 녹아 나온 원소나 이온들은 호수나 바닷물에 모였고 화학적으로 결합하여 침전한 결과 새로운 퇴적암이 쌓이기도 했습니다. 이렇게 지구는 태어났을 때부터 끊임없이 변화하고 있습니다. 그래서 지구가 살아있다고도 표현합니다. 극적으로 단순화했지만, 이 설명은 교과서에도 등장하는 지질학의 주요 원리인 판구조론, 암석의 순환, 동일과정설 등을 포함하는 개념입니다. 지금도 이러한 지질학적 과정은 어디선가 천천히 일어나고 있습니다. 인간 수명의 척도에서는 알아차리기 어려울 수 있지만, 화산, 지진, 홍수, 산사태 등의 현상을 통해 알아차리는 분들도 있습니다. 지구의 시간 척도에서 ‘최근’에 생물이 등장해서 지구 환경을 바꾸어 놓았지만, 지구 표면의 끊임없는 변화 원리는 바뀌지 않았습니다. 언제 어디선가 태어난 생물도 죽으면 다시 원소가 되어 다른 암석이나 생물체로 재활용되는 우주의 근본 원리를 벗어나지 않습니다. 이제 인간이 모두 별의 찌꺼기라는 생각의 흐름을 지구 규모로 축소해 봅니다. 지금과 같은 고체 형태 지구의 최초 구성원은 화성암이었고, 화성암으로부터 변성암, 퇴적암들이 만들어졌습니다. 암석에서 추출된 원소들이 강물을 따라 바다로 모여들었고 바다에서 탄생한 생명체의 원료가 되었습니다. 그 생명체들이 진화와 멸종을 거듭하는 중에 인류도 탄생했습니다. 그래서 우리는 모두 화성암입니다.

‘자연사’의 정의는 다양하지만, 서구의 유서 깊은 자연사박물관들이 포괄하는 연구와 전시의 범위를 기준으로 본다면 자연사란 ‘지구의 역사’로 단순화 할 수 있습니다. 영국의 런던자연사박물관, 미국의 스미소니언자연사박물관을 보더라도 생물학뿐만 아니라 지질학, 고생물학, 천문학을 연구하며 암석. 운석, 광물, 화석의 전시에 큰 비중을 할애하고 있습니다. 제가 ‘우리는 모두 화성암’이라는 다소 우스꽝스런 결론을 제시했지만, 이 자연사박물관들은 지구 역사에서 암석과 그 역사의 중요성에 대해 진지하게 생각해 왔음을 알 수 있습니다. 눈에 띠는 다세포 생물이 본격적으로 지구에 등장한 때가 약 6억 년 전이라면, 그 이전 약 40억 년 동안의 지구 역사는 암석과 광물의 역사, 즉 암석과 광물을 통해서만 알아낼 수 있는 자연사입니다. 암석(석기)을 바탕으로 급속히 문명을 발전시켰던 인간이 언제부턴가 암석과 광물을 생소하게 느끼게 되었고, 학생들은 지구과학을 기피하게 되었습니다. 암석과 광물은 우리 주변 어디에서나 있고, 여전히 거의 모든 자원의 원천이며, 예쁜 것, 아주 오래되거나 신비로운 것들이 많습니다. 어려운 공룡의 학명을 외우는 어린이들을 보면, 무언가에 익숙해지면 더 깊이 알고 싶어지고 좋아하게 되고 더 많은 궁금증을 품게 된다는 것을 알 수 있습니다. 많은 암석과 광물에는 저마다의 길고 신비로운 이야기를 품고 있습니다. 독자들께서 서대문자연사박물관에 오셨을 때 지구의 모든 것이 존재하게 된 근원인 암석과 광물들에게 한 번의 눈길을 더 주시기를 기대합니다. 필자 소개/ 이승배 박사(고생물학자, 한국지질자원연구원 책임연구원) 서울대학교에서 우리나라에서 최초로 발견한 화석을 포함하여 스타일로포라 극피동물 연구로 석사학위, 우리나라 후기 캄브리아기 삼엽충 연구로 박사학위를 취득하였다. 국립과천과학관 연구사로 자연사관 전시.교육을 담당한 바 있다. 이후 한국지질자원연구원 지질연구센터에서 김포-인천 지역 지질조사를 통해 지질도를 발간하였고, 동 연구원 지질박물관으로 자리를 옮겨 지질박물관장을 역임한 바 있다. 지금도 지질박물관에서 전시 업무 외에 느리지만 우리나라 삼엽충과 극피동물을 연구 중이며, 그들이 묻혀 있는 전기 고생대 퇴적층에 대한 연구에도 참여하고 있다. 저서로는 <우리 땅 돌 이야기>(2020, 나무나무), <한국의 지질유산: 삼엽충>(2024, 한국지질자원연구원)이 있다.

*지질박물관에 전시된 암석의 순환/ 서대문자연사박물관 소식지 초기에 지각이 형성되면서 지구 내부에 녹아 있던 물질(마그마)이 냉각, 고결(결정화작용)되어 화성암이 형성되었고, 지각물질이 풍화, 침식, 운반, 퇴적되어 만들어진 퇴적물이 교결, 압축(암석화작용)되어 퇴적암이 만들어졌다. 그리고 열과 압력의 작용(변성작용)은 기존의 암석이 가지고 있던 본래의 성질을 변화시켜 새로운 성질을 가진 변성암을 형성하게 하였다. 지구상의 모든 암석들은 살아 있는 지구의 에너지에 의해 지금도 끊임없이 서로의 영역을 넘나 들면서 순환하고 있으며 이를 가리켜 ‘암석의 순환’이라 한다. All the rocks of the Earth are being recycled continuously, crossing the boundaries between the three main rock classes; igneous, metamorphic and sedimentary rocks. This processes is called the rock cycle and is driven by the Earth’s energy.

좋은 글 잘 읽었습니다. 암석과 광물이 인류 문명뿐만 아니라 지구 생명의 기원이라는 사실을 되새기게 해주네요.

이승배 박사님께서 '우리는 모두 화성암'이라는 구절이 우스꽝스러운 결론이라고 말씀하셨지만 저는 홍루몽에 나오는 돌 이야기가 떠올랐어요. 남자 주인공이 원래 신통한 능력을 가진 돌이었는데 인간세계로 내려와 이것 저것 겪어보고 다시 돌로 돌아가는 설정이 있거든요.

아, 맞아요. <홍루몽> 재밌었는데! 하늘을 수선하는 데 선택받지 못했던 돌이 보옥이었죠 아마. 스님이랑 도사님이 도입부를 열어주던 귀여운 석두기 스토리가 생각나네요. 비록 결말은 다들 기구하게 끝나지만…