#0

지질학은 3번 정도 하면 기본단계는 된다. 보통사람은 모르는 단계에서 지금 공부하는 것이 기본단계이고 다음 단계는 어렵다. 기본단계는 물리학은 5년, 브레인은 7년, 지질학은 1년이면 된다.

안동에 가면 ‘암산유원지’를 꼭 들러봐야 한다. ‘경상누층군’을 리얼하게 볼 수 있다. 경상누층군을 통째로 볼 수 있는 데가 또 있다. ‘태종대’이다. 지층에 바위가 없으면 경상누층군이다. 경상도 어디든지 지층단면을 보면 지층이 시루떡처럼 되어 있는데, 가운데 돌이 없다. 형태가 충청도와는 완전히 다르다.

지난 시간 요약하면, 중탄산염과 지구의 해양. hematite, gibbsite, goethite는 토양의 색깔을 결정한다. 알루미늄 토양에 비가 내리는 토양산성화, 포항제철 공식, 2가철은 물에 녹고, 3가철은 물에 녹지 않는다. 지구초기 바다는 2가철이 녹아 들어가 산화철로 가는 것을 BIF(Banded Iron Formation)라고 한다. 여러 광물이 마그마를 만났을 때, 토양의 기본식, 정장석이 백운모로 바뀔 수 있는 것, K는 바다로 들어가 식물에 쓰인다. 식물의 기공을 열 때 K농도로 조절한다. CH는 석탄이다. CHO는 유기물이다. 산소가 적게 들어가는 식이 숯가마이다. 숯가마에 입구를 막아 산소공급을 막아서 숯(C)을 만든다. ‘생명은 이산화탄소’ 공식, 지질학 10단계는 큰 이야기이다. 지구 45억년에서 20억년에 철2가에 의해 바다에서 일어나는 것이 BIF, 20억년 이후 철3가에 의해 대기에서 일어나는 것이 red rock으로 대기 중에 광물이 산화된 것이다. Red rock은 붉은사암이라고 한다. Snow ball earth기억하라. 지구전체에 카본이 0.1% 밖에 안 된다는 것이다. 카본은 90%가 석회암 형태로 있다.

#1

오늘 강의는 한반도 지층이다. 이 다이아그램은 그냥 암기하면 된다. 그릴 수 있는 순간이 되면 자동차 타고 다니면서 바깥을 보는 버릇이 생길 것이다. 25억년 동안 한반도의 속살을 본다. 1920년부터 지금까지 100년간 연구된 지질학자들의 숙원 사업이다. 지질연구소 프로젝트가 한반도의 지질도를 그리는 것이다.

신생대, 중생대, 고생대, 여기까지는 대부분 안다. 한반도 지층은 25억년이니 더 들어가야 한다. 원생대까지 들어간다. 20억년이니 지구역사 절반이다. 지구역사 45억년에, 명왕대가 40억년까지, 25억년까지 시생대, 원생대는 5억4천년까지, 이후 고생대, 중생대, 신생대이다. 기간을 기억해야 한다. 시생대, 원생대, 현생대(고생대, 중생대, 신생대)이다. 시생은 생명의 시작이다. 원생은 멀리 있는 생명체, 현생은 우리 눈에 드러나는 생명체이다. 원생대는 신원생대, 중원생대, 고원생대로 나뉜다.

도표를 그리는 이유는 이것 밖에 없어서이다. 온갖 설명 늘어놓을 필요 없다. 설명하지 말고 그려라. 그림보다 완벽한 설명이 없다. 인문학에서는 장황하게 설명을 한다. 설명은 영원히 반복된다. 도표를 안 그리고 수식을 안 쓰기에 학문이 끝이 없다. 그리면 끝난다. 학문은 끝이 있다.

이제 도표를 채워 넣으면 된다. 연도까지 채워 놓으면 기본 품새가 다 되어 뭐든지 할 수 있다. 못 채워 넣으면 세종대왕을 고구려 시대 왕으로 알고 역사공부하는 것이다. 그러면 공부하면 할수록 헷갈려서 무너진다.

신생대는 3기와 4기로 나뉜다. 신생대는 팔레오세, 에오세, 올리고세, 마이오세, 플라오세, 플라이스토세, 홀로세이다. 팔리오세~올리고세까지는 중생대 연장선이다. 마이오세부터는 지구상 우리가 보는 모든 동물의 기본 패턴이 만들어진다. 250만년부터 지금까지는 빙하가 메인이다. 올리고세부터 빙하가 시작되면서 지구가 급격히 식는다. 지금이 극단적 빙하기이다. 극단적 빙하기 속에서 지금은 홀로세 간빙기에 속해 있다. 간빙기에서 1만년 지났는데, EEM 간빙기가 언제 끝났는가를 보고, 70-80년도 학자들은 빙하기를 걱정하였다. 그런데 휴먼팩터로 온도가 위로 치 솟는다. 모든 지구과학에서 10시간 공부가 허용된다면, 시대구분과 연도공부에 5시간을 쓸 것이다. 이것이 확립 안 되면 모든 이야기가 말짱 꽝이다. 연도를 모르고 역사를 공부할 수 없다.

중생대는 백악기가 가장 길다. 트라이아스기, 쥐라기, 백악기로 나뉜다. 고생대 중 가장 짧은 기는 실루아기, 가장 긴 기는 석탄기이다. 캄브리아기, 오르도비스기 이름은 웨일즈 지방에서 온 말이다. 세드윅과 머치슨이 웨일즈 지방 사람이다. 캄브리아기, 오르도비스기, 실루리아기, 데본기, 석탄기, 페름기로 나뉜다. 페름은 러시아 우랄지역의 도시 이름이다.

신원생대는 토니아기, 크리오제니기, 에디아카라기이다. 크리오제니는 극저온이라는 말이다. 에디아카라는 호주 플린더스 산맥 북쪽의 사암언덕이다. 최초로 다세포생명체 화석이 발견된 곳이다. 이것을 에디아카라 동물군이라고 한다. 캄브리아기 생물 대폭발과 직접 연계는 안 되고 멸종된 것으로 본다. 지금 우리가 보는 10개 동물문은 해면동물, 강장동물, 편형동물, 선형동물, 윤형동물, 환형동물, 절지동물, 연체동물, 극피동물, 척색동물이다.

연대를 집어넣어야 한다. 고원생대는 25억년전, 중원생대는 16억년전, 고원생대는 9억년으로 고생대부터 지금까지의 대략 2배 길이다. 신원생대는 10억년전, 크리오제니기는 8.5억년전, 에디아카라는 6.4억년전, 캄브리아기는 5.4억년전, 오르도비스기는 4.8억년전, 실루리아기는 4.4억년전, 데본기는 4.2억년전, 석탄기는 3.6억년전, 페름기는 2.4억년전이다.

캄브리아기는 삼엽충, 완족류, 무악어류가 대표종이다. 오르도비스기는 악구류가 시작한다. 실루아기는 최초로 육상식물이 나온다. 데본기는 물고기의 시대, 멸종한 판피어류가 있다. 또한 데본기에 조초산호가 등장하였다. 지구에 산호섬이 최초로 생겼다. 석탄기는 양서류가 번성했다. 이 때 양서류는 개만하였다. 심지어 3m 짜리도 있다. 석탄기 초는 고온다습하였고, 석탄기 말 3억 년 전 남극 중심으로 가장 강한 빙하가 시작된다. 빙하기 있기 전 고온다습하여 양치식물이 30m까지 컸다. 그 나무가 매몰되어 분해 안 되어 석탄이 되었다. 그래서 대기 중 이산화탄소가 갑자기 사라져서 빙하가 닥쳤다. 석탄기를 이해하면 지금 지구온난화는 금방 이해된다. 페름기는 건조해져서 파충류가 번성하였는데 대표가 반룡류이다. 페름기는 러시아 황제가 영국 지질학자 머치슨에게 우랄산맥 지질 조사해달라고 의뢰해서 우랄산맥 서쪽에 있는 페름시 부근에 잘 발달된 지층을 페름계라고 부른 데서 연유한다. 또한 페름기에는 시베리아 현무암 범람으로 고생대가 끝난다.

트라이아스기는 2.5억년전으로 대륙성 기후이다. 페름기에서 트라이아스기 넘어갈 때 판게아가 형성된다. 북쪽에 로렌시아, 남쪽에 곤도와나가 결합된다. 페름기에서 트라이아스기 넘어갈 때 대표적 조산운동이 바리스칸 조산운동으로 로렌시아와 곤도와나 대륙의 충돌로 생긴다. 지구상 3대 조산운동이 칼레도니아 조산운동, 바리스칸 조산운동, 히말라야-알프스 조산운동이다. 히말라야-알프스 조산운동은 신생대에 일어났다. 칼레도니아 조산운동은 고생대 초기 발티카와 로렌시아가 충돌할 때 일어난다. 고생대에서 중생대 분기점은 시베리아 현무암범람이다. 쥐라기는 2억년전, 백악기는 1.4억년전, 3기는 6천6백만년전, 4기는 2천3백만년전이다.

#2

다음은 한반도 지도를 그려본다. 만만치 않다. 세계지도만큼 어렵다. 백두산에서 두만강으로, 서해안으로 평남분지, 황해도 옹진반도, 임진강, 서울, 태안반도, 호남지방, 완도, 부산 다대포까지 간다. 10시간 공부하지 말고 10분 훈련하라. 지도를 그려봐야 한다. 북한면적이 남한보다 크지만 그리다보면 남한이 커진다. 두만강 쪽을 높이지 않아서이다. 동해안쪽으로 내려가다가 허리를 잘록하게 하는 원산, 강원도에서 꺽여서 내려와서 남해안과 만난다. 지도는 고등학생, 대학생 때 잘 그린다. 브레인 공간지각이 그때 발달하기 때문이다. 공부를 많이 해도 70대 되면 잘 못 그린다.

도표와 지도를 같이 놓고 본다. 기반암은 고원생대에 만들어진다. 가장 오래된 것이 토나라이트가 25억년전 고원생대이다. 한반도 땅 덩어리를 북부지괴, 중부지괴, 남부지괴로 나눈다. 북부지괴 기반암을 낭림육괴라고 한다. 중부지괴 기반암을 경기육괴 또는 경기변성암 복합체라고 부른다. 남부지괴 기반암은 영남육괴이다.

지도에서 보면 위에서부터 두만강대, 관모육괴, 마천령대, 낭림육괴, 임진강대이다. 논란이 있는 부위가 1920년대 일본학자가 부르던 옥천대(옥천지향사)인데, 지금은 충청분지, 태백산분지로 나뉜다. 태백산분지가 남중국지괴에 속하는지 북중국지괴에 속하는지가 핵심이슈이다. 태백산분지에 석회암이 나오니 옛날 바다 밑이라는 말이다. 그리고 또 석회암이 나오는 곳이 북쪽의 평남분지이다. 그래서 북중국이냐, 남중국이냐가 논란이 된다.

경상도가 속한 땅은 절개지가 모두 판으로 되어 있는데, 유명한 경상분지이다. 공룡발자국, 익룡발자국이 나온다. 중생대 백악기에 경상분지에 1억년 걸쳐 퇴적된 지층을 부르는 이름이 경상누층군이다. 층군은 지층이 여러 개 쌓인 것이고, 여러 세대 걸쳐 쌓여 있으면 누층군이다.

평남분지는 석회암 탄광을 캐면서 지질학이 발전했다. 평남분지는 조선계와 평안계 지층이 있는데, 남한에도 발견되는 것이 태백산분지이다. 영월, 제천, 시멘트 광산이 많은 곳이다. 이쪽을 가면 산의 절개지를 보라. 조선계는 석회암이고, 평안계는 석탄이다. 그래서 평남분지와 태박산분지의 지층간의 연계성이 주목이 됐는데, 한반도 만들어지는 것과 관계된다.

경상분지와 옥천대를 제외한 나머지 부분이 기반암인 영남육괴이다. 영남육괴, 경기육괴, 낭림육괴가 25억년 전~ 20억년 전 사이에 생긴 화강편마암이다. 변성된 것인데, 기본적으로 편마암이다. 대표적인 것이 지리산이다. 북한산, 설악산, 금강산은 화강암인데, 소백산, 태백산, 지리산은 편마암이다.

지층을 하나씩 올라가보면 신원생대는 논쟁이 있다. 캄브리아기 중기부터 오르도비스기 중기까지에 북부지괴와 남부지괴에 지층이 출현한다. 조선계 지층이다. 조선계는 석회암이다. 이암, 사암, 석회암이 3번 교대가 되었다고 나온다. 유니크하게 평남분지와 태백산분지에서 나타난다. 다음은 석탄기 말기부터 북부지괴와 남부지괴에 평안계가 출현했다. 평안계는 석탄이다. 중부지방은 왜 없는가? 신원생대에 있다고 한다.

평안계와 조선계 사이는 ‘중기고생대 대결층’이라고 한다. 한반도 지층의 유니크한 특징이다. 왜 그럴까? 요 시기에 한반도가 아직 안 만들어졌다. 곤도와나 대륙에서 아발로니아 대륙이 먼저 떨어져 나간다. 그러면 레익해가 생긴다. 다시 세 덩어리가 떨어져 나가면 터키, 이란, 티벳이 된다. 이 세 개를 킴메리아라고 하고, 새로 생긴 바다를 ‘네오-테티스해’라고 한다. 북중국이 4억5천만년전 떨어져 나가 북상한다. 3억8천만년전에 남중국이 떨어져 나가 후발로 북상한다. 이동하는 과정에 대륙이 바다가 살랑살랑거리는 얕은 대륙이라 지층이 씻겨 나간 것이다. 상부가 씻겨져서 지층이 쌓일 틈이 없다. 대륙이 이사중인 기간이기 때문이다.

2억3천만년전에 남중국과 북중국이 충돌했다는 말은 1천만년 전후를 같이 봐야 한다. 가까와지면서 변동이 일어났다는 말이다. 여기서 일어나는 지각변동, 충돌하고 있는 사건을 송림조산운동이라고 한다. 송림조산운동은 한반도가 생성된 충격의 여파이다. 트라이아스기에 생기는 지층이 북부지괴에는 대동계, 중부지괴에는 남포층군, 김포층군, 남부지괴에는 반송층군이라고 부른다.

다음으로 갭을 두고 중요한 트라이아스기 말 ~ 쥐라기 중반까지 조산운동이 일어나 형성된 지층이 북부지괴와 중부지괴는 자성층군, 남부지괴는 묘곡층군이라고 한다. 다음으로 갭을 두고 백악기에 걸쳐 북부지괴에 나타나는 대보누층군, 중부지괴와 남부지괴에 나타나는 경상누층군이 있다. 다음으로 갭을 두고 신생대 3기 후반부에 나타나는 것이 경동요곡이다.

평안도 쪽에 대동계 위에 대보누층군이 생기는데 이 사이에 엄청난 지각변동이 있다는 것을 찾아냈다. 쥐라기 후반부에 일어난 화산활동을 ‘대보조산운동’이라고 한다. 길 가다 보는 화강암의 70%가 이때 만들어졌다. 설악산, 금강산, 북한산이 이 때 1억 7천만 년 전에 만들어졌다.

중부지방의 기반지층이 경기육괴이다. 1억7천만 년 전에 화강암이 올라오다가 굳거나 분출해서 밖으로 나온다. 화강암은 ‘석영+장석+운모’로 되어 있어 빗물에 장석이 녹아나오므로 가운데가 움푹하게 침식된다. 그 침식된 가장자리 솟아 있는 부위가 북한산, 관악산이 되고, 가운데 파여서 편마암이 드러난 자리에 서울시가 들어서 있다.

3번째 변동은 백악기 9천만 년 전부터 신생대 팔레오세까지 들어온 불국사변동이다. 마그마가 강입해 들어간 것으로 대표적인 것이 경주남산, 월악산이다. 우리나라 화강암은 대보조산운동에서 70%, 불국사변동에서 30%가 만들어졌다.

중부지방은 어떻게 된 것인가? 대결층 안에 고생대 오르도비스기, 실루리아기, 데본기 안에 형성된 지층이 상서리층군, 곡성층군, 임진태안층군이다. 이 화산작용을 일부 학자들이 부르는 이름이 옥천조산운동이다.

다음은 신생대 3기, 특히 4기에 걸쳐서 일어나는 마그마작용으로 백두산, 을릉도, 철원, 포항, 제주도다 생겼다. 제주도는 120만 년 전에 바다 밑에 있었다. 올라오다가 20만 년 전에 한라산이 불거지고, 5천 년 전에 성산일출봉이 생기고 송악이 생겼다.

중학교 때부터 자연에 대해서 가장 알고 싶은 것이 “저 산이 어떻게 만들어졌는가?” 궁금했다. 한반도가 70%가 산이다. 전라도 순창까지 가는데도 터널이 많다. 우리나라는 산악지역이다; 한반도 태어나면 내 주변에 있는 산이 어떻게 생겼는지를 설명 못하면 아무리 철학이나 생물학을 많이 해도 지식인이 아니다. 산이 어떻게 생겼다고 가르쳐 주는 지형학 교과서가 제대로 없다. 산맥이 어떻게 만들어졌는가는 간단한 질문이 아니다. 전 세계 산맥이 만들어지는 양상이 다 다르다. 습곡산맥이 있고 조산운동이 있는데, 한반도는 조산운동이 아니고, 경동요곡에 의해서이다. 동은 움직일 동자이다. 판이 기울어지는 것이다. 이렇게 되는 것이 전 지구적으로 많지 않다.

자연을 볼 때, 여러분이 생각하는 것보다 10배 더 중요한 현상이 있는데, 강이다. 우리나라 사람은 강을 한강과 낙동강, 한강범람, 상수원보호 정도로 생각하는데, 한반도에 호모 사피엔스가 들어 온 것은 4만 년 전이다. 강이 왜 중요할까? 강은 인간이 살 평지를 만들어준다. 강은 따로 공부해야 환다. 마을을 보면 손바닥 만한 평지이다. 이 평지를 누가 만들어주는가? 산간지방의 평탄면인데 강이 만들어준다. 강을 모르면 인문지리학을 할 수 없다. 경주는 지질학적으로 낙동강 지류가 만든 선상지이다. 남쪽 대부분 도시는 분지에 있는 것이다. 충청분지, 태백산분지, 경상분지이다. 분지는 깍아내어야 만들어진다. 누가 깍아주는가? 강이다. 강은 폭이 1Km도 안되는데? 아마존 항공사진을 보면 아마존 강은 구불구불하게 흐른다. 유역이 한반도 20배이다. 처음에는 강이 높낮이에 의해 직류가 생긴다. 조그만 변동에 의해 곡류가 생기면, 흐르는 바깥쪽은 속도가 빨라져서 점점 깍아낸다. 우리 인간이 거주하는 면적의 대부분은 강이라는 유수흐름이 만들어준다. 강이 둘러가면서 깍아내다가 서로 만나면 다시 직류로 흐르는데, 이때 끊어져서 남게 된 곳을 ‘우각호’라고 한다. 우각호 물이 마르면 ‘구하도’라고 한다. 한반도에 강이 흘렀던 흔적인 구하도가 409개이다. 엄청난 면적이다. 우리가 사는 주거지의 20-30%는 강물이 만든 선물이다. 10분만 들어도 알만한 내용인데, 60되어도 모르고 산다. 마을이 들어서 있는 곡류핵이 전세계 깔려 있다. 곡류가 깍아내다가 단단한 바위를 만나면, 위에는 단단하고 밑에는 무르면, 밑을 파 버린다. 그러면 natural bridge 가 된다. 우리나라에도 있다. 3억 년 전에 있었던 사건으로 강원도 태백시의 ‘구문소’이다. 황지천이 구부러져 흐르면서 3억년 동안 굴을 파 버렸다. 강이 산맥을 만들어준다.

내가 사는 한반도 땅이 어떻게 만들어졌는지를 보여주는 파워풀 한 도표이다. 낭림육괴, 경기육괴, 영남육괴는 25억년-22억년전, 고원생대에 만들어졌고, 그 사이에 도표에 있는 모든 현상이 일어난다. 고생대 대표적 지층인 북부와 남부지괴의 조선계는 석회암이니 당시 바다 밑이었다는 것이고, 평안계는 석탄층이다. 중부지괴에는 옥천조산운동으로 상서리층군, 곡성층군, 임진태안층군이 만들어졌다. 다음은 남중국과 북중국이 충돌한 여파로 마그마작용인 송림조산운동, 대보조산운동, 불국사변동이 일어난다. 산맥을 만든 것은 신생대 중 마이오세 2500만 년 전쯤 경동요곡이다. 다음으로 100만년-50만년 사이에 국부적 마그마 작용이 일어난 곳이 길주명천, 영일만, 한탄강, 을릉도이다. 그리고 최근 1만년 사이에는 백두산이 있었다. 성산일출봉과 한라산 백록담은 5000년 밖에 안 되었다. 

#3

서울시가 어떻게 만들어졌는가 대표적으로 보여준다. 기반지층이 먼저 있고, 밑으로 마그마가 올라온다. 원생대 퇴적지층의 변성암인 편마암을 뚫고 화강암이 올라온다. 화강암의 밀도가 2.6g/cm3으로 가볍기 때문이다. 주변의 암석보다 가벼워 떠 오르는데, 얼마나 올라오는가? ‘50m/100만년’이다. 2천만년이면 1000m이다. 가만히 내버려 두어도 2000만년 지나면 북한산 높이가 올라온다. 육중한 산맥이 아니다. 화강암이 깍아져 나가는 비율은 ‘5m/100만년’이라 큰 영향은 없다. 해양에서 동물성플랑크톤 껍질이 쌓이면 석회암이 형성되는데, 퇴적속도가 20μm/y이다. Marine snow라고 하는데, 2000만년 동안 쌓이면 1000m가 된다. 그런 감을 가지고 있어야 한다. 비가 오면 크랙을 타고 빗물이 들어와서 침식이 된다. 화강암이 침식이 잘 되므로 깍여서 완만해진 곳을 ‘산록완사면’이라고 한다. 강이 생기고 계속 이동을 한다. 옛날 강이 퇴적층이 생기고 새로 강이 형성되어 흐르는 곳에 서울시가 들어와 있다. 편마암은 20억 년 전, 화강암은 1억7천 년 전에 생겼다. 그래서 도봉구에 아파트 뒤쪽에는 계면이 생긴다. 산록완사면 다음은 곡저평원이고 강물이 다 분쇄를 해서 쌓인 곳이 충적토가 된다. 현재 강이 흐르고 있는데, 강을 볼 때 현재 강폭의 좌우로 10배 정도 생각해야 한다. 이것을 분지형 도시라고 하는데, 서울, 광주, 대구 등 20개가 넘는다. 강이 만들어 준 곳이다. 경기육괴를 뚫고 대보조산운동이 일어났기 때문에 북한산이 있고 서울시가 있는 것이다.   

#4

한반도는 어떻게 만들어졌는가? 중생대 트라이아스 말기에 남중국과 북중국이 충돌했다는 것은 인정하고 있고, 충청분지는 동의가 모아지나 태백분지는 아직도 설왕설래한다. 충돌대가 어딘가? 지금까지는 임진강대로 보는데, 홍성과 오대산 선을 긋는 것이 에클로자이트(eclogite)로 인해서 최근 이론 중 하나이다.

지도를 그려보면, 상하이에서 산둥반대, 발해만, 경기만, 광양만, 포항으로 선을 처리한다. 만입쐐기 이론은 최덕근 교수가 주장하는 것이고, 새로운 이론은 오창환 교수의 주장이다. 1만 년 전에는 서해바다는 없다. 같은 땅 덩어리로 봐야 한다. 남중국의 Cathaysia Craton이 영남육괴와 대응관계이다. 다음은 옥천대의 비밀이 밝혀진다. 옥천대와 경상누층군은 꼭 기억해야 한다.

경상누층군은 중요하다. 지질학을 즐기려면 경상도를 여행해야 한다. 영덕에서 포항쪽으로 가든지, 대구에서 경주로 가든지 하면 잘 보인다. 이번에 안동쪽으로 가면서 암산유원지에 바위가 있는데, 폭포가 내려오는 곳이 가장 클리어한 경상누층군의 흔적이다. 태종대 가면 공룡발자국이 있는데 경상누층군에 찍힌 것이다. 충청도와 경기도 강원도와 어떻게 다른가 비교해보라. 바로 옆에 1억년의 숨결이 있는데 엉뚱한 데 찾고 있다. 몽골에 가면 끝없이 펼쳐진 몽골평원이 백악기 그대로를 보는 것이다. 경상누층군의 원형이 몽골 고비사막이다. 2-3일 동안 달려도 끝없는 구릉지대이다. 거기에 있으면 경상누층군이 어떤 형태라는 것이 와 닿는다. 경상누층군은 두께가 9000m이다. 지금 관찰할 수 있는 것은 고작 10-20m이다. 안동의 암산유원지 폭포가 떨어지는 누층군은 30-40m이다. 이것을 보면 피로가 확 풀린다. 내가 1억 년 전에 살고 있다는 느낌이 든다.

옥천대와 연결된 남중국이 Nanhua rift(난후와 열곡대)이다. rift는 윌슨 사이클에 나오는 홍해가 만들어진 rift stage에 나온다. 그래서 상황에 따라 바다가 들어올 수 있는 분지이다. 이 분지가 한반도까지 연장이 되었다는 것에 대부분 학자들이 동의하고 있다. 지금 지질학은 엄청나다. 우리나라 논문이 50편이 쏟아져 나왔는데 엄밀하게 분석한다. 최덕근 교수는 총청분지와 태백분지가지도 난후와 열곡대 연장이라고 한다. 난후와 열곡대는 8억5천만 년 전에 생겼다. 로디니아 초대륙이 분열되는 시기이다. 판게아 초대륙 이전에 초대륙이다. 판게아 초대륙은 고생대 페름기 말 3억 년 전에 만들어졌는데, 로디니아 초대륙은 10억 년 전에 만들어져 8억5천만 년 전에 분열이 되었다. 분열이 있는 시기에는 열곡이 지구 전체에서 많이 생긴다. 계명산 지층에서 8억 7천만 년 전의 화산쇄설물이 나온다. 같은 계열이라는 많은 증거가 있다. 난후아 열곡대가 옥천대와 연장이 되어 있다.

다음은 별표 지점이 있는데, Qinlin, Dabie, Sulu, 홍성에 ‘에클로자이트’가 발견되었다. 임진강대를 한반도 충돌대로 보는데, 최근 이론에는 홍성과 오대산 라인을 충돌대로 보는 것은 에콜로자이트가 발견되었기 때문이다. 고압변성에서 만들어지는 암석이기 때문이다. 다이아몬드 되기 전 단계이다. 오대산에도 약간의 기미가 있다. 이 벨트가 충돌흔적으로 대두된다. 전북대 오창환 교수가 발견하였다. 임진대에는 고압변성 광물이 나오지 않는다.

위는 North china block(북중국지괴)라고 한다. South china block으로 Yangtze Craton, Nanhua rift, Cathasia craton이 속하고, Yangtze Craton이 바로 경기육괴에 해당된다. 북중국지괴에 단층대가 있는데, Tanlu fault라고 한다. 더 위쪽은 시베리아 Craton이 있고, 북중국과 시베리아 사이에 몽골이 있다. 고생대 중기에는 몽골이 바다였다. 한반도는 북중국과 남중국이 충돌했는데, 중국 쪽에 명확한 증거가 있다. 

#5

충청분지와 태백분지를 최덕근 교수는 어떻게 보느냐면, 난후아열곡대와 연결되어 충청분지에 일어나는 지층을 100년간 상세하게 조사하였다. 맨 아래층이 ‘계명산층’이다. 그 다음이 ‘향산리 돌로마이트’이다. 돌로마이트는 CaMg(CO3)2이다. 시멘트 원료의 중요성분으로 석회암 계열이다. 다음이 ‘대향산 규암층’이다. 규암은 사암이 변성된 것으로 바닷가에 모래가 쌓여 변성이 일어난 것이다. 이 세 지층을 최덕근 교수는 ‘충주층군’ 으로 부른다.

다음 지층이 문주리층, 다음이 중요한 황강리층, 다음이 명오리층, 다음이 고운리층이다. 명오리층을 세분화하여 금강석회암 멤버, 석창리 멤버로 구분한다. 명오리층은 흑색세일, 천매암이 나오고, 고운리층은 석회암이 나온다. 황강리층은 빙하유래 지층이 있어 신원생대 스노우볼이 한반도에 일어났느냐를 두고 논쟁 중이다. 빙하유래지층은 Cap carbonate와 Diamictite이다. Diamictite는 빙하가 쌓이면 아래가 깍여서 진흙처럼 되는데, 진흙층에 큰 바위가 박혀있는 암석이다.

전 지구가 빙하로 덮여도 화산이 올라오면 이산화탄소가 대기 중으로 올라가는데, 이산화탄소가 빙하로 덮인 바다에 녹지 않기에 대기에 그대로 농축되어 온실효과 일어나고, 짧은 시간에 온도가 올라갈 수 있어 빙하가 녹으면서 빙하 녹은 수증기와 온도가 높아지면서 습도가 높은 상상을 초월한 태풍이 일어난다. 그때의 강한 폭우에 대륙이 노출되고 대륙표면이 침식되어 인산염이 바다로 들어가는데 DNA이빨이 인산이므로 바다 속 플랑크톤이 대규모로 번성한다. 해양생물에서는 항상 인산이 부족한데, 인산은 광물이 침식되어야 바다로 흘러가는데, 대규모로 바다로 들어갈 수 있는 지질학 조건이 극단적 태풍으로 대륙이 씻겨나가면 바다로 대규모 인산이 들어가서 시아노박테리아가 짧은 시간에 전 지구를 덮고 산소를 발생시키는데 이를 ‘제2차 산소혁명’이라고 한다.

Snow ball earth로 2차 산소혁명이 3번 일어나는데, Sturtian, Marinoan, Gaskiers 인데, 특히 Marinoan이 끝나고 6억5천만 년 전 되었을 때 지구산소농도가 20% 올라갔다. 그리고 6억3천만 년 전에 다세포생물 화석이 쫙 나온다. 2차 산소혁명은 우리의 기원이다. 이것이 끝나면 바로 고생대 캄브리아기로 넘어간다. 이 과정이 국내 지질학계에서도 8억년에서 6억년 사이에 일어나는 부분이 중부지괴, 특히 충청분지에서 일어나는 것은 상세히 설명할 수 있다. Cap carbonate는 이산화탄소 덩어리인데 반드시 플랑크톤 대번성이 일어나야 한다는 것이다. 하이라이트이다. 이 땅에 살면서 전 지구적 현상의 현장에 가봐야 한다. Cap carbonate는 빙하기가 끝나고 곧장 산소가 대규모로 올라가는 제2차 산소혁명의 결정적 증거이다.

지층의 연대는 기점이 9억 년 전에서 계명산층의 화산이 발견된 것이 8억7천만 년 전, 문주리층이 7억5천만 년 전으로 화산쇄설물과 화산암이 나온다. 

#6

산맥이 만들어지는 과정이다. 동해안이 올라가고 서해안이 내려간 것이 아니고 같이 올란 간 것이다. 유라시아판에서 동해바다가 있고 일본열도가 있다. 일본열도 밑으로 태평양판이 섭입되어 들어오니 마그마 작용이 일어난다. 이 과정에서 해정에서 마그마 작용이 일어나서 을릉도가 되는데, 2000m 되는 산이다. 이때 양방향으로 확장이 일어나는데, 이 과정에서 한반도가 융기된다.

중생대 때는 완만한 구릉인 평지이다. 몽골초원이 지금 그러하다. 이런 지형에서 신생대 2500만 년 전에 단면에서 한반도가 동고서저 지형이 되었고, 경동성 요곡이 생겼다. 백두대간을 1차산맥이라고 하고, 고위평탄면이 생겼다. 8부 능선쯤에 평지가 등장하는데, 대표적인 곳이 대관령이다. 후에 생긴 산맥을 2차 산맥이라고 한다. 한반도의 산맥은 경동성 요곡의 결과이다. 기울어졌기 때문이다. 경상누층군, 대보누층군이 층상으로 시루떡처럼 쌓이려면 움푹 들어간 곳이 잇어야 하는데, 그곳을 분지라고 한다. 경상분지, 태백산분지, 충청분지, 평남분지가 그러하다. 평남분지에 대보누층군, 경상분지에 경상누층군으로 한반도의 겉층은 형성이 되었다. 다음은 휘어질 일이 남았는데, 휘어지면 깍아 내려가 쇄설물이 낮은 곳으로 내려가 평탄해진다. 백악기 전체 1억년 동안 진행된 일이다. 경상누층군이 9000m이다.

한겨레 신문 기자 조홍섭 기자의 <한반도 자연사 기행>을 추천한다. 서문을 읽어보면 우연히 지질탐사 모임에 갔다가 내가 한반도 태어났는데 내가 한반도에 대해 이렇게 모르는가를 놀라워하면서 한반도 지층의 매니아가 되어 대단한 자료를 전문가 수준으로 기사를 썼다.

한반도 지형에서 고위평탄면, 감입곡류하천이 경동요곡의 아들이다. 보통하천은 자유곡류이다. 모든 강의 원칙은 길이가 길어지고 유역 면적이 커진다. 한반도 전체가 들어 올려지니, 서해바다로 떨어지는 폭이 깊어진다. 중력에너지가 커서 더 깊게 파 버린다. 깍아내는 것을 감입이라고 한다. 우리날하 강은 자유곡류+감입이 되었다. 그러면 하안단구가 발달한다. 도시에 가면 강에 유원지가 생긴 곳이다. 과수원이 되거나 공유지 텃밭 만들어 쓴다.

#7

‘동고서저’이기에 가파르다가 완만해진다. 고도가 높은 곳은 폭포가 생겨 밑을 깍아내고 또 폭포가 생겨 깍아내는데, “step(담)-pool(소)”이 반복된다. 가다보면 폭포 있고, 가다보면 폭포 있다. 낮은 곳은 소와 소 사이를 부르는 이름이 여울(ripple)이다. ‘개여울’이라는 김소월의 아름다운 시가 있다. 평지에 가까워지면 ripple-pool로 바뀐다. 소(pool)에는 시골에서 빨래하러 간다.

‘하천쟁탈전’이 벌어진다. 원래 하천이 흐르고 있다가 갑자기 빗물로 계곡이 생기면 다음 단계에서 위로 갉아 올라가 원래 하천을 가로챈다. 그러면 원래 흐르던 곳은 바람골(wind gap)이 되고, 하천을 가로챈 곳은 water gap이 된다.

강물이 흐르다가 단단한 암석이 있으면 돌아 나온다. 휘어진 곳의 바깥쪽은 깍이고 안쪽은 퇴적된다. 다음 단계는 목이 절단된다. 우리나라에 목절단이 266곳이 있다. 더 이상 물이 흐르지 않는 곳이 생기는데, 물이 있으면 우각호, 물이 말라버리면 구하천이 된다. 우리나라에 409곳이 있다. 암석이 단단해서 돌아 온 것이라 가운데에 심이 남아 있는데, 곡류핵(meander core)이라고 한다. 물이 휘어져서 깍은 절벽 사진을 보면 200-300m를 수직으로 깍아버린다. 그러면 충분히 산맥을 만들 수 있구나를 알게 된다.