오늘 수업 복습하기

 

 *  밀도가 운명이다

     지구가 그렇다

 

    . 층상분화 ...     수성,금성,지구, 화성  = 핵, 맨틀, 지각

                          목성, 토성 = 코어가 실리카 (암석)이다,  금속수소(메탈수소),액체수소

                          천왕성,해왕성 = 암석, 얼음, 액체수소  로 되어있다 해왕성은 겉이 메탄가스 구름이다

 

  . 물질 교류 ... 지구만이 active한 물질교류있다  죽음 등

                        달에는 흐름없다

 

왜 지구에만 물질교류가 active한가

그리고 지구와 이오 위성만  살아있는 화산이 있다 

 이런 현상은 Solar system 행성 200개 중에서 딱 2군데 밖에 없다

아주 특이한 현상이다

 

 

 대륙의 화성암 Sio2    퇴적암 Co2

바다의    H2O 

 

이 세가지의 분자들의 상호작용이다

 CO2를 서로 주고 받는다

 

물질교류가 있으려면  태양복사 에너지           지구 = 960W /m2

                                                                                금성 = 1600w /m2

                                       알베도

                                       대기 온실 효과    이 세개가 필요하다

 

 

화성과 목성 사이 소행성대에   지름이10Km 되는  미행성체가 만개이상,  100Km 이상 되는 것이 300개 있다

예 ) 과거 지구 6500만년전 10Km 되는 운석 충돌시 지구 생물 70%가 사라졌다

소행성 연구를 통해 그리고 화성과 금성을 비교 & 달 연구로 지구를 알수 있다

 

< 해양 형성 >

 

1960년 소련과학자가 미행성 합체설을 주장했고 이것이 지금은 거의 정설로 받아지고 있다

 (별똥별은 미행성이 서로 충돌할때 생긴 파편 일부가 떨어지는것)

 

                                                

 반지름 0.2R                              0.4 R                                     0.5R

초기 미행성들 끼리 충돌            최초 대기 형성됨          마그마형성

소행성은 CO2와 수증기이고

지구는 철과 규산염 상태                 충돌시 엄청난 화학 E 발생 - 농축 - 녹아서 용융 - 마그마(바다)됨

                                                              비로소 물질분화 -  철은 밑으로 내려감

                                                              ( 암석이 melting 될때의 온도 =1200 도)

                                                        실리카와 철혼합 상태에서 녹음 - 입자분화 - 철은 밑으로 내려오고  운석  

                                                        계속  충돌 - 철이 점점 안으로 들어가는 현상이 생김

 

핵과 맨틀과 분리... 원시 지구에서 마그마의 바다가 만들어 지기 전까지는 지금과 같은 핵,맨틀,지각으로 분리된 층상구조를 가지지 못했다 마그마의 바다가 만들어진 후 지구의 크기가 약 0.6 ~ 0.8R정도 되면 철, 니켈과 같은 밀도가 큰 금속성분들은 아래로 가라앉고 규소, 알루미윰과 같은 밀도가 작은 성분들은 위로 올라가게 됨

 

                                                                 

                    0.6R                                               0.8R                                                          1.0 R

melting 상태에서 core 생김       계속 운석 충돌로 코어는 점점 커지고            밖에서 부터 굳어지면서

                                                   (이때 백억개 운석이 충돌)그후 충돌이            원시 지각이 형성 ( 지금 지구두께의

                                                     줄어들면서 지구가 서서히 식어간다              1/200) 이때 대기 CO2는60기압(20%)

                                                                                                                                     H2O는 200기압(80%)

여기까지 오는데 천만년 ~  1억이 걸렸다

지구 대기는 미행성 덩어리의 수증기 (수분 + 가스 )가 만듬

 

- 1969년 호주에 떨어진 머치슨운석을 실험실에서 800도로 가열하는 실험에서 물이 나옴 

운석속 수분은 태양계가 식을때 고체속에 수증기가 갇혀서 생김 - 지구대기행 에서 

 

 

이때 마그마(바다)는 10%만 녹아 있는 상태다

바다 온도는 150도 

 

운석 폭주과정이 드디어 멈춤

이때 대기층 두께 300km  H2O 는 200기압  온도는 300~600도  기체상태이다

운석은 계속 떨어져서 그대로 두면 대기층이 더 두꺼워져서 온도가 10000도 까지 올라갈수 있다

 (열이 못 빠져 나가서)

그런데 이때 운석 폭주가 STOP 된것임

 넓어진 마그마 바다가 대기중 수증기를 흡수함 (대기 기압 200 압력때문에 가능)

대기층이 줄어듬

그래서 열기 즉 에너지가 빠져나갈수 있었음 -  cool down됨

대기의 수증기와 마그마바다의 용해 평형현상

 

대기 온도 600도에서 정착됨 (운석충돌이 멈추어서 가능 -  식기 시작함) 

300km 대기층의 수증기가  구름 덩어리가 되고  비가 됨 (이때 비의 온도 300도 ^^)

- 바다를 만들어줌 - 대양이 생김 

 따라서 바다는 백억개 운석의 수증기에서 왔다

 

 비교) 금성은 700도 라서  - 액체 안됨 계속 기체상태이다

why :  물H2O가 자외선에 의해 수소H가 도망감 O는 co와 만나 co2가 됨

금성의 97%는 co2 임    화성도 비슷

따라서 대기중 수증기가 액체인가 기체인가가 운명을 가른다

H2O 임계점은 200기압에서  650도 .... 높으면 기체  낮으면 액체된다 

( C는 저온에서는 CH4 메탄  고온에서는 CO 상태)

 

드디어 바다 대양이 생김

해양은 지구 1억년후에 생김

대륙 초기는 전체가 물이 차 있었다

물의 양 1.5 × 1021  kg

 

 

 < 운석 충돌 횟수>

 

 

 

지각 ...  맨틀이 그대로 굳어진것

대륙 ...  화강암이다 (지구 밖에 없다) 지각이 맨틀의 sio2성분과 H2O 가

               용융(운석위에 또 다른 운석이 충돌시 강한 압력으로) 되면 현무암이다

               현무암 + H2O = 화강암 이다 따라서 화강암은 액체상태의 H2O때문에 생긴것이다 

 

 < 대륙 형성 >

                                                                   

 45~ 39억년                          45 ~ 39억년                                     39 ~ 30억년                                30 ~ 25억년

 원시바다에 운석                 현무암 생김                            대륙심(대륙지괴)이 형성됨           최초의 

  계속 떨어짐                                                                                                                                    초대륙 형성

 

바다가 대륙을 만들었다

 

- 지구는 대양이 생기고

대륙이 자라고

CO2가 줄어드는 방향으로

진화한 행성이다  - 45억년 지구의 고독에서 -

 

 < 암석 >

 

 지구 = 돌이다

생명현상은  위대한 지질학적 힘이다

 

초기 바다는 염소와 황산

바다의 염소는 화산에서 왔다

강산이라 CO2가 바다 안으로 못들어감

 그 당시 CO2는 20%

 현재 CO2는   0.03 %

 

산소는 -2가이다  항상 전자 두개를 가져와야 안전한 불활성기체가 된다 

이것은 지구운명 하고도 관련있다

생명현상이나 지구 암석이나 다르지 않다

생명은 암석에서 불붙은 푸른불꽃(산소)이다

 

생명은 C. H, O. N , P  원자의 순환이다

세포도 이온상태이고 전자기 상호작용이다

물이외 H 거의 없다 산소가 H2O로 수소를 잡고 있다

산소의 이 현상 때문에 사실 지구의 생명 시스템이 돌아간다

산소 + 실리카 = 맨틀 (땅)

산소 + 카본 (탄소) =  생명현상

 

바다가 중화 되기 위해 양이온Ca Mg Mn Fe Na  K 들이 필요

 

 

1. 규산염  (Sio4)⁻⁴

지각의 75% ,  주인공이다  -4가 이기 때문에 양이온 흡착가능

 Fe2 SiO4,   Mg2 SiO4,  (Fe, Mg )2 SiO4

 

2. 탄산염 (CO)⁻²

 2가 양이온과 흡착        MnCo3  능망간석   

                                          CaCo3   석회석 

                                          FeCo3      능철석

                                          Zn Co3    능아연석

                                           MgCo3    마그네사이트

 

 3. 황산염 (So₄)⁻²

2가 양이온  CaSo4    경석고 

 

 4. 인산염 (Po₄)⁻³

 Ca2 (Po4) 3  인회석

 

지각에 많은 순서

 O > Si  >  Al > Fe >  Ca ++,  Mg++,  K+ , Na +

                  

 

지구암석을 이해하는것은 곧 규산염 분자구조를 이해하는것이다

그래야 생명이 어떻게 왔는지 이해 가능

이 CO2가 왜 바다에 녹아 들어갔는지 이해하는 point가 된다

 

 <규산염>

Olivine 감람석(올리브색)  ⇒ (Sio4)⁻⁴⇒ (Fe, Mg )2 SiO4

 

        

 

Pyroxene 휘석 (빛날휘 밝다 .. 서서히 굳어짐) ⇒ (Sio3)⁻²   

 

amphibole 각섬석 (모난각 불꽃섬)⇒(Si₄O11)⁻6

 

 

mica  운모 -  biotite 흑운모 ; 층상 구조  ⇒ (Sio4o10)-4  

           muscovite 백운모

 

 

 

 

quartz 수정⇒ (Sio2) 망상구조이다 

 

      

 

피라밑 구조가 아교풀로 이어짐  이 아교풀이 양이온이다

비가오면 이것들이 빗물에 녹아 바닷물속에 들어가

강산의 바다를 음이온을 중화시킴

그제서야 비로소 CO2 가 물속으로 들어감

대륙판과 해양판이 서로 CO2를 주고 받으면서 자란다 

 

 

                                                      < Bowen's  Reaction >

 

 

 

 1.rhyolite 유문암             

 (흐를 유, 용암무늬가 그대로 있다)

 

2. granite  화강암           

 

 

3. andesite  안산암    

 (andes산에서 명칭을 가져옴) 

 

4. diorite  섬록암  

 (우리나라의 최초의 암석이 29억년 된 운모섬록암이다)

 

5. basalt   현무암      

 (검은데 무기를 만들만큼 단단하다)

 

6. gabbro 반려암   

 

7. peridotite                 

 

 

 8.orthoclase feldspar 정장석   

 (장석은 지구에 가장 많다 )

9. plagioclase feldspar 사장석(사선, 빗금 사) 

        

 

felsic (규장질) :  feldspar  + silica   밝다

mafic (고철질) : magnesium + feric  검고 틱틱하다(철 10%정도)

 

암석은 화성암, 퇴적암, 변성암이 있는데 위의 분류는 대부분 화성암에 대한 것이다

또 화강암 등의 관입암(심성암)은 지하 깊은 곳에서 마그마가 냉각된 암석으로,

마그마가 천천히 식으면서 결정화되므로 상대적으로 큰 결정을 형성한다

현무암과 같은 분출암(화산암)은 지표에서 굳어진 암석으로,

마그마가 대기에 노출되어 빨리 식어 형성되므로 상대적으로 구성입자의 크기가 작다

                        

                                   

 

  

 

 1. 대륙판(주황색 )밑 마그마가 올라오다가 관입되면서 그대로 굳음 -  gabbro 반려암 

위로 올라와서 분츨. 제주도 한라산과 용암대지 같은것(점성이 낮아 죽처럼 퍼짐)

- basalt현무암 & scoria <사진>    

 

2.  마그마가 chamber를 형성(주황색) 서서히 굳어 식음- granite화강암

점성이 높아 끈적끈적한데 분출하면 후지산 같이 높은산이 됨 - rhyolite유문암

둘다 화학적조성은 같다 

 

3.  pillow lava 가 (회색 ) 마그마방에서 올라와 바다속에서 식음

 

4. 해양판은 두께 10km (검은색) 이다  

화산활동으로 벌어지면서 대륙판 보다 무거워서

대륙판  밑으로 내려간다  해양판은 반려암, 현무암이다

 

화강암 밀도 2.6g /cm3

반려암 밀도 2.9g/cm3

맨틀      밀도 3.3g/cm3

부가체  밀도 2.4g/cm3

 

부가체가 가벼워서 대륙에 붙고 대륙은 가벼워서 위로 올라가 산이 되었다

산은 가벼워서 높은것이다

밀도가 운명이다

 

(해양판이 고체인데도 움직일수 있는 이유는 연약권의 1%가 녹아 윤활제 역활을 해주기 때문)

부가체가 붙어주어서 대륙이 자라는 것이다

 

5. 부가체 subdution  퇴적층이다(파란색) 70% 는 붙여 주고 30%는 내려간다

부가체 때문에 CO2가 해양지각과 대륙지각을 왔다갔다 할수 있다

 

6.(초록색 ) 내려온 해양층이 지하100km 에 오면 온도와 압력이 높아

암석의 수분이 빠져 나오면서 melting 되면서

마그마가 생긴다  이것이 위로 올라가서 분출 - andesite안산암

머물면서 굳어지면 - diorite 섬록암

 

이것은 대륙이동설의 핵심이 된다

 

ophiolite 중요하다 

 

                                                    

 

 오피올라이트가 대륙에서 발견되면 옛날에 그곳은 바다였다

 

대기 온실효과

유효온도는 태양에서 준것에서 나간것 빼면 됨

. 지구  ;  공기를 빼면  -20도  CO2 온실효과 35도 빼면 = 15도

. 금성  ;   대기 없으면 -46도  CO2 온실효과 520도 빼면 = 460도

. 화성 ;  대기 빼면 -56도 온실효과 0.065로 거의 없음 빼면 = -53도

 

온실효과 주범은 CO2 이다 과거 높은 CO2를 바다가 제거해 주었기 때문에

현재가 가능해짐

H2O (빗물) + CO2  → H2CO3 (탄산)이 바다속에 들어감 → 2H+  +CO3- (탄산염 : 퇴적암이다)

                                                                                                               능망간석,능아연석,방회석,마그네사이트,능철석

대양이 생기고  44억년전

대륙이 생기고  40억년전

해양판과 대륙판 사이로 CO2를 주고 받으면서

대기가 점점 안정화 되었다

 

태양은 과거 보다 점점 뜨거워 지고 있다  (과거엔 지금의 70%)

그런데 왜 지구온도가 더 뜨거워 지지 않았는가?

CO2 가 줄어 들었기 때문에 온실효과로 뜨거운것과 식은것이

서로 상쇄해서 유지가 되었다

 

 다시 한번 생명은 위대한 지질학적 힘이다

 

 -  끝 -

 

 

 

오늘의 Tip   :   암기의  3대 법칙

 

1. 대칭을 찾아라 (  대칭화 )

2. 순서를 정해라 ( 순서화 )

3. 구조를 정해라 (  구조화 )

 

예 ) 순서화

. plateau  → mesa    → butte → monument

 

. 변성암중 진흙이 굳으면 셰일 → 슬레이트 → 천매암 → 편암 → 편마암 →

  호상편마암,안구상편마암,화강편마암   

                    

 <shale 세일>                    < 슬레이트>                               <천매암 >             < 편마암>                     

 

                                                              

연대별로 순서화하고

핵심상황을 파악한다

그 다음 구조화한다 (  ex 케치프라이즈 ) 

이것이 탑 - 다운식이다

& 모듈화 학습이다

자연에는 구조가 있기 때문이다

이렇게 할려면 내면의 욕구가 있어야 한다

그럴려면 그 속에 프레임이 있어야 한다

 

 

 

 - 오늘도 훌륭한 강의를 해 주신 박사님께 깊은 감사를 드립니다 -