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로렌시아

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1. 개요

로렌시아는 북아메리카 대륙의 기반을 이루는 거대한 순상지(shield)를 지칭하는 지질학 용어이다. 이름은 세인트로렌스 강의 이름을 딴 로렌시아 순상지에서 유래되었으며, 캐나다 순상지를 포함하여 그린란드와 미국 중서부 일부 지역까지 확장된다. 로렌시아는 시생대 암석을 포함하여 지구에서 가장 오래된 암석을 품고 있으며, 판 구조 역사를 통해 여러 초대륙의 형성과 분열에 중요한 역할을 했다. 로디니아, 판노티아, 판게아 등 초대륙의 일부였으며, 기후 변화와 해수면 변동의 영향을 받아 다양한 지질학적 특징을 형성했다.

2. 어원

로렌시아는 로렌시아 순상지를 따라 명명되었으며, 이는 다시 세인트로렌스 강에서 이름을 따온 로렌스 산맥을 거쳐 명명되었고, 성 라우렌시오의 이름을 따서 명명되었다.[4]

3. 내부 플랫폼

가장 오래된 기반암은 노예, 레이, 헌, 와이오밍, 슈페리어 및 네인 순상지에 해당하며, 로렌시아의 북쪽 2/3에 위치해 있다. 초기 원생대 동안 이들은 퇴적물로 덮였으며, 현재는 대부분 침식되었다.[1]

3. 1. 캐나다 순상지

캐나다 동부와 중부 지역에서는 안정적인 순상지의 대부분이 표면으로 노출되어 있으며, 이는 100만 제곱마일이 넘는 선캄브리아대 암석 지역인 캐나다 순상지를 형성한다. 여기에는 40억 4천만 년(Ga) 된 아카스타 편마암과 38억 년 된 그린란드의 이스타크 편마암 복합체와 같이 지구에서 가장 오래된 암석이 포함된다.[5] 슈페리어 지역의 아비티비 금광 벨트는 캐나다 순상지에서 가장 큰 녹색암 벨트이다.

3. 2. 미국 내 순상지 기반암

미국에서 순상지 기반암은 중서부 및 대평원 지역의 광활한 내륙 플랫폼에 퇴적암으로 덮여 있으며, 미네소타 북부, 위스콘신, 뉴욕 애디론댁 산맥, 미시간 반도에서만 노출되어 있다.[6] 퇴적암 층서는 두께가 1000m에서 6100m 이상에 이른다. 순상암은 변성암 또는 화성암이며, 그 위에 덮인 퇴적암 층은 주로 석회암, 사암, 셰일로 구성된다.[7] 이러한 퇴적암은 대부분 6억 5천만 년에서 2억 9천만 년 사이에 퇴적되었다.[8]

3. 3. 그린란드

그린란드는 로렌시아의 일부이다. 이 섬은 나레스 해협으로 북아메리카와 분리되어 있지만, 이는 플라이스토세 침식 지형이다.[9] 해협은 대륙 지각으로 덮여 있으며 열적 사건이나 해로 구조론의 징후를 보이지 않는다.[9] 그린란드는 대부분 시생대에서 원생대에 걸친 지각으로 구성되어 있으며, 북쪽 가장자리에는 하부 고신세 대륙붕 지층이 있고, 서부 및 동부 가장자리에는 데본기에서 고신세 지층이 있다. 동부 및 북부 가장자리는 칼레도니아 조산 운동 동안 심하게 변형되었다.[10]

그린란드 서부의 이수아 녹색암 벨트는 판상 암맥 복합체를 포함하는 해양 지각을 보존하고 있다. 이것은 지질학자들에게 해령이 38억 년 전에 존재했다는 증거를 제공한다.

4. 판 구조 역사

로렌시아 대륙은 오랜 시간에 걸쳐 여러 지각들이 합쳐지면서 형성되고, 또 다른 초대륙들과 결합 및 분리를 반복하며 현재의 북아메리카 대륙의 중심부가 되었다.

약 20억 년에서 18억 년 전, 여러 시생대 지각들이 충돌하며 로렌시아의 핵이 만들어졌다. 이 과정에서 트랜스-허드슨 조산대와 웝마이 조산대가 솟아올랐다.[3][11]

이후 로렌시아는 로디니아라는 초대륙의 중심부가 되었다가, 약 7억 8천만 년 전부터 분열되기 시작했다. 이 분열은 스노우볼 지구 가설과 관련된 심각한 빙하기를 초래했을 가능성이 있다.[17]

원생대 말에는 로디니아 조각들이 다시 모여 판노티아라는 또 다른 초대륙을 형성했지만, 이 역시 곧 분열되었다. 로렌시아는 캄브리아기 초에 남아메리카에서 분리되어 고립된 대륙이 되었다.[21]

오르도비스기에는 화산호들이 로렌시아와 충돌하며 타코닉 조산 운동을 일으켰고, 이로 인해 퀸스턴 삼각주가 형성되었다. 또한 대규모 화산 폭발도 발생했다.[21]

고생대 초기 로렌시아는 구조적으로 안정된 내부와 변두리의 조산대가 특징이었다. 두 번의 주요한 해침(대륙 범람)이 있었고, 북아메리카 코딜레라는 수동적 대륙변두리였다.[21]

후기 오르도비스기에 로렌시아는 적도 부근에 위치하여 광범위한 조개 침대가 형성되었다.[21]

판게아 분열 이후, 멕시코 북동부가 북아메리카 순상지에 추가되었다. 라라미드 조산 운동으로 로키 산맥이 융기되었고, 서부 코르디예라는 계속 변형되었다.[22]

로렌시아의 남서부 지역은 대륙 충돌로 변형된 선캄브리아기 기반암으로 구성되며, 분지 및 산맥 지방이 늘어나면서 대규모 화산 폭발을 경험했다. 미오세에는 바하칼리포르니아 반도가 북아메리카에서 분리되었다.[27][28]

4. 1. 로렌시아의 형성 (20억 년 전 ~ 18억 년 전)

로렌시아는 약 20억 년에서 18억 년 전, 여러 개의 시생대 지각 파편들이 합쳐지면서 형성되었다.[3][11] 슬레이브 순상지가 레이-헌 순상지와 충돌하며 조립이 시작되었고, 이후 수피리어 순상지와도 충돌하였다. 이들은 와이오밍, 메디슨 해트, 서스크, 마쉬필드, 나인 블록 등 작은 시생대 지각 파편들과 결합했다. 이러한 충돌 과정은 히말라야 산맥과 유사한 트랜스-허드슨 조산대와 캐나다 북서부의 웝마이 조산대를 솟아오르게 했다. 로렌시아의 핵이 형성되는 동안 띠철광이 미시간, 미네소타, 래브라도 지역에 쌓였다.

로렌시아의 핵은 대부분 재가공된 시생대 지각이었지만, 화산호 형태의 '젊은 지각'도 일부 포함하고 있었다. 이 젊은 지각은 오래된 암석이 아닌 지구의 맨틀에서 새로 만들어진 마그마로부터 형성되었다.[3] 트랜스-허드슨 조산대의 격렬한 산맥 형성 작용은 순상지 아래에 두껍고 안정적인 뿌리를 만들었는데, 이는 밀도가 낮은 물질은 위로, 높은 물질은 아래로 이동하는 "반죽" 과정으로 추정된다.[12]

4. 2. 초대륙 로디니아의 형성과 분열 (11억 년 전 ~ 7억 5천만 년 전)

로렌시아는 지각 변동이 활발한 세계에서 형성되었다.[15][3] 대륙의 남동쪽 가장자리 아래의 섭입은 로디니아 형성에 기여한 것으로 생각된다.[14][16] SWEAT 가설에 따르면 로렌시아는 초대륙의 핵심이 되었다. 현재 방향과 비교하여 시계 방향으로 약 90도 회전했으며, 동남극과 오스트레일리아는 북쪽(현재 서쪽), 시베리아는 동쪽(현재 북쪽), 발티카와 아마조니아는 남쪽(현재 동쪽), 콩고는 남서쪽(현재 남동쪽)에 위치했다. 그렌빌 조산대는 콩고, 아마조니아, 발티카와 충돌한 로렌시아의 남서쪽(현재 남동쪽) 가장자리를 따라 뻗어 있었다. 로렌시아는 적도를 따라 위치해 있었다.[17]

최근 증거에 따르면 남아메리카와 아프리카는 로디니아에 완전히 합류하지 않았지만, 매우 가까이 위치해 있었다. 더 새로운 재구성은 로렌시아를 현재 방향에 더 가깝게 배치하며, 동남극과 오스트레일리아는 서쪽, 남중국은 북서쪽, 발티카는 동쪽, 아마조니아와 리오 데 라 플라타는 남쪽에 위치해 있었다.

로디니아의 분열은 7억 8천만 년 전에 시작되었으며, 서부 로렌시아에 수많은 현무암 다이크군이 배치되었다. 초기 단계의 열곡은 두께가 12km가 넘는 벨트 슈퍼그룹을 생성했다. 7억 5천만 년 경에 분열이 대부분 완료되었고, 곤드와나 (오늘날 남부 대륙 대부분으로 구성됨)는 적도 근처에 고립된 로렌시아에서 멀어져 회전했다. 로디니아의 분열은 심각한 빙하기 에피소드(스노우볼 지구 가설)를 촉발했을 수 있다.

4. 3. 초대륙 판노티아와 그 이후 (6억 3천 5백만 년 전 ~ 2억 5천만 년 전)

일부 증거에 따르면, 원생대 말 로디니아의 조각들이 또 다른 단명한 초대륙인 판노티아로 모였다. 이 대륙은 거의 즉시 다시 분열되었고, 로렌시아는 약 5억 6,500만 년 전 남아메리카로부터 갈라져 나와 서부 야페투스 해에 의해 곤드와나로부터 분리된 채 적도 근처의 고립된 대륙이 되었다.[21] 캄브리아기 초, 약 5억 3,000만 년 전 아르헨티나가 로렌시아에서 갈라져 나와 곤드와나에 부착되었다.

판노티아의 분열로 로렌시아, 발티카, 카자흐스탄, 시베리아, 중국, 곤드와나의 6개의 주요 대륙이 만들어졌다. 로렌시아는 실루리아기 중반까지 독립적인 대륙으로 남아 있었다. 오르도비스기 초중반 동안, 여러 화산호가 현재 북아메리카의 대서양 해안을 따라 로렌시아와 충돌했다. 이것은 타코닉 조산 운동이라고 불리는 산맥 형성의 에피소드를 일으켰다. 타코닉 조산 운동에 의해 융기된 산들이 그 후 침식되면서, 퀸스턴 층의 암석에 기록된 거대한 퀸스턴 삼각주를 만들었다. 또한 밀버그/빅 벤토나이트 재층을 생성한 분출을 포함한 격렬한 화산 활동도 있었는데, 이 사건에서 약 1140km3의 재가 분출되었다. 그러나 이것은 어떤 대량 멸종도 촉발하지 않은 것으로 보인다.

고생대 초기 동안 로렌시아는 바다에 잠긴 구조적으로 안정적인 내부와 변두리의 조산대가 특징이었다. 중요한 특징은 캐나다 순상지의 저지대에서 남서쪽으로 뻗어 있는 횡대륙 아치였다. 순상지와 아치는 고생대 초기 대부분 동안 물 위에 있던 대륙의 유일한 부분이었다. 고생대 초기에 두 번의 주요한 해침 (대륙 범람의 에피소드)인 소크와 티피카누가 있었다. 이 기간 동안 북아메리카 코딜레라는 수동적 대륙변두리였다. 기반암 위에 퇴적된 퇴적암은 조용하고 따뜻한 해양 및 강물 환경에서 형성되었다. 지각은 얕고 따뜻하며 열대성인 대륙붕 또는 대륙지각 해(문자 그대로 "지각 위에")로 덮여 있었으며, 대륙붕 가장자리에서 최대 깊이가 약 60m에 불과했다.

후기 오르도비스기 (4억 5,800만 년 전 ~ 4억 4,400만 년 전) 동안 로렌시아의 적도 위치는 광범위한 조개 침대 기록을 통해 결정되었다.[21] 오르도비스기 동안 발생한 대륙의 범람은 바다 생물의 성공을 위한 얕고 따뜻한 물을 제공했으며, 따라서 조개류의 탄산염 껍질이 급증했다. 오늘날 침대는 화석화된 껍질 또는 대량의 ''Thalassinoides'' 상과, 느슨한 껍질 또는 비합체된 완족류 껍질 침대로 구성되어 있다.[21] 이 침대는 적도에서 10° 이내에 있는 허리케인이 없는 적도 기후대의 존재를 암시한다.[21] 이 생태학적 결론은 이전의 고지자기 연구 결과와 일치하여 이 적도 위치를 확인한다.[21]

4. 4. 초대륙 판게아의 분열 (2억 5천만 년 전 ~ 현재)

멕시코 북동부는 지질학적 시간으로 비교적 최근에 북아메리카 순상지에 추가되었다. 이 블록은 중생대부터 거의 현재까지 형성되었으며, 이전 기저암의 작은 조각들만 포함한다. 이는 판게아 분열 이후 일관된 단위로 이동했다.[22] 대서양 및 멕시코 만 연안은 신생대에 8번의 해침을 겪었다.[22] 라라미드 조산 운동은 현재의 로키 산맥을 고신세까지 계속 융기시켰다.[22] 서부 코르디예라는 중앙 신생대에 분지 및 산맥 지방 형성 및 콜로라도 고원 융기를 포함하여 계속해서 구조적 변형을 겪었다. 콜로라도 고원은 놀라울 정도로 변형이 거의 없이 융기되었다. 컬럼비아 고원의 현무암 대규모 분출도 신생대 동안 일어났다.[22]

로렌시아의 남서부 지역은 대륙 충돌로 변형된 선캄브리아기 기저암으로 구성된다. 이 지역은 분지 및 산맥 지방이 원래 폭의 최대 100%까지 늘어나면서 상당한 열곡 작용을 겪었다.[27] 이 지역은 수많은 대규모 화산 폭발을 경험했다. 미오세 동안 바하칼리포르니아는 북아메리카에서 갈라져 나갔다.[28] 이 지각 블록은 시생대에서 초기 고생대까지의 대륙붕과 중생대 호상 화산암으로 구성된다.[28] 홀로세는 광범위한 빙하기 에피소드 사이의 온난한 시기인 간빙기이다.[22]

5. 고환경 변화

고생대 현생누대 동안 로렌시아에서 여러 기후 사건이 발생했다. 캄브리아기 후기부터 오르도비스기까지 해수면은 빙모의 융해에 따라 변동했다. "전 지구적 과열", 즉 고강도 온실 가스 상태의 아홉 번의 거대 규모 변동이 발생했다.[29] 해수면 변동으로 인해 이러한 기간 동안 로렌시아에는 사건 기록 역할을 하는 이암 퇴적물이 형성되었다.[29] 오르도비스기 후기에는 냉각 기간이 있었지만, 이 냉각의 정도는 여전히 논쟁의 대상이다.[30] 1억 년 이상 후인 페름기에는 전반적인 온난화 경향이 나타났다.[31] 화석 무척추 동물이 나타내는 바와 같이, 로렌시아의 서쪽 가장자리는 지속적인 남쪽으로 향하는 차가운 해류의 영향을 받았다. 이 해류는 텍사스 지역의 따뜻한 해수와 대조를 이뤘다.[31] 이러한 대립은 페름기의 전 지구적 온난화 기간 동안 북부 및 북서부 판게아(서부 로렌시아)가 상대적으로 시원하게 유지되었음을 시사한다.[31]

참조

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[2] 뉴스 On the organization of American Plates in the Neoproterozoic and the breakout of Laurentia https://www.geosocie[...] 2020-04-25
[3] 논문 Tectonic model for the Proterozoic growth of North America 2007
[4] 서적 Naming the Laurentians: A History of Place Names 'up North'
[5] 서적 The earth through time J. Wiley 2010
[6] 서적 Sedimentary cover – North American Craton
[7] 서적 Sedimentary cover – North American Craton
[8] 논문 Formation of sequences in the cratonic interior of North America by interaction between mantle, eustatic, and stratigraphic processes
[9] 논문 Precambrian-Palaeozoic geology of Smith Sound, Canada and Greenland: key constraint to palaeogeographic reconstructions of northern Laurentia and the North Atlantic region 2009-02
[10] 서적 The Greenland Caledonides: Evolution of the Northeast Margin of Laurentia https://books.google[...] Geological Society of America 2022-01-22
[11] 서적 Earth history and palaeogeography Cambridge University Press 2017
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[13] 뉴스 Detrital zircon evidence for non-Laurentian provenance, Mesoproterozoic (ca. 1490–1450 Mya) deposition and orogenesis in a reconstructed orogenic belt, northern New Mexico, USA: Defining the Picuris orogeny https://pubs.geoscie[...] GSA Bulletin
[14] 논문 Enriched Grenvillian lithospheric mantle as a consequence of long-lived subduction beneath Laurentia http://www.geo.umass[...] 2020-04-24
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[16] 논문 Early Carboniferous (Mississippian) intertwining sediment dispersal network across the Laurentian cratonic interior 2022-02
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[22] 논문 The Palaeozoic geography of Laurentia and western Laurussia: A stable craton with mobile margins 2011-05
[23] 서적 Evolution of Laurussia : a Study in Late Palaeozoic Plate Tectonics Springer Netherlands 1989
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