생물층서학
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1. 개요
생물층서학은 화석을 이용하여 지층의 상대적인 연대를 결정하고 지질학적 상관관계를 연구하는 학문이다. 화석의 종 조합 변화를 이용하여 지층을 구분하고, 지표 화석을 통해 특정 지질 시대를 특징짓는다. 생물층서학의 기본 단위는 구역(zone)이며, 분류군 범위 생물대, 동시 범위 생물대, 구간 생물대, 계통 생물대, 집합 생물대, 최성기 생물대 등 다양한 종류의 생물대가 있다. 윌리엄 스미스는 생물군 천이의 원리를 제시하여 화석 유기체가 결정 가능한 순서로 나타난다는 것을 밝혀냈다.
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| 생물층서학 | |
|---|---|
| 생물 층서학 | |
| 개요 | |
| 유형 | 지질학의 한 분야 |
| 정의 | 화석을 사용하여 암석층의 연대를 결정하는 층서학 |
| 관련 학문 | 고생물학 |
| 역사 및 발전 | |
| 초기 기여 | 윌리엄 스미스의 층서학적 상관관계 연구 |
| 발전 | 지질학적 연대 측정 및 지구 역사의 이해에 기여 |
| 방법론 | |
| 주요 방법 | 색인 화석 사용 화분 분석 미화석 연구 |
| 적용 분야 | 석유 지질학 고환경 재건 지질 연대 결정 |
| 응용 분야 | |
| 석유 탐사 | 퇴적층의 연대 및 분포 파악 |
| 고환경 연구 | 과거 생태계 및 기후 조건 추론 |
| 지질 연대 결정 | 상대 연대 측정 및 절대 연대 측정의 통합 |
| 중요성 | |
| 학문적 중요성 | 지구 역사의 이해 및 진화 연구에 기여 |
| 실질적 중요성 | 자원 탐사 및 환경 변화 예측에 활용 |
2. 생물층서학의 기본 개념
화석군은 전통적으로 기간의 지속 기간을 지정하는 데 사용되었다. 초기 층서학자들이 새로운 기를 만들려면 대규모의 동물군 변화가 필요했기 때문에, 오늘날 우리가 인식하는 대부분의 기는 대멸종 사건이나 동물군 변동으로 종료된다.
생물층서학의 기본 개념은 단계, 생물대, 표준화석으로 요약될 수 있다.
2. 1. 단계 (Stage)
단계는 지층의 주요 하위 분류이며, 각 단계는 다른 단계를 체계적으로 따르며 각각 고유한 화석 집합체를 지니고 있다. 따라서 단계는 동일한 주요 화석 집합체를 포함하는 지층의 그룹으로 정의될 수 있다. 프랑스 고생물학자 알시드 도르비니가 이 개념을 발명한 것으로 알려져 있다.[1] 그는 단계를 그 단계의 기반이 되는 특징적인 화석을 포함하는 특히 훌륭한 암석 지층 단면을 가진 지리적 지역의 이름을 따서 명명했다.[1]2. 2. 생물대 (Zone)
1856년 독일 고생물학자 알베르트 오펠은 생물대(또는 오펠대)라는 개념을 도입했다. 생물대는 화석의 중첩된 분포 범위로 특징지어지는 지층이다. 이들은 특정 표준화석(지시 화석)의 출현과 다른 표준화석의 출현 사이의 시간을 나타낸다. 오펠의 생물대는 표준화석이라고 불리는 특정 화석 종의 이름을 따서 명명되었다.생물층서는 가장 기본적인 측정 단위로 생물대를 사용한다. 생물대의 두께와 범위는 몇 미터에서 수백 미터에 이를 수 있다. 또한, 수평면에서 도달할 수 있는 범위는 판 구조론과 지각변동에 따라 지역에서 전 세계적으로 다양할 수 있다. 이러한 생물대의 범위를 변경할 위험이 있는 두 가지 판 구조 과정은 변성 작용, 주름, 섭입이다.
2. 2. 1. 생물대의 종류
생물층서 단위는 분류군 범위 생물대[6], 동시 범위 생물대[6], 구간 생물대, 계통 생물대, 집합 생물대, 최성기 생물대의 6가지 주요 종류로 나뉜다.- 분류군 범위 생물대: 단일 분류군의 알려진 층서적 및 지리적 발생 범위를 나타낸다.
- 동시 범위 생물대: 두 개의 지정된 분류군의 범위 중 동시적, 일치적, 또는 중첩된 부분을 포함한다.
- 구간 생물대: 두 개의 특정 생물층서 표면 사이의 지층을 포함하며, 가장 낮은 발생 또는 가장 높은 발생을 기준으로 할 수 있다.
- 계통 생물대: 특정 진화 계통의 세그먼트를 나타내는 종을 포함하는 지층이다.
- 집합 생물대: 세 개 이상의 분류군의 고유한 연관성을 포함하는 지층이다.
- 최성기 생물대: 특정 분류군 또는 분류군 그룹의 풍부함이 인접한 부분보다 현저히 큰 지층이다.
2. 2. 2. 표준화석 (Index fossil)
'''지표 화석'''(또는 '''가이드 화석''', '''지시 화석''', '''연대 측정 화석''')은 특정 지질 시대나 환경을 특징짓는 식물 또는 동물의 화석화된 유해 또는 흔적이다. 이 화석은 포함된 암석을 식별하고 연대를 측정하는 데 사용된다.[7][8] 실용적인 지표 화석이 되려면, 제한된 수직 시간 범위, 넓은 지리적 분포, 빠른 진화 경향을 가져야 한다. 멀리 떨어져 있지만 동일한 지표 화석 종을 포함하는 암석층은 그 종이 살았던 제한된 시간 동안 모두 형성된 것으로 알려져 있다.지표 화석은 원래 지질 단위를 정의하고 식별하는 데 사용되었으며, 이후 지질 계통을 정의하는 기초가 되었고, 나아가 동물상 단계 및 구역을 정의하는 데 사용되었다.
암모나이트, 필석, 고배류, 이노세라미드, 삼엽충은 생층서학에서 널리 사용되는 지표 화석으로 식별된 많은 종이 있는 동물 그룹이다. 미화석학의 미화석 종(예: 아크리타크, 키티노조아, 이빨화석, 와편모조류 낭포, 요각류, 화분, 포자, 유공충)도 자주 사용된다. 다른 화석들은 다른 시대의 퇴적물에 잘 작용한다. 예를 들어 삼엽충은 캄브리아기의 퇴적물에 특히 유용하다. 일련의 암모나이트 및 이노세라미드 종은 후기 백악기의 슈퍼 온실 동안 전 세계의 환경 사건을 연관시키는 데 특히 유용하다.[7][8]
사용되는 화석이 지리적으로 널리 퍼져 있으면 다양한 장소에서 발견될 수 있어 유용하다. 또한, 종으로서 수명이 짧아야 퇴적물에 포함될 수 있는 기간이 비교적 좁아진다. 종의 수명이 길수록 층서적 정밀도가 떨어지므로, 앵무조개와 같이 훨씬 더 느리게 진화하는 형태보다 암모나이트와 같이 빠르게 진화하는 화석이 선호된다.
종종 생층서적 상관 관계는 개별 종이 아닌 동물상 집합을 기반으로 하는데, 이는 집합 내의 모든 종이 함께 존재했던 기간이 구성원의 기간보다 더 좁으므로 더 큰 정밀도를 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 샘플에 한 종만 있으면 다음 중 하나를 의미한다.
(1) 지층이 해당 유기체의 알려진 화석 범위 내에서 형성되었다.
(2) 해당 유기체의 화석 범위가 불완전하게 알려져 있고 지층이 알려진 화석 범위를 확장한다.
예를 들어, 흔적 화석 ''Treptichnus pedum''의 존재는 캄브리아기의 기저를 정의하는 데 사용되었지만, 그 이후 더 오래된 지층에서 발견되었다.[9] 화석이 보존하기 쉽고 식별하기 쉬우면 층서학적 층의 보다 정확한 시간 추정이 가능하다.
3. 생물군 천이의 원리 (Faunal succession)
윌리엄 스미스는 19세기 초 암석 지층을 연구하면서 암석 노두가 독특한 화석 집합체를 포함하고 있다는 것을 인식했다.[10] 멀리 떨어진 암석 노두가 유사한 화석을 포함한다는 생각은 스미스가 잉글랜드 전역의 암석 형성을 정렬하는 데 도움을 주었다. 스미스는 일부 암석층이 대부분 유사한 종을 포함할 수 있지만, 화석 그룹 내 또는 사이에 미묘한 차이가 있다는 것을 발견했다. 처음에는 동일해 보였던 이러한 집합체의 차이점은 생물군 천이의 원리로 이어졌다. 생물군 천이의 원리에 따르면, 화석 유기체는 명확하고 결정 가능한 순서로 서로 뒤따르며, 따라서 모든 기간은 화석 범위에 따라 분류될 수 있다.[11]
4. 한국의 생물층서학 연구
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참조
[1]
서적
Biostratigraphy
Oxford University Press
2019
[2]
웹사이트
Trilobite Biostratigraphy
www.trilobites.info/[...]
2018-09-04
[3]
서적
Petroleum Geoscience
Blackwell Publishing
2004
[4]
논문
Biostratigraphy and the New Paleontology
1960-03
[5]
웹사이트
Biostratigraphy in Exploration
https://www.research[...]
2019
[6]
간행물
Stratigraphic guide – Biostratigraphy
International Union of Geological Sciences (IGUS); International Commission on Stratigraphy (ICS)
[7]
논문
Equatorward phytoplankton migration during a cold spell within the Late Cretaceous super-greenhouse
https://www.research[...]
2020-12-27
[8]
논문
Inoceramids and associated ammonite faunas from the uppermost Turonian−lower Coniacian (Upper Cretaceous) of the Anaipadi-Saradamangalam region of the Cauvery Basin, south-east India
https://www.worldcat[...]
2020-12-27
[9]
논문
Burrowing below the basal Cambrian GSSP, Fortune Head, Newfoundland
2001-03
[10]
Youtube
Strata Smith: The Man & The Map
https://www.youtube.[...]
2022-09-26
[11]
뉴스
William Smith: Discovering Faunal Succession & Faunal Succession's Legacy
Earth Observatory
2008-05-08
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