시베리아 트랩
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1. 개요
시베리아 트랩은 시베리아 순상지를 덮고 있는 거대한 현무암 지층으로, 스웨덴어 '계단'을 뜻하는 단어에서 유래되었다. 이는 맨틀 플룸의 활동으로 인한 대규모 화산 폭발로 형성되었으며, 페름기-트라이아스기 대멸종 시기와 관련하여 연구되고 있다. 시베리아 트랩은 주로 현무암으로 구성되어 있으며, 2억 5천만 년 전 발생한 화산 활동으로 인해 다량의 유독성 가스와 온실 가스를 방출하여 생물 멸종에 영향을 미쳤다. 또한, 노릴스크-탈나흐 지역에 니켈, 구리, 팔라듐 등의 광물 자원을 매장하고 있다.
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| 시베리아 트랩 | |
|---|---|
| 지리 정보 | |
| 위치 | 러시아 시베리아 |
| 면적 | 약 700만 km² |
| 부피 | 100만 ~ 400만 km³ |
| 지질학적 정보 | |
| 유형 | 대규모 화성암 지대 |
| 암석 | 현무암 |
| 형성 시기 | |
| 시기 | 페름기 말기 트라이아스기 초기 |
| 시기 (500만 년 지속) | 약 2억 5천 2백만 년 전 |
| 원인 | 맨틀 플룸 |
| 관련 사건 | 페름기-트라이아스기 멸종 사태 |
| 명칭 정보 | |
| 러시아어 명칭 | Сибирские траппы (Sibirskiye trappy) |
| 영어 명칭 | Siberian Traps |
2. 어원
"트랩"이라는 용어는 1785년부터 1795년까지 지질학에서 이러한 암석 형성을 지칭하기 위해 사용되었다. 이는 계단을 뜻하는 스웨덴어 단어 "trappa"에서 유래되었으며, 해당 지역의 풍경을 이루는 계단 모양의 언덕을 의미한다.[7]
이 화산의 분화는 지구에 존재하는 슈퍼화산의 분화보다도 더더욱 강했다고 하는데, 지구 생명체의 95%가 사라졌다고 하면 사상 최대의 화산 폭발로 꼽힌다. 분화는 약 100만년 동안이나 지속되었다고 한다. 이 때 생명체들이 독한 화산 가스, 화산재, 용암의 위협을 견뎌내지 못하고 거의 모두 멸종되었다고 한다.
이 화산의 분화는 지구에 존재하는 슈퍼화산의 분화보다도 더 강력했는데, 지구 생명체의 95%가 사라졌다고 알려져 있어 사상 최대의 화산 폭발로 꼽힌다.[12] 분화는 약 100만 년 동안 지속되었으며, 이 때 생명체들은 독한 화산 가스, 화산재, 용암의 위협을 견뎌내지 못하고 거의 모두 멸종되었다고 한다.
시베리아 트랩에서 발생한 화산 활동은 엄청난 양의 마그마를 분출시켜 대량 멸종과 같은 시기의 암석 흔적을 남겼다.[22] 특히, 일부 화산암에서 발견되는 지르콘을 이용해 연대 측정을 할 수 있다.
[1]
논문
Rapid eruption of Siberian flood-volcanic rocks and evidence for coincidence with the Permian–Triassic boundary and mass extinction at 251 Ma
3. 형성
러시아 우랄산맥 동쪽, 북쪽의 타이미르반도에 걸쳐 있는 거대한 초화산 용암 대지는 모두 이 화산에 의한 것이었다.
시베리아 트랩 현무암 암석의 근원은 지구 지각 밑바닥까지 상승하여 시베리아 순상지를 통해 화산 폭발을 일으킨 맨틀 플룸 때문인 것으로 여겨진다.[8] 지구의 암석권 판 운동이 맨틀 플룸(아이슬란드 플룸) 위로 이동하면서 플룸이 페름기 및 트라이아스기 동안 시베리아 트랩을 생성했으며, 그 이전에 동쪽의 빌류이 트랩을 생성하고, 이후 쥐라기와 백악기에 북극해 해저에서 화산 활동을 일으킨 다음, 아이슬란드에서 화산 활동을 일으킨 것으로 추정된다.[9] 다른 판 운동 원인도 제안되었다.[8] 또 다른 가능한 원인은 남극의 윌크스 랜드 크레이터를 형성한 충돌 사건일 수 있는데, 이 충돌은 대략 같은 시기에 발생했으며 트랩과 거의 대척점에 있었다고 추정된다.[10]
이 지층을 구성하는 암석의 주요 근원은 현무암이지만, 염기성 및 산성 암석이 모두 존재하므로 이 지층은 공식적으로 홍수 현무암 지역이라고 불린다. 염기성 및 산성 암석의 포함은 현무암층의 대다수를 생성한 백만 년 동안의 일련의 분화와 일치한 여러 번의 다른 분화를 나타낸다. 트랩은 화학적, 층서적 및 암석학적 조성에 따라 섹션으로 나뉜다.[6]
시베리아 트랩은 초기-중기 고생대 시대의 두꺼운 일련의 탄산염암 및 증발암 퇴적물과 석탄을 포함하는 석탄층 쇄설암을 포함하는 큰 퇴적 분지인 퉁구스 시네클리제 아래에 놓여 있다. 화성암 관입과 같이 가열되면 이러한 암석은 다량의 유독성 및 온실 가스를 방출할 수 있다.[11]
2억 5100만 년 전의 P-T 경계 무렵에 200만 년 이상 지속된 것으로 여겨지는 대규모 화산 활동으로, 맨틀 플룸이 시베리아 크레이턴을 관통하여 분출된 것이다. 응회암이나 화산쇄설암이 분포하고, 규장질인 유문암과 감람암을 동반하는 것으로부터 폭발적 분화가 있었음을 알 수 있다. 이로 인해, 당시 생명체 중 속(屬) 수준에서 8할 이상이 멸종한 것으로 추정된다.[29]
2000년 이후에는 라이덴 대학교와 케임브리지 대학교의 공동 연구 결과, 시베리아의 홍수 현무암에 포함된 우라늄과 토륨의 방사성 연대 측정 결과가 2억 5100만 년 전에 일치하지 않기 때문에, 거대 운석의 충돌을 원인으로 하는 학설도 있다.
4. 분화
P-T 경계 무렵인 2억 5100만 년 전에 200만 년 이상 지속된 것으로 여겨지는 대규모 화산 활동으로, 맨틀 플룸이 시베리아 크레이턴을 관통하여 분출된 것이다. 응회암이나 화산쇄설암이 분포하고, 규장질인 유문암과 감람암을 동반하는 것으로부터 폭발적 분화가 있었음을 알 수 있다. 이로 인해, 당시 생명체 중 속(屬) 수준에서 8할 이상이 멸종한 것으로 추정된다[29]。
2000년 이후에는 라이덴 대학교와 케임브리지 대학교의 공동 연구 결과, 시베리아의 홍수 현무암에 포함된 우라늄과 토륨의 방사성 연대 측정 결과가 2억 5100만 년 전에 일치하지 않기 때문에, 거대 운석의 충돌을 원인으로 하는 학설도 있다. 또한, 소비에트 연방 붕괴 후에는 푸틴 대통령의 지휘 아래 천연자원 개발이 진행되어, 노릴스크 등에서 대규모 니켈, 구리, 팔라듐 등의 천연자원과 핵무기 및 원자력 발전에 사용하기 위한 우라늄 채굴이 이루어지고 있다[30]。
5. 선사 시대 생물에 미친 영향
시베리아 트랩이 2억 5천만 년 전 발생한 페름기-트라이아스기 대량 멸종 사건의 직접적인 원인이었는지, 아니면 소행성 충돌과 같은 다른 더 큰 사건에 의해 발생했는지에 대한 논의가 있었다.[12] 한 가설에 따르면 화산 활동이 미생물인 ''메타노사르시나''의 성장을 촉진하여 지구 대기로 다량의 메탄을 방출하게 했고,[13] 궁극적으로 해양 환경에서 무기 탄소 저장소의 상당한 증가와 같은 관찰을 바탕으로 지구의 탄소 순환을 변화시켰다고 한다.[13] 최근 연구에서는 앞선 석탄기 시대의 식물 퇴적이 탄소 순환 교란의 심각성에 영향을 미쳤다는 점을 강조한다.[14]
이 멸종 사건은 흔히 대멸종이라고도 불리며, 지구상의 모든 생명체에 영향을 미쳤다. 당시 살았던 모든 해양 종의 약 81%와 육상 척추 동물 종의 70%가 멸종된 것으로 추정된다.[15][16][17] 지구에 영향을 미친 재앙적인 사건 중 일부는 초기 멸종 이후 5~6백만 년 동안 반복되었다.[18] 시간이 지남에 따라 멸종에서 살아남은 생명체의 작은 부분은 낮은 영양 단계(생산자)부터 시작하여 더 높은 영양 단계(소비자)가 재확립될 수 있을 때까지 개체수를 회복하고 확장할 수 있었다.[18] ''δ''18O 측정을 통해 계산한 해수 온도는 멸종의 정점에서 지구가 치명적으로 뜨거운 지구 온난화를 겪었고, 적도 해양 온도가 40°C를 초과했음을 나타낸다.[19] 다양성을 가진 어떤 생태계라도 재건되는 데 약 8백만에서 9백만 년이 걸렸지만, 멸종 이후 이전에 존재하지 않던 새로운 동물 계급이 확립되었다.[18]
고생물학적 증거에 따르면 사지동물의 세계적인 분포가 남위 40°에서 북위 30° 사이에서 사라졌으며, 오늘날 유타인 판게아 지역에서 매우 드문 예외가 있었다. 이 사지동물 갭은 페름기 말부터 트라이아스기 중기까지의 세계적인 "석탄 갭"과 일치하며, 이는 이탄 습지의 손실을 나타낸다. 높은 식물 생산성의 산물인 이탄 형성은 트라이아스기 아니시안에서만 재건되었으며, 설령 그렇더라도 고위도에서만 발생했다. 겉씨식물 숲은 그보다 일찍(초기 스파티안) 나타났지만, 다시 북부 및 남부 고위도에서만 나타났다.[20] 적도 판게아에서 침엽수림이 우세한 숲의 형성은 스파티안 말까지 이루어지지 않았고, 이 위도에서 첫 번째 석탄은 페름기 말의 소멸 후 약 1500만 년이 지난 카르니안까지 나타나지 않았다. 이러한 신호는 적도 온도가 적어도 두 번의 열적 최댓값 동안 많은 해양 척추 동물에 대한 열적 허용 오차를 초과했으며, 육상 적도 온도가 초기 트라이아스기 대부분 동안 식물과 동물의 풍부함을 억제할 만큼 충분히 심각했음을 시사한다.[21]
2억 5100만 년 전의 P-T 경계 무렵에 200만 년 이상 지속된 것으로 여겨지는 대규모 화산 활동으로, 맨틀 플룸이 시베리아 크레이턴을 관통하여 분출되었다. 응회암이나 화산쇄설암이 분포하고, 규장질인 유문암과 감람암을 동반하는 것으로부터 폭발적 분화가 있었음을 알 수 있다. 이로 인해, 당시 생명체 중 속(屬) 수준에서 8할 이상이 멸종한 것으로 추정된다.[29]
6. 연대 측정
다양한 시기에 생성된 지르콘 조각들을 결정화된 시점에 따라 순서대로 배열하여 연대 정확도를 높였다.[22] 그 후 CA-TIMS 기법을 사용하여 지르콘의 연대를 정밀하게 측정했다. CA-TIMS 기법은 지르콘 내 납 성분으로 인한 연대 측정 오차를 줄이는 화학적 마모 연대 측정 기술이다.[23] 이 기법을 통해 지르콘 내 우라늄을 분석하여 시베리아 트랩의 화산 활동과 페름기-트라이아스기 대량 멸종 사이의 연관성을 밝히는 데 집중했다.[22]
해수면 변화, 운석 충돌, 화산 활동 등 다른 재앙적인 사건들도 비슷한 시기에 발생했는지 조사하여 페름기-트라이아스기 멸종 사건과의 연관성을 확인했다.[17] 특히 화산 활동에 초점을 맞춰 시베리아 트랩과 다른 남부 지역의 암석 표본을 채취하여 비교했다.[24] 시베리아 트랩과 가깝거나 먼 여러 남부 지역의 현무암과 개브로 표본의 연대를 아르곤 동위원소 40과 아르곤 동위원소 39 연대 측정 방법을 사용하여 측정했다.[24] 장석과 흑운모는 시베리아 트랩 화산 활동으로 인한 마그마의 생성 연대와 지속 시간을 분석하는 데 사용되었다.[24]
대부분의 현무암과 개브로 표본은 약 2억 5천만 년 전으로 측정되었으며, 시베리아 트랩에서 5백만 제곱킬로미터의 표면적을 덮었고[24], 짧은 시간 안에 암석이 빠르게 굳어지고 냉각되었다.[25] 연구 결과, 다른 남부 지역에서 페름기-트라이아스기 사건과 같은 시기의 개브로와 현무암 표본도 시베리아 트랩 내 표본의 연대와 일치했다. 이는 시베리아 트랩 화산암의 연대와 다른 남부 지역 암석 표본이 페름기-트라이아스기 대량 멸종 사건과 관련이 있다는 가설을 뒷받침한다.[25]
2억 5100만 년 전 P-T 경계 즈음에 200만 년 이상 지속된 대규모 화산 활동으로, 맨틀 플룸이 시베리아 크레이턴을 관통하여 분출되었다. 응회암이나 화산쇄설암이 분포하고, 규장질인 유문암과 감람암을 동반하는 것으로 보아 폭발적 분화가 있었음을 알 수 있다. 이로 인해 당시 생명체 중 속(屬) 수준에서 8할 이상이 멸종한 것으로 추정된다.[29]
7. 광물 자원
거대한 노릴스크-탈나흐의 니켈–구리–팔라듐 매장지는 시베리아 트랩의 가장 완벽한 부분의 마그마 통로 내에서 형성되었다.[26] 이는 약 2억 5,140만 년 전에 발생한 페름기-트라이아스기 대멸종과 연관되어 있는데,[17] 멸종 이후에 퇴적된 암석층에서 발견된 다량의 니켈 및 기타 원소에 근거한다.[27] 멸종 사건과 시베리아 트랩에서 발견된 니켈 과잉량 사이의 상관관계를 사용하는 방법은 트랩 내 마그마 작용의 연대기와 멸종 자체의 연대기를 비교하는 것이다.[28] 마그마 작용과 멸종 사건 사이의 연관성이 발견되기 전에는, 암석 성분의 연관성으로 인해 대량 멸종과 화산 활동이 동시에 일어났다는 가설이 세워졌다.[22]
소비에트 연방 붕괴 후에는 푸틴 대통령의 지휘 아래 천연자원 개발이 진행되어, 노릴스크 등에서 대규모 니켈, 구리, 팔라듐 등의 천연자원과 핵무기 및 원자력 발전에 사용하기 위한 우라늄 채굴이 이루어지고 있다.[30]
참조
[2]
논문
Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse
2013-10-27
[3]
뉴스
New Studies of Permian Extinction Shed Light On the Great Dying
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Late Permian and Early Triassic magmatic pulses in the Angara–Taseeva syncline, Southern Siberian Traps and their possible influence on the environment
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Integrated"plume winter"scenario for the double-phased extinction during the Paleozoic-Mesozoic transition:The G-LB and P-TB events from a Panthalassan Perspective.
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서적
지구의 기원과 역사
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