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초대륙

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1. 개요

초대륙은 지구적 규모에서 거대한 육지 덩어리인 초대륙이 형성되고 분열되는 순환 과정을 의미한다. 이 과정은 대륙 이동설에 따라 약 4억에서 5억 년 주기로 일어나며, 윌슨 순환과 밀접한 관련이 있다. 과거에는 발바라, 우르, 케노어랜드, 콜롬비아, 로디니아, 판노티아, 곤드와나, 판게아 등의 초대륙이 존재했으며, 현재는 아프리카-유라시아와 아메리카가 존재한다. 미래에는 아마시아와 판게아 울티마와 같은 초대륙이 형성될 것으로 예측된다. 초대륙의 형성, 분열은 기후 변화, 생물 다양성, 한반도의 지질학적 역사 등 다양한 측면에 영향을 미친다.

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    곤드와나는 고생대와 중생대에 존재했던 초대륙으로, 현재의 아프리카, 남아메리카, 남극, 인도, 오스트레일리아 등을 포함했으며, 판게아 분열 이후 서곤드와나와 동곤드와나로 나뉘어 각 대륙이 이동하면서 생물 지리학적 분포 패턴에도 영향을 미쳤다.
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초대륙
지도 정보
기본 정보
정의하나 이상의 대륙핵, 또는 크레이튼으로 구성된 육괴
관련 용어대륙
판 구조론
지질학
초대륙 목록
발바라약 31억 년 전 ~ 28억 년 전
가장 오래된 초대륙 후보
케노랜드약 27억 년 전
누나와 합쳐졌을 가능성
아르크티카약 25억 년 전
누나 또는 콜롬비아약 18억 년 전 ~ 13억 년 전
로디니아로 재조립
로디니아약 11억 년 전 ~ 7억 5천만 년 전
파노티아약 6억 년 전
짧은 기간 동안 존재
곤드와나로렌시아의 충돌로 형성
곤드와나약 5억 5천만 년 전
남반구의 초대륙
판게아의 일부
로라시아약 3억 5천만 년 전
북반구의 초대륙
판게아의 일부
판게아약 3억 년 전 ~ 1억 8천만 년 전
마지막 초대륙
아메이시아미래의 초대륙 후보
현재 진행중인 대륙 이동 예측
판게아 울티마미래의 초대륙 후보
판게아의 재조립 가능성
형성 과정
대륙 충돌대륙 지각이 충돌하여 하나의 거대한 육괴를 형성하는 과정
맨틀 대류맨틀 대류는 대륙 이동의 주요 원동력이며, 초대륙 형성 및 분리에 영향
슈퍼플룸맨틀 하부에서 상승하는 고온 물질 기둥인 슈퍼플룸은 초대륙 분리를 촉진하는 역할
특징
지구 환경 변화초대륙 형성과 분리는 지구 기후, 해류, 생물 다양성에 큰 영향
대규모 화산 활동초대륙 분리 과정에서 대규모 화산 활동이 발생할 수 있음
생물 진화초대륙 형성과 분리는 생물 다양성 변화와 진화에 중요한 영향
연구 및 관련 정보
연구 분야고지자기학
지구화학
지질연대학
판구조론
학술 연구초대륙의 형성과 분리 과정은 지구 역사와 미래를 이해하는 데 중요
추가 정보초대륙은 지구 내부 역동성과 지구 환경 변화를 보여주는 중요한 지표
초대륙 연구는 지구의 과거와 미래를 예측하는 데 기여

2. 초대륙의 순환

팬로조익 누대의 초대륙 판게아는 약 2억 1500만 년 전부터 분열하기 시작했으며, 이러한 분열은 현재까지도 계속되고 있다. 판게아는 지구 역사상 가장 최근에 존재했던 초대륙이기 때문에 가장 잘 알려져 있고 이해도가 높다. 판게아가 교육 현장에서 인기 있는 이유 중 하나는, 대서양을 접한 현재의 대륙들을 퍼즐 조각처럼 맞추는 것만큼이나 간단하게 재구성할 수 있기 때문이다.[4]

판게아 이전 시대에 대해서는 지질 시대를 통한 초대륙 진화에 대한 두 가지 상반되는 모델이 있다.

탄산염암, 고철질 편마암, 에클로자이트, 녹색암대 변형 사건들과 같은 장기적 변화들은 선캄브리아 시대 초대륙 순환의 가능한 지표이지만, 원판게아-고판게아 해석은 현생누대식 초대륙 순환이 이 시대에는 작용하지 않았음을 시사한다. 또한, 이러한 장기적 경향이 초대륙 순환에 약하거나 불규칙적이거나 전혀 나타나지 않는 경우도 있다.[4]

다음 표는 Bradley(2011)의 느슨한 정의[7]를 사용하여 재구성된 고대 초대륙의 이름과 대략적인 연대(백만 년 전, Ma)를 나타낸다.

초대륙 이름시대 (Ma)시대/세설명
발바라(Vaalbara)3,636–2,803초기시생대-중기시생대초대륙체 또는 단순히 대륙으로도 설명됨[13]
우르(Ur)2,803–2,408중기시생대-시데리아세대륙[2]과 초대륙[14]으로 모두 설명됨
케노어랜드(Kenorland)2,720–2,114신시생대-리아시아세대안적으로, 대륙들은 슈피리아와 슬라비아의 두 그룹으로 형성되었을 수 있다.[15][4]
아르크티카(Arctica)2,114–1,995리아시아세-오로시리아세정의에 따라 일반적으로 초대륙으로 간주되지 않음[2]
아틀란티카(Atlantica)1,991–1,124오로시리아세-스테니아세정의에 따라 일반적으로 초대륙으로 간주되지 않음[2]
콜롬비아 (누나)1,820–1,350오로시리아세-에크타시아세[15]
로디니아(Rodinia)1,130–750스테니아세-토니아세[15]
파노티아(Pannotia)633–573에디아카라기[15]
곤드와나(Gondwana)550–175에디아카라기-쥐라기석탄기부터 판게아의 일부를 형성했으며,[4] 항상 초대륙으로 간주되지는 않음[16]
판게아(Pangaea)336–175석탄기-쥐라기



현재의 대서양 반구에서 본 초대륙의 변천


일반적으로 초대륙이라는 용어는 현재 존재하는 대륙으로 구성된 광대한 육지를 참조하기 위해 사용된다. 대륙 이동설에 따르면, 그러한 광대한 육지는 약 4억 년에서 5억 년마다 형성되거나 파괴된다.

2. 1. 윌슨 순환

초대륙 순환은 지구적 규모에서 하나의 초대륙이 분열되고 다른 초대륙이 형성되는 과정을 말한다.[4] 초대륙 순환은 개별 해양 분지의 열리고 닫히는 과정인 윌슨 순환과는 다르다.[1] 하지만 초대륙 순환과 윌슨 순환은 모두 판게아로디니아 형성에 관여했다.[6]

재형성된 초대륙은 얼마 후 다시 분열을 시작하고, 이상의 과정을 반복한다. 이것을 윌슨 순환이라고 부른다.

2. 2. 초대륙 순환의 동인



초대륙의 형성과 분산 원인은 지구 맨틀의 대류 과정에 의해 발생하는 것으로 생각된다. 맨틀 약 660km 지점에서 불연속면이 발생하여 플룸과 '슈퍼플룸'(즉, 대규모 저전단속도 영역)을 포함하는 과정을 통해 지구 표면 지각에 영향을 미친다. 섭입된 지각의 판이 주변 맨틀보다 밀도가 높으면 불연속면까지 가라앉는다. 판이 축적되면 "슬랩 눈사태"로 알려진 현상을 통해 하부 맨틀로 가라앉는다. 이 불연속면의 변위는 하부 맨틀이 보상 작용을 하여 다른 곳에서 상승하게 한다. 상승하는 맨틀은 플룸이나 슈퍼플룸을 형성할 수 있다.[1]

상부 맨틀에 대한 조성적 영향 외에도 대이온 친석 원소를 보충함으로써, 화산 활동은 판의 이동에 영향을 미친다.[1] 판은 슬랩 눈사태가 발생했을 수 있는 지오이드 저지대를 향해 이동하고, 플룸이나 슈퍼플룸에 의해 발생할 수 있는 지오이드 고지대에서 멀어진다. 이로 인해 대륙이 서로 밀려 초대륙을 형성하게 되며, 초기 대륙 지각이 원시판게아로 모이는 원인이 된 과정이었던 것으로 보인다.[17]

초대륙의 분산은 매우 큰 대류 세포 또는 플룸의 상승으로 인한 지각 아래의 열 축적과, 막대한 열 방출로 인해 고생대 판게아의 최종 분열이 발생했다.[18] 증착은 슬랩 눈사태 또는 대류 세포의 하강하는 지지부에 의해 발생할 수 있는 지오이드 저지대에서 발생한다. 초대륙의 형성과 분산의 증거는 지질학적 암석 기록에서 볼 수 있다.

초대륙은 지구 내부에서의 열 흐름을 차단하기 때문에, 하층의 연약권을 과열시킨다. 결국, 상층의 을 이루는 암석권은 위쪽으로 밀려 올라가 갈라진다. 마그마가 상방으로 분출하여, 초대륙의 파편들이 서로 다른 방향으로 밀려나게 된다.

하지만, 분열된 대륙 조각들은 종종 다시 결합한다. 다른 곳에서 분열하여 반대 방향으로 이동해 온 다른 대륙 조각과 충돌하기도 하고, 그렇지 않더라도 지구 표면은 구형이기 때문에, 반대 방향으로 분열한 조각들은 언젠가 어딘가에서 만날 가능성이 높다. 이렇게 해서 초대륙이 재형성된다. 재형성된 초대륙은 얼마 후 다시 분열을 시작하고, 이상의 과정을 반복한다. 이것을 윌슨 순환이라고 부른다.

3. 초대륙의 형성과 분열



일반적으로 초대륙은 현재 존재하는 대륙으로 구성된 광대한 육지를 가리킨다. 대륙 이동설에 따르면, 이러한 광대한 육지는 약 4억 년에서 5억 년마다 형성되거나 파괴된다.

초대륙은 지구 내부에서의 열 흐름을 차단하기 때문에, 하층의 연약권을 과열시킨다. 결국, 상층의 을 이루는 암석권은 위쪽으로 밀려 올라가 갈라진다. 마그마가 상방으로 분출하여, 초대륙의 파편들이 서로 다른 방향으로 밀려나게 된다.[18]

하지만, 분열된 대륙 조각들은 종종 다시 결합한다. 다른 곳에서 분열하여 반대 방향으로 이동해 온 다른 대륙 조각과 충돌하기도 하고, 그렇지 않더라도 지구 표면은 구형이기 때문에, 반대 방향으로 분열한 조각들은 언젠가 어딘가에서 만날 가능성이 높다. 이렇게 해서 초대륙이 재형성된다.

재형성된 초대륙은 얼마 후 다시 분열을 시작하고, 이상의 과정을 반복한다. 이것을 윌슨 순환이라고 부른다.

3. 1. 형성 과정

판게아 시대까지 거슬러 올라가는 전 지구적인 고지리와 판의 상호작용은 오늘날 비교적 잘 이해되고 있다. 그러나 지질학적 역사를 더 거슬러 올라갈수록 증거는 더욱 희박해진다. 해저 자력 이상, 대륙붕 일치, 조산대의 지질 해석, 고지자기, 화석의 고생물지리학, 그리고 기후에 민감한 지층의 분포는 모두 대륙의 위치와 시간에 따른 환경 지표를 얻는 방법이다.[4]

일반적으로 초대륙이라는 용어는 현재 존재하는 대륙으로 구성된 광대한 육지를 가리킨다. 대륙 이동설에 따르면, 그러한 광대한 육지는 약 4억 년에서 5억 년마다 형성되거나 파괴된다.

초대륙은 지구 내부에서의 열 흐름을 차단하기 때문에, 하층의 연약권을 과열시킨다. 결국, 상층의 을 이루는 암석권은 위쪽으로 밀려 올라가 갈라진다. 마그마가 상방으로 분출하여, 초대륙의 파편들이 서로 다른 방향으로 밀려나게 된다.

하지만, 분열된 대륙 조각들은 종종 다시 결합한다. 다른 곳에서 분열하여 반대 방향으로 이동해 온 다른 대륙 조각과 충돌하기도 하고, 그렇지 않더라도 지구 표면은 구형이기 때문에, 반대 방향으로 분열한 조각들은 언젠가 어딘가에서 만날 가능성이 높다. 이렇게 해서 초대륙이 재형성된다.

재형성된 초대륙은 얼마 후 다시 분열을 시작하고, 이상의 과정을 반복한다. 이것을 윌슨 순환이라고 부른다.

3. 2. 분열 과정

Supercontinent cycle영어로 알려진 초대륙의 분열은 매우 큰 대류 세포 또는 플룸의 상승으로 인한 지각 아래의 열 축적과, 막대한 열 방출로 인해 발생한다.[18] 증착은 슬랩 눈사태 또는 대류 세포의 하강하는 지지부에 의해 발생할 수 있는 지오이드 저지대에서 발생한다. 초대륙의 증착과 분산의 증거는 지질학적 암석 기록에서 볼 수 있다.

초대륙의 조립과 분산 원인은 지구 맨틀의 대류 과정에 의해 발생하는 것으로 생각된다. 맨틀 약 660km 지점에서 불연속면이 발생하여 플룸과 '슈퍼플룸'(즉, 대규모 저전단속도 영역)을 포함하는 과정을 통해 지구 표면 지각에 영향을 미친다. 섭입된 지각의 판이 주변 맨틀보다 밀도가 높으면 불연속면까지 가라앉는다. 판이 축적되면 "슬랩 눈사태"로 알려진 현상을 통해 하부 맨틀로 가라앉는다. 이 불연속면의 변위는 하부 맨틀이 보상 작용을 하여 다른 곳에서 상승하게 한다. 상승하는 맨틀은 플룸이나 슈퍼플룸을 형성할 수 있다.[1]

상부 맨틀에 대한 조성적 영향 외에도 대이온 친석 원소를 보충함으로써, 화산 활동은 판의 이동에 영향을 미친다.[1] 판은 슬랩 눈사태가 발생했을 수 있는 지오이드 저지대를 향해 이동하고, 플룸이나 슈퍼플룸에 의해 발생할 수 있는 지오이드 고지대에서 멀어진다.

알려진 화산 폭발의 영향은 홍수 현무암의 영향과 비교되지 않는다. 홍수 현무암의 시기는 대규모 대륙 분열과 일치했다. 그러나 홍수 현무암 생성에 필요한 시간에 대한 데이터가 부족하여 기후적 영향을 정량화하기 어렵다. 단일 용암류의 시기도 불확실하다. 이들은 홍수 현무암이 고기후에 어떻게 영향을 미쳤는지에 대한 중요한 요소이다.[6]

판게아 시대까지 거슬러 올라가는 전 지구적인 고지리와 판의 상호작용은 오늘날 비교적 잘 이해되고 있다. 그러나 지질학적 역사를 더 거슬러 올라갈수록 증거는 더욱 희박해진다. 해저 자력 이상, 대륙붕 일치, 조산대의 지질 해석, 고지자기, 화석의 고생물지리학, 그리고 기후에 민감한 지층의 분포는 모두 대륙의 위치와 시간에 따른 환경 지표를 얻는 방법이다.[4]

페름기-트라이아스기 경계(약 2억 5천만 년 전)를 전후로 판게아 초대륙 시기에는 대륙붕과 쇄설성 지르콘(및 조산성 화강암)의 수가 적었던 반면, 그 이전과 이후 시대에는 상대적으로 많았다.[4] 대륙붕은 대륙의 가장자리가 맞닿는 곳에서 형성되며, 균열과 해저 확장을 통해 분열될 수 있다. 따라서 대륙붕은 초대륙의 분열 동안 생성되고 합체 동안 소멸한다. 판게아의 초대륙 순환은 대륙붕의 존재 또는 부재를 통해 초대륙의 발달, 지속 기간 및 분열을 추적할 수 있는 좋은 예시이다. 판게아 합체 시기(약 5억 년 전 ~ 3억 5천만 년 전)에는 대륙붕이 급격히 감소했고, 판게아 지속 기간(약 3억 3600만 년 전 ~ 2억 7500만 년 전) 동안에는 대륙붕 수가 적었으며, 분열 시기에는 대륙붕이 다시 증가했다.[4]

초대륙은 지구 내부에서의 열 흐름을 차단하여 하부의 연약권을 과열시킨다. 결국, 상부의 을 이루는 암석권이 위쪽으로 밀려 올라가 갈라지고, 마그마가 분출하여 초대륙의 파편들이 서로 다른 방향으로 밀려나게 된다.

4. 과거의 초대륙

고지자기학적 연구를 통해 과거 6억 년 동안의 대륙 이동은 비교적 상세하게 알려져 있다. 그 이전 시기에 대해서도 대략적인 추정이 가능하며, 과거에 여러 초대륙이 형성되었던 것으로 보인다. 현재는 판게아가 분열, 분산되어 다시 다음 초대륙을 향해 모여들기 시작하는 시점으로 여겨진다.

장기적 경향, 예를 들어 탄산염암, 고철질 편마암, 에클로자이트, 그리고 녹색암대 변형 사건들은 모두 선캄브리아기 초대륙 순환의 가능한 지표이지만, 원판게아-고판게아 해석은 현생누대식 초대륙 순환이 이 시대에는 작용하지 않았음을 시사한다. 또한, 이러한 장기적 경향이 초대륙 순환에 약하거나 불규칙적이거나 전혀 나타나지 않는 경우도 있다. 초대륙 재구성을 위한 장기적 방법은 하나의 설명만을 가진 결과를 산출할 것이며, 경향에 대한 각각의 설명은 나머지와 일치해야 한다.[4]

팬로조익 누대의 초대륙 판게아는 약 2억 1500만 년 전부터 분열되기 시작했으며, 이러한 분열은 현재까지도 계속되고 있다. 판게아는 지구 역사상 가장 최근에 존재했던 초대륙이기 때문에 가장 잘 알려져 있고 이해도가 높다. 판게아가 교육 현장에서 인기 있는 이유 중 하나는, 대서양을 접한 현재의 대륙들을 퍼즐 조각처럼 맞추는 것만큼이나 간단하게 재구성할 수 있기 때문이다.[4]

판게아 이전 시대에 대해서는 지질 시대를 통한 초대륙 진화에 대한 두 가지 상반되는 모델이 있다.


  • 첫 번째 모델은 적어도 두 개의 분리된 초대륙, 즉 발바라와 케놀랜드가 존재했다고 본다. 케놀랜드는 슈페리아와 슬라비아로 구성된다. 신원생대의 이 부분들은 약 24억 8천만 년 전과 23억 1천 2백만 년 전에 분리되었고, 그 일부는 나중에 충돌하여 누나를 형성했다. 누나는 중원생대 동안 주로 미성숙 호상열도의 측면 부가에 의해 계속 발전했고, 약 10억 년 전에 누나는 다른 대륙과 충돌하여 로디니아를 형성했다.[4] 약 8억 2천 5백만 년 전과 7억 5천만 년 전 사이에 로디니아는 분열되었다.[9] 그러나 완전히 분열되기 전에, 로디니아의 일부 조각들은 이미 약 6억 8백만 년 전에 곤드와나를 형성하기 위해 합쳐졌다. 판게아는 곤드와나, 로라시아(로렌시아발티카) 그리고 시베리아의 충돌을 통해 형성되었다.
  • 두 번째 모델(케놀랜드-아크티카)은 고지자기 및 지질학적 증거를 모두 기반으로 하며, 대륙 지각이 약 27억 2천만 년 전부터 에디아카라기 (약 5억 7300만 년 전)까지 단일 초대륙을 구성했다는 가설을 제시한다. 이 모델은 약 27억 2천만 년~21억 1500만 년 전, 13억 5천만 년~11억 3천만 년 전, 그리고 7억 5천만 년 전~5억 7300만 년 전 사이의 장기간 동안 고지자기 극이 거의 정지된 위치로 수렴한다는 관찰에서 유래한다.[10] 이 재구성에는 주변부의 작은 변형만 있었으며, 중간 시기에는 극들이 통합된 겉보기 극 이동 경로를 따른다.[11]


첫 번째 모델과 대조되는 점이 있지만, 첫 번째 단계(프로토판게아)는 본질적으로 첫 번째 모델의 발바라와 케놀랜드를 포함한다. 프로토판게아-팔레오판게아 초대륙의 장기간 지속에 대한 설명은 뚜껑형 지각 운동(화성과 금성에서 작동하는 지각 운동과 비슷함)이 선캄브리아기 시대에 우세했기 때문으로 보입니다. 이 이론에 따르면, 현대 지구에서 볼 수 있는 판구조론은 지질 시대 후반에 이르러서야 지배적인 요소가 되었다.[11] 이러한 접근 방식은 고지자기 데이터를 잘못 적용했다는 비판을 받았다.[12]

다음 표는 과거 초대륙을 연대순으로 나열한 것이다.

초대륙존재했던 시기 (단위: 억 년 전)
(대륙크라톤의 형성)~40.31–
발바라~36.36–28.03
우르~31.00–28.03
케놀랜드~27.20–21.00
아르크티카~27.20–21.00
스크라비아 크라톤~26.65–23.30
시베리아 크라톤~26.95–
인도 아대륙~25.25–
아틀란티카 대륙~21.1–1.14
누나 대륙19.50–5.92
콜롬비아 (누나 대륙)~18.20–13.50
로렌시아 대륙18.16–
발티카 대륙18.00–
킴메리아12.50–
로디니아~10.71–7.50
전 로라시아 대륙10.71–5.92
전 곤드와나 대륙10.71–6.20
아발로니아6.30–0.560
판노티아 (벤디안 대륙)~6.20–~5.55
곤드와나~6.20–~1.32
유라메리카 대륙4.33–0.56
판게아~3.35 (~2.99) –1.73
곤드와나~2.53–~0.56
로라시아~2.53–~0.56


4. 1. 발바라 (Vaalbara)

발바라는 36억 3600만 년 전부터 28억 300만 년 전까지 존재했던 초대륙이다.[4] 발바라는 지구의 초기 초대륙 중 하나로, 카프발 크라톤(남아프리카)과 필바라 크라톤(서호주)의 이름을 따서 명명되었다. 이 두 크라톤은 약 36억 년 전에 형성된 가장 오래되고 잘 보존된 지각의 일부이다.

발바라가 분열된 후, 그 조각들은 흩어져 다른 초대륙의 형성에 기여했다. 케놀랜드는 발바라의 조각들을 포함하여 형성된 또 다른 초대륙이다.

4. 2. 우르 (Ur)

Ur영어는 약 31억 년 전에 형성된 초기 초대륙이다.[4] 우르는 현재 아프리카, 오스트레일리아, 인도의 일부를 구성하는 대륙 덩어리였다. 우르는 케놀란드와 함께 초기 지구의 대륙 지각 대부분을 차지했을 것으로 추정된다.

4. 3. 케놀란드 (Kenorland)

신원생대 슈피리어 크래톤과 슬라비아 크래톤으로 구성되었다.[4] 이들은 약 24억 8천만 년 전과 23억 1천 2백만 년 전에 분리되었고, 그 일부는 나중에 충돌하여 누나를 형성했다.[4] 케놀란드는 초대륙 순환에서 나타나는 지표 중 하나인데, 초대륙 순환은 지구적 규모에서 하나의 초대륙이 분열되고 다른 초대륙이 형성되는 과정을 말한다.[4]

케놀란드에 대한 정보는 아래 표와 같다.

초대륙 이름시대 (Ma)시대/세설명
케놀란드2,720–2,114신시생대-리아시아세대안적으로, 대륙들은 슈피리아와 슬라비아의 두 그룹으로 형성되었을 수 있다.[15][4]



초대륙존재했던 시기 (단위: 억 년 전)
케노랜드 대륙~27.20–21.00


4. 4. 콜롬비아 (Columbia) / 누나 (Nuna)

신원생대(Neoarchean)의 일부였던 콜롬비아는 약 24억 8천만 년 전과 23억 1천 2백만 년 전에 분리되었고, 그 일부는 나중에 충돌하여 누나(Nuna) (북유럽과 북아메리카)를 형성했다.[4] 누나는 중원생대(Mesoproterozoic) 동안 주로 미성숙 호상열도의 측면 부가에 의해 계속 발전했고, 약 10억 년 전에 누나는 다른 대륙과 충돌하여 로디니아(Rodinia)를 형성했다.[4]

초대륙 이름시대 (Ma)시대/세설명
콜롬비아 (누나)1,820–1,350오로시리아세-에크타시아세[15]



초대륙존재했던 시기 (단위: 억 년 전)
콜롬비아 초대륙(누나 대륙)~18.20–13.50


4. 5. 로디니아 (Rodinia)

중원생대 동안 주로 미성숙 호상열도의 측면 부가에 의해 누나 대륙이 계속 발전했고, 약 10억 년 전에 다른 대륙과 충돌하여 로디니아를 형성했다.[4] 약 8억 2천 5백만 년 전과 7억 5천만 년 전 사이에 로디니아는 분열되었다.[9] 그러나 완전히 분열되기 전에, 로디니아의 일부 조각들은 이미 약 6억 8백만 년 전에 곤드와나를 형성하기 위해 합쳐졌다.

Bradley(2011)의 느슨한 정의[7]를 사용하여 재구성된 고대 초대륙의 이름과 대략적인 연대(백만 년 전, Ma)는 아래 표와 같다.

초대륙 이름시대 (Ma)시대/세설명
로디니아1,130–750스테니아세-토니아세[15]



초대륙존재했던 시기 (단위: 억 년 전)
로디니아~10.71–7.50


4. 6. 판노티아 (Pannotia)

에디아카라기인 6억 3,300만 년 전에서 5억 7,300만 년 전에 존재했던 초대륙이다.[15] 판노티아는 로디니아 초대륙이 3개 또는 4개의 대륙으로 분열된 후, 이 대륙들이 다시 합쳐지면서 형성되었다. 판노티아 초대륙은 남극을 중심으로 거대한 'V'자 모양으로, 좁은 해협으로 분리된 두 개의 긴 팔을 가지고 있었다. 이 팔들 사이에는 판탈라사 해가, 'V'자 바깥쪽에는 이아페투스 해와 테티스 해의 조상 격인 바다가 존재했다.

판노티아 초대륙은 비교적 짧은 기간 동안만 존재했다. 판노티아를 형성했던 대륙들의 충돌은 대부분 비스듬한 각도로 일어났고, 이 대륙들은 이미 빠른 속도로 분열되고 있었다. 약 5억 5,000만 년 전, 즉 판노티아 형성 후 약 6,000만 년 만에 판노티아는 로렌시아, 발티카, 시베리아, 곤드와나의 네 대륙으로 분열되었다. 이후 이 대륙들은 다시 모여 판게아 초대륙을 형성하게 된다.

4. 7. 곤드와나 (Gondwana)

5억 5천만 년 전부터 쥐라기 1억 7500만 년 전까지 존재했던 초대륙이다. 곤드와나는 석탄기부터 판게아의 일부를 형성했지만,[4] 항상 초대륙으로 간주되지는 않는다.[16] 로디니아가 완전히 분열되기 전, 로디니아의 일부 조각들이 합쳐져 약 6억 8백만 년 전에 형성되었다.[9] 판게아는 곤드와나, 로라시아 (로렌시아발티카) 및 시베리아의 충돌을 통해 형성되었다.

초대륙존재했던 시기 (단위: 억 년 전)
전 곤드와나 대륙10.71–6.20
곤드와나~6.20–~1.32
곤드와나~2.53–~0.56


4. 8. 판게아 (Pangaea)

팬로조익 누대의 초대륙 판게아는 약 2억 1500만 년 전부터 분열하기 시작했으며, 이러한 분열은 현재까지도 계속되고 있다.[4] 팡게아는 지구 역사상 가장 최근에 존재했던 초대륙이기 때문에 가장 잘 알려져 있고 이해도가 높다. 팡게아가 교육 현장에서 인기 있는 이유 중 하나는, 대서양을 접한 현재의 대륙들을 퍼즐 조각처럼 맞추는 것만큼이나 간단하게 재구성할 수 있기 때문이다.[4]

팡게아는 곤드와나, 로라시아(로렌시아발티카) 그리고 시베리아의 충돌을 통해 형성되었다.

곤드와나와 로라시아의 충돌은 고생대 후기에 일어났다. 이 충돌로 적도를 따라 바리스칸 산맥이 생성되었다.[6] 이 6000km 길이의 산맥은 일반적으로 두 부분으로 나뉘어 언급된다. 석탄기 후기에 형성된 헤르키니아 산맥이 동부를 구성하고, 서부는 페름기 초기에 융기된 애팔래치아 산맥이다. (티베트 고원과 같은 평평한 고지대의 존재는 논쟁 중이다.) 바리스칸 산맥의 위치는 북반구와 남반구 모두에 영향을 미쳤다. 애팔래치아 산맥의 융기는 전 지구적인 대기 순환에 큰 영향을 미쳤을 것이다.[6]

초대륙존재했던 시기 (단위: 억 년 전)
팡게아~3.35 (~2.99) –1.73



고지자기를 이용한 연구에 의해, 과거의 대륙 이동 모습은 6억 년 전까지 상세하게 알려져 있다. 또, 그 이전에 대해서도 대략적인 대륙 이동 모습이 추정되고 있으며, 과거에 여러 차례 초대륙이 형성되었던 것으로 여겨진다. 현재는 초대륙 팡게아가 분열, 분산되어 다시 다음 초대륙의 형성을 향해 모이기 시작한 시점이라고 생각되고 있다.

5. 현재의 초대륙

현재의 초대륙은 다음 두 개이다.


  • 아프로-유라시아: 세계 섬이라고도 한다.
  • 아메리카 대륙

6. 미래의 초대륙

대륙은 현재도 계속 이동하고 있으며, 과거에 주기적으로 초대륙이 형성되어 왔다는 점에서 수억 년 후에는 다시 초대륙이 출현할 것이라고 예측된다. 미래의 초대륙이 어떻게 형성될지에 대해서는 여러 가설이 있는데, 대표적인 것이 아마시아와 판게아 울티마이다.

6. 1. 아마시아 (Amasia)

아마시아는 현재의 동아시아를 중심으로 유라시아, 오스트레일리아, 아메리카가 충돌해서 발생한다는 설이다.

6. 2. 판게아 울티마 (Pangaea Ultima)

아프리카가 유럽으로 이동하면서 유라시아 대륙과 합쳐지고, 대서양이 축소되면서 북아메리카가 아프리카 남부에 충돌하여 발생한다는 설이다.

7. 초대륙과 기후 변화

초대륙 순환은 지구적 규모에서 하나의 초대륙이 분열되고 다른 초대륙이 형성되는 과정을 말한다.[4] 초대륙 순환은 개별 해양 분지의 열림과 닫힘 과정인 윌슨 순환과는 다르며, 윌슨 순환은 초대륙 순환 시기와 거의 일치하지 않는다.[1] 하지만 이 두 순환은 모두 판게아로디니아 형성에 관여했다.[6]

다음은 초대륙의 이름과 대략적인 연대를 나타낸 표이다.

초대륙 이름시대 (Ma)시대/세설명
발바라(Vaalbara)3,636–2,803초기시생대-중기시생대초대륙체 또는 단순히 대륙으로도 설명됨[13]
우르(Ur)2,803–2,408중기시생대-시데리아세대륙[2]과 초대륙[14]으로 모두 설명됨
케노어랜드(Kenorland)2,720–2,114신시생대-리아시아세슈피리아와 슬라비아의 두 그룹으로 형성되었을 수도 있음[15][4]
아르크티카(Arctica)2,114–1,995리아시아세-오로시리아세정의에 따라 일반적으로 초대륙으로 간주되지 않음[2]
아틀란티카(Atlantica)1,991–1,124오로시리아세-스테니아세정의에 따라 일반적으로 초대륙으로 간주되지 않음[2]
Columbia (Nuna))1,820–1,350오로시리아세-에크타시아세[15]
로디니아(Rodinia)1,130–750스테니아세-토니아세[15]
파노티아(Pannotia)633–573에디아카라기[15]
곤드와나(Gondwana)550–175에디아카라기-쥐라기석탄기부터 판게아의 일부를 형성했으며,[4] 항상 초대륙으로 간주되지는 않음[16]
판게아(Pangaea)336–175석탄기-쥐라기



고지리와 판의 상호작용은 판게아 시대까지는 비교적 잘 이해되지만, 더 오래전의 지질학적 증거는 희박하다. 해저 자력 이상, 대륙붕 일치, 조산대의 지질 해석, 고지자기, 화석의 고생물지리학, 기후에 민감한 지층의 분포는 모두 대륙의 위치와 시간에 따른 환경 지표를 얻는 방법이다.[4]

대륙붕은 대륙 가장자리가 맞닿는 곳에서 형성되며, 균열과 해저 확장을 통해 초대륙 분열 시 생성되고 합체 시 소멸한다. 판게아 초대륙 순환은 대륙붕의 존재 유무를 통해 초대륙의 발달, 지속 기간, 분열을 기록하는 좋은 예시이다. 판게아 합체 시기(5억 년 전~3억 5000만 년 전)에 대륙붕이 급격히 감소했고, 지속 기간(3억 3600만 년 전~2억 7500만 년 전) 동안 적었으며, 분열 시기에 증가했다.[4]

조산대는 대륙과 초대륙의 합체 과정에서 형성될 수 있다.

후기 고생대(약 251.9 Ma) 동안 판게아 내부에는 거대한 지형적 장벽, 즉 남서-북동 방향의 애팔래치아-헤르키니아 산맥이 존재했다는 증거가 있다. 이는 티베트 고원 주변의 현재 몬순 순환과 비교할 수 있는데, 티베트 고원은 유라시아 내 몬순 강도에 긍정적인 영향을 미친다. 쥐라기 동안 초대륙 다른 지역의 낮은 지형은 강수량 변화에 부정적인 영향을 미쳤을 것으로 예상되며, 초대륙 분열은 지역 강수량에 영향을 미쳐 규산염 풍화작용과 CO2 소비를 증가시켰을 수 있다.[21]

고생대 시절 태양 복사 에너지는 30% 감소했고, 캄브리아기-선캄브리아기 경계에서는 6% 감소했지만, 지구는 선캄브리아 시대 내내 세 번의 빙하기만 경험했다.[6]

대륙 내부의 혹한은 복사 냉각과 대륙 가장자리에서의 열 수송 비율에 따라 달라진다. 대륙 내부 겨울 기온을 높이려면 열 수송 속도가 복사 냉각 속도보다 커야 하는데, 기후 모델에 따르면 대기 중 이산화탄소량과 해양 열 수송 변화는 비교적 효과적이지 않다.[22]

이산화탄소 모델에 따르면 신생대 후기와 석탄기-페름기 빙하 시대의 이산화탄소 값은 낮았지만, 고생대 초기에는 훨씬 높았다(현재보다 10% 이상). 이는 선캄브리아기 초대륙 분열 후 해저 확장 속도가 빨랐고, 탄소 흡수원인 육상 식물이 부족했기 때문일 수 있다.[20]

페름기 후기 팡게아의 계절별 기온은 크게 달랐을 것으로 예상된다. 아열대 여름 기온은 현재보다 6°C~10°C 높았고, 중위도 지역 겨울 기온은 -30°C 미만이었다. 이러한 계절 변화는 팡게아의 거대한 크기 때문이었으며, 해안 지역은 변화가 적었다.[6]

쥐라기 시대 로라시아 북쪽 가장자리를 따라 여름 기온이 영상을 넘지 않았다. 러시아에서 유래한 빙하 부유암이 이를 나타내는 지표이다. 쥐라기 시대는 동경 90도 고지자기 경도를 따라 현재 중앙 유라시아보다 약 10°C 더 높았던 것으로 추정된다.[22]

밀란코비치 주기 연구는 중생대 백악기 중기를 중심으로 이루어졌다. 오늘날 유라시아 대륙에서 나타나는 밀란코비치 주기 진폭은 팡게아 남반구와 북반구 모두에서 비슷하게 나타날 수 있다. 기후 모델링에 따르면 팡게아 대륙 여름 기온 변동은 14°C~16°C였는데, 이는 플라이스토세 시대 유라시아 대륙 여름 기온과 비슷하거나 약간 높다. 가장 큰 진폭의 밀란코비치 주기는 트라이아스기와 쥐라기 시대 중위도에서 고위도 지역에서 나타났을 것으로 예상된다.[22]

7. 1. 대기 순환

대륙은 지구의 기후에 큰 영향을 미치며, 초대륙은 더욱 광범위한 영향을 미친다. 대륙은 전 지구적인 바람 패턴을 변화시키고, 해류의 경로를 조절하며, 해양보다 높은 알베도를 가진다.[1] 산맥은 바람의 방향을 바꾸고, 알베도 차이는 해안 바람의 변화를 일으킨다. 대륙 내부의 고도가 높을수록 더 시원하고 건조한 기후, 즉 대륙성이 나타난다. 오늘날 유라시아에서 이러한 현상을 볼 수 있으며, 암석 기록은 판게아 중앙에서 대륙성의 증거를 보여준다.[1]

판구조론과 대기의 화학적 구성(특히 온실가스)은 지질 시대 규모에서 가장 중요한 두 가지 요인이다. 대륙 이동은 냉온한 기후 시대 모두에 영향을 미친다. 대기 순환과 기후는 대륙과 초대륙의 위치와 형성에 크게 영향을 받는다. 따라서 대륙 이동은 지구 평균 기온에 영향을 미친다.[6]

곤드와나로라시아의 충돌은 고생대 후기에 발생했다. 이 충돌로 적도를 따라 바리스칸 산맥이 생성되었다.[6] 이 6000km 길이의 산맥은 일반적으로 두 부분으로 나뉘는데, 석탄기 후기에 형성된 헤르키니아 산맥이 동부를 구성하고, 서부는 페름기 초기에 융기된 애팔래치아 산맥이다. 바리스칸 산맥의 위치는 북반구와 남반구 모두에 영향을 미쳤으며, 애팔래치아 산맥의 융기는 전 지구적인 대기 순환에 큰 영향을 미쳤을 것이다.[6]

시생누대의 산소 농도는 매우 낮았지만, 오늘날에는 약 21%이다. 지구의 산소 함량은 단계적으로 증가했으며, 초대륙의 발달과 밀접하게 연관된 6단계 또는 7단계의 증가가 있었다.[24]

# 대륙 충돌

# 초대륙 산맥 형성

# 초대륙 산맥 침식

# 대량의 광물과 영양분 (, 등)이 바다로 유입

# 해양 조류 생명체의 폭발적 증가 (영양분 공급으로 인한)

# 광합성을 통한 대량의 산소 생성

지구의 대기 산소 함량 증가 과정은 거대한 육지 덩어리의 대륙-대륙 충돌로 초대륙, 그리고 초대륙 산맥이 형성되면서 시작되었을 것으로 추정된다. 이 초대륙 산맥은 침식되어 대량의 영양분이 바다로 유입되었고, 이는 광합성 유기체의 번성을 촉진하여 대량의 산소를 생성하게 했다. 조산 운동과 대기 산소 함량 사이에는 직접적인 관계가 있으며, 대량 산소화 사건 시기와 일치하는 퇴적 증가 증거는 유기 탄소와 황철석이 퇴적물 아래에 매몰되어 자유 산소와 반응하지 못하게 함으로써 대기 산소 증가를 지속시켰다.[24]

2.65 Ga에는 몰리브덴 동위원소 분획이 일시적으로 증가했는데, 이는 자유 산소가 있어야 몰리브덴 동위원소가 분획화되기 때문에 대기 산소 증가를 뒷받침한다. 2.45~2.32 Ga 사이에는 '대산소화 사건'이라 불리는 두 번째 산소화 시기가 발생했다. 2.3 Ga에 나타난 적색층은 Fe3+가 생성되어 토양의 중요한 구성 요소가 되었다는 것을 의미하며, 이는 대산소화 사건의 증거이다.

약 1.8 Ga의 세 번째 산소화 단계는 철 형성체의 사라짐으로 나타난다. 네오디뮴 동위원소 연구에 따르면 철 형성체는 대륙 기원이므로 용해된 Fe와 Fe2+는 대륙 침식 동안 운반되어야 했다. 대기 산소의 증가는 Fe 수송을 방지하므로 철 형성체의 부족은 산소 증가의 결과일 수 있다. 약 0.6 Ga의 네 번째 산소화 사건은 해양 탄산염 관련 황산염에서 모델링된 황 동위원소 비율을 기반으로 하며, 황 동위원소의 증가는 심해의 산소 함량 증가를 필요로 한다.

650~550 Ma 사이에는 해양 산소 수준이 세 번 증가했는데, 이는 다섯 번째 산소화 단계이다. 이 시기를 산소화 사건으로 나타내는 이유 중 하나는 검은 셰일에서 산화환원에 민감한 몰리브덴의 증가이다. 여섯 번째 사건은 360~260 Ma 사이에 발생했으며, 황산염34S와 탄산염13C의 균형 변화를 시사하는 모델에 의해 확인되었는데, 이는 대기 산소 증가의 영향을 크게 받았다.[24][23]

7. 2. 해류 순환

대륙은 지구 기후에 큰 영향을 미치며, 초대륙은 더욱 광범위한 영향을 미친다. 대륙은 전 지구적인 바람 패턴을 바꾸고, 해류의 흐름을 조절하며, 바다보다 알베도가 높다.[1] 산맥은 바람의 방향을 바꾸고, 알베도 차이는 해안 바람의 변화를 일으킨다. 대륙 내부의 고도가 높을수록 더 시원하고 건조한 기후, 즉 대륙성이 나타난다. 오늘날 유라시아에서 이러한 현상을 볼 수 있으며, 암석 기록은 판게아 중심부에서 대륙성의 증거를 보여준다.[1]

7. 3. 빙하 작용

대륙은 지구의 기후에 큰 영향을 미치며, 초대륙은 더 광범위한 영향을 미친다. 대륙은 바람 패턴, 해류 경로를 변화시키고 해양보다 높은 알베도를 가진다.[1] 대륙 내부의 고도가 높을수록 더 시원하고 건조한 기후, 즉 대륙성이 나타난다. 암석 기록은 판게아 중심부에서 대륙성의 증거를 보여준다.[1]

빙하기(Glacial epoch)는 수백만 년에 걸친 지구의 장기간에 걸친 빙하 작용(glaciation) 시기를 말한다.[19] 빙하는 해수면 변화를 통해 기후에 큰 영향을 미치며, 대륙의 위치와 고도 변화, 고위도 및 해양 순환은 빙하기에 영향을 준다. 대륙과 초대륙의 분열 및 붕괴와 빙하기 사이에는 연관성이 있는데, 원생대 초대륙 시리즈 모델에 따르면 케노어랜드(Kenorland)와 로디니아(Rodinia)의 분열은 각각 팔레오프로테로조익기(Paleoproterozoic)와 신원생대(Neoproterozoic) 빙하기와 관련이 있다.

반대로, 프로토판게아-팔레오판게아(Protopangea–Paleopangea) 이론은 이러한 빙하기가 대륙 이동 속도가 낮은 시기와 상관관계가 있으며, 전 지구적 한랭기는 지각 활동과 그에 따른 화산 활동 감소 때문이라는 결론을 내린다.[11] 초대륙이 축적되고 지역적 융기가 일어나는 시기에는 빙하기가 드물고 이를 뒷받침하는 증거가 거의 없다. 그러나 증거 부족이 빙하기가 초대륙의 충돌 집합과 관련이 없다는 결론을 내릴 수는 없다.

후기 오르도비스기(~4억 5840만 년 전)에는 곤드와나(Gondwana)의 특정 배열로 인해 빙하 작용과 높은 CO2 수치가 동시에 발생했을 수 있다.[20] 그러나 일부 지질학자들은 이 시기에 온도 상승이 있었다고 생각하며 의견을 달리한다. 후기 오르도비스기 남극의 온도가 어는점에 도달했을 수도 있지만, 란도베리절(Llandovery epoch)(~4억 4380만 년 전) 초기 실루리아기부터 후기 미시시피절(~3억 3090만 년 전)까지는 빙상이 없었다.[6] 대륙의 가장자리가 극지방 근처에 있을 때 대륙에 눈이 내릴 수 있다는 이론으로 의견 일치를 볼 수 있다.

7. 4. 화산 활동



화산 활동은 상부 맨틀에 조성적 영향을 줄 뿐만 아니라, 대이온 친석 원소를 보충함으로써 판의 이동에 영향을 미친다.[1] 판은 슬랩 눈사태가 발생했을 수 있는 지오이드 저지대를 향해 이동하고, 플룸이나 슈퍼플룸에 의해 발생할 수 있는 지오이드 고지대에서 멀어진다. 이로 인해 대륙이 서로 밀려 초대륙을 형성하게 되며, 이는 초기 대륙 지각이 원시판게아로 모이는 원인이 된 과정이었던 것으로 보인다.[17]

초대륙의 분산은 매우 큰 대류 세포 또는 플룸의 상승으로 인한 지각 아래의 열 축적과, 막대한 열 방출로 인해 고생대 판게아의 최종 분열이 발생했다.[18]

알려진 화산 폭발의 영향은 홍수 현무암의 영향과 비교되지 않는다. 홍수 현무암의 시기는 대규모 대륙 분열과 일치했다. 그러나 홍수 현무암 생성에 필요한 시간에 대한 데이터가 부족하여 기후적 영향을 정량화하기 어렵다. 단일 용암류의 시기도 불확실하다. 이들은 홍수 현무암이 고기후에 어떻게 영향을 미쳤는지에 대한 중요한 요소이다.[6]

8. 초대륙과 생물 다양성

초대륙과 관련된 기록은 현재까지 명확하게 밝혀진 것이 없다.

9. 한반도와 초대륙

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참조

[1] 서적 Continents and supercontinents https://books.google[...] Oxford University Press 2021-01-05
[2] 학술지 Configuration of Columbia, a Mesoproterozoic Supercontinent http://szczepan.ct8.[...] 2002
[3] 학술지 The break-up of Rodinia, birth of Gondwana, true polar wander and the snowball Earth
[4] 학술지 Secular Trends in the Geologic Record and the Supercontinent Cycle 2011
[5] 학술지 What's in a name? The Columbia (Paleopangaea/Nuna) supercontinent
[6] 학술지 Earth dynamics and climate changes 2003
[7] 학술지 Mineral evolution and Earth history 2014-12-23
[8] 학술지 Earth's next supercontinent 2007-10
[9] 학술지 A 'Snowball Earth' Climate Triggered by Continental Break-Up Through Changes in Runoff 2004
[10] 학술지 A planetary perspective on Earth evolution: Lid Tectonics before Plate Tectonics 2013
[11] 학술지 Continental velocity through geological time: the link to magmatism, crustal accretion and episodes of global cooling 2013
[12] 학술지 How not to build a supercontinent: A reply to J.D.A. Piper 2009-10
[13] 학술지 Validating the existence of Vaalbara in the Neoarchean https://people.earth[...] 2009
[14] 학술지 Archaean granulite facies metamorphism at the Singhbhum Craton–Eastern Ghats Mobile Belt interface: implication for the Ur supercontinent assembly https://www.academia[...] 2011
[15] 학술지 The supercontinent cycle: A retrospective essay 2014
[16] 학술지 Reconstructing pre-Pangean supercontinents https://people.earth[...] 2013
[17] 학술지 Protopangea: palaeomagnetic definition of Earth's oldest (Mid-Archaean-Paleoproterozoic) supercontinent 2010
[18] 학술지 Paleopangea in Meso-Neoproterozoic times: the paleomagnetic evidence and implications to continental integrity, supercontinent from and Eocambrian break-up 2010
[19] 학술지 Glacio-epochs and the Supercontinent Cycle after ~3.0 Ga: Tectonic Boundary Conditions for Glaciation 2008
[20] 학술지 Climate Change on Tectonic Time Scales 1993
[21] 학술지 Milankovitch Fluctuations on Supercontinents 1992
[22] 학술지 Milankovitch Fluctuations on Supercontinents 1992
[23] 웹사이트 G'day mate: 1.7-billion-year-old chunk of North America found in Australia https://www.MSN.com/[...]
[24] 학술지 Formation of Supercontinents Linked to Increases in Atmospheric Oxygen 2008



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