선캄브리아시대

정의

지질 시대 구분 가운데 가장 오래전의 시대. 지구위의 지각이 지각이 형성된 약 46억 년 전부터 지금까지 경과된 시간의 약 7/8을 차지한다. ‘선캄브리아시대(先—時代, Precambrian)’는 다세포 생물이 폭발적으로 발생했던 시기인 고생대(古生代) 캄브리아기(—紀, Cambrian Period)보다 앞선 시대(약 5억 4,200만 년 이전)를 포괄적으로 부르는 용어이다. 선캄브리아시대는 크게 약 46억 년 전부터 약 38억 년 전까지의 명왕누대(冥王累代, Hadean Eon), 이후 약 25억 년 전까지의 시생누대(始生累代, Archean Eon), 약 25억 년 이후 원생누대(原生累代, Proterozoic Eon)의 세 시기로 구분된다.

지질학적 특징

선캄브리아시대 지층을 이루며 지상에서 가장 오래된 것으로 알려진 암석은 나이가 약 38억~39억 년으로 측정된 화산기원 암석이다. 화산물질의 어떤 것은 퇴적층으로 재퇴적되었는데 이는 얕은 물에서 퇴적된 것 같은 특성을 보인다.

이 시대에 대륙이 존재했었다는 증거는 없으며 지구는 아마도 일부 화산열도가 돌출된 곳을 제외하면 물로 덮여 있었던 것으로 보인다. 화산활동은 비교적 짧은 반감기(半減期)를 가진 방사성 동위원소의 붕괴로 생성된 엄청난 열에 의해 그이후의 어느 시대보다 더욱 강렬했을 것이다. 기권(氣圈)이 먼저 생기기 전에는 수권(水圈)이 발달할 수 없었다.

약 29억~33억 년 전에 시작되어 이 시기에 완료된 주요 사건은 거대한 양의 관입암의 형성이다. 이 암석은 중성 및 산성의 조성을 가진 것으로(주로 토날라이트·화강섬록암·화강암) 고체 지구의 외각을 이루고 있던 화산암과 퇴적암 아래에서 두꺼운 수평의 판상구조를 형성했다(→ 판구조론). 알루미나와 실리카를 많이 포함한 이들 관입암은 대부분의 화산암보다 밀도가 낮았으며 해수면 위로 솟은 비교적 높은 지역을 형성했다.

이들 높이 솟은 지역은 전체 면적과 두께에 있어 현재의 대륙에 필적할 만한 육괴를 만들었다. 이들이 최초에 여러 개의 독립된 육괴를 이루었는지는 불분명하지만 약 27억~28억 년 전에는 모든 대륙물질이 북극지방에 모여 1개의 거대한 초대륙(超大陸)을 이루었을 것이다. 이 단일대륙은 거의 원생누대 전체를 특징지었고 선캄브리아시대 말기로 접근하면서 불안정하게 되거나 분리되었다. 처음에 분리가 일어난 이후 대륙괴의 쪼개짐은 오늘날까지 이르고 있다.

원생누대의 초대륙은 오늘의 대륙과는 달랐다. 초대륙은 본질적으로 단단한 암석권으로 된 판의 일부를 형성했으며 이 판에 작용한 구조적 활동은 판들 사이에 상호작용이 일어나는 주변부에 국한되어 있었다. 초대륙은 대규모의 내부 변형을 겪었는데 이는 판 주변부를 따라 일어난 구조적 활동과는 무관한 것으로 보인다.

초대륙 내의 상대적 횡적 운동은 하위의 연약권(軟弱圈 : 상부 맨틀) 위에 밀착되어 있는 암석권이 있어 이들이 상대적으로 움직일 수 있음을 보여준다. 이렇게 판구조적 체계에 있어 하나의 필수적인 기계적 요소는 원생누대 중에 존재했지만 횡적 강도의 다른 필수 요소는 적어도 대륙 내에는 존재하지 않았다. 원생누대의 해양성 암석의 성질과 기계적인 역사에 대하여는 알려진 것이 없다(→ 대륙판간 충둘).

후기 시생누대와 초기 원생누대의 특징은 초대륙 내에 녹암대(綠岩帶)가 형성된 것이다. 길이 1,000km 이상 되는 것도 있는 선(線)구조대는 초염기성·염기성·저염기성인 화산암과 퇴적암으로 이루어져 있다. 이러한 집합체는 현생누대 해양지각의 특성과 유사하다.

진정한 해양지각과는 달리 녹색대는 전형적인 대륙 암석 위에 놓여 있었으며 해양열곡으로 발전되지 않은 화산 열곡을 대표하는 것으로 보인다. 더 좁고 더 뚜렷이 정의된 열곡은 원생누대 후기에 형성되었으나 원생누대가 끝날 때까지는 열곡이 해양으로 연결되지 않았다. 이러한 열곡은 현생누대(顯生累代)에 들어서야 초대륙의 분리를 일으키고 판구조체계를 시작하게 했다.

생물학적 특징

당시 대기의 조성은 산소가 거의 없었다는 것 외에는 불확실하다. 최초의 것으로 알려진 화석화된 생물은 주로 세균과 청록 조류(藻類)로서 약 32억~35억 년 전의 암석에서 발견되나 그 생물이 기원한 시기는 알려져 있지 않다. 그러므로 지표면의 특성은 가장 오래된 화석만큼이나 일찍부터도, 지표면 온도를 포함한 다른 몇몇 중요한 특성에서 현재와 크게 다르지 않았다.

약 25억 년 이상 비교적 천천히 발달해온 생물은 선캄브리아시대말이 가까워지자 더 진화된 생물로 급속히 발전했는데 이는 더 작게 갈라진 대륙들이 넓은 지역에 분포함으로써 초래된, 보다 다양해지고 보다 급속히 변하는 환경조건에 적응하기 위한 급격한 발달이었다.

연구사

선캄브리아시대에는 보편적으로 받아들여진 3개의 시대 구분이 있는데 명왕누대, 시생누대, 시생누대와 캄브리아기 사이의 시기인 원생누대이다(→ 고지리학). 선캄브리아시대에 이어지는 현생누대 고생대 캄브리아기는 지구 역사상 많은 수의 다양한 생물체가 퇴적암 내에서 화석유해로 잘 보존된 최초의 시대이다.

간혹 잘 보존된 선캄브리아시대 퇴적암의 두꺼운 층이 발견되지만 선캄브리아시대의 시간 비율로 보면 그것은 아주 적은 양이다. 그나마 노출된 퇴적암 층서에서는 적당한 화석이 발견되지 않아 각 퇴적층서의 연대적인 세분과 다른 지층들간의 연대적인 대비가 불가능하다. 따라서 선캄브리아 암석의 시대구분은 대부분 방사성 원소 연대의 참고나 임의적인 시대구분을 통해 이루어진다.

현재 대륙을 형성한 대부분의 암석은 선캄브리아시대 동안에 생긴 것이지만, 그후에 쌓인 퇴적암이나 화산암으로 덮여 현재는 지표면에 노출되어 있는 암석의 1/3 이하를 차지하고 있을 뿐이다. 현재 해양의 모든 암석은 현생누대 기원이어서 선캄브리아시대 역사에 대한 우리의 지식은 더 짧은 시간을 대표하는 현생누대의 유용한 증거보다 더 적은 증거에서 알아낸 것이다.