지구에서 가장 오래된 암석
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-06-28 10:26:42
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캐나다 그린스톤 벨트(Greenstone Belt)의 암석 연대를 41억 6천만 년으로 추정
40억 년 전 지구의 모습은 거의 알려지지 않았다. 몇 개의 작은 지르콘 결정을 제외하고는 석기 시대의 증거가 거의 남아 있지 않다. 그 이유는 판구조론과 지구 맨틀의 역흐름이 지구의 지각을 끊임없이 갱신하기 때문이다. 일부는 녹고, 다른 곳에서는 새로운 지각이 형성된다. 결과적으로 지구의 지구화학적 "기억" 또한 끊임없이 덮어 씌워진다.
지구상에는 원시 지각의 잔해가 보존된 몇몇 지역이 있다. 캐나다 북서부에 있는 약 40억 3천만 년 된 아카스타 편마암(Acasta-Gneise), 그린란드에 있는 38억 년 된 이수아 그린스톤(Isua-Greenstone), 그리고 캐나다 북동부에 있는 누부아기툭(Nuvvuagittuq) 그린스톤 벨트가 여기에 포함된다. 그러나 누부아기툭의 연대 측정은 논란의 여지가 있었다. 주로 동위원소 연대 측정을 통해 추정된 연대는 37억 년에서 43억 년 전으로 나타났다.
증거로서 관입암
오타와 대학교의 크리스찬 솔레(Christian Sole)와 그의 팀은 바로 이 부분에서 새로운 접근법을 취하고 있다. 그들은 잠재적 원시 지각의 현무암을 분석하는 대신, 그린스톤 벨트 일부 내의 관입암에 초점을 맞추었다. 이는 고대 용융물이 이후 현무암을 관통하여 응고된 것이다. 이러한 관입암은 화성작용에 의해 변형된 화성암인 변성반려암으로 이루어져 있다.
솔레와 그의 동료들은 "이러한 변성반려암은 녹암대(Greenstone Belt)를 관통해 그곳의 변성현무암 암석의 최소 연대를 알려준다"며 "녹암대의 지질연대학을 더욱 정확하게 규명할 수 있는 기회를 제공한다"고 말했다. 새로운 연대 측정을 위해 지질학자들은 이러한 변성반려암 관입암에서 샘플을 채취하여 두 가지 유형의 사마륨 및 네오디뮴 동위원소 분석을 실시했다.
이 연대 측정법은 지구 역사 초기 단계에만 존재했던 사마륨-146 동위원소가 네오디뮴-142로 붕괴되는 과정을 기반으로 한다. 따라서 이 네오디뮴 동위원소의 비율을 측정하면 해당 광물이나 암석이 명왕성 시대에서 유래했는지, 그리고 얼마나 오래되었는지를 알 수 있다. 동시에 연구팀은 사마륨-147과 네오디뮴-143 동위원소의 비율도 분석했다.
41억 6천만 년 전
결과:
두 가지 사마륨-네오디뮴 연대 측정법 모두 누부아기툭 그린스톤 벨트의 오랜 연대를 확인했다. 솔과 그의 연구팀은 "장수명 동위원소계와 단수명 동위원소계의 등시선은 거의 동일한 값을 나타낸다"고 보고했다. "따라서 관입암에 의해 관통된 암석의 최소 연대는 약 41억 6천만 년이다." 이 연대 측정은 관입암의 다른 부분에서 채취한 시료와 두 동위원소 비율 모두에서 일관되게 나타났다.
이는 누부아기툭 녹암대의 오랜 연대에 대한 기존 가정을 확인하고 이 지층의 이전 연대 측정에 대한 의구심을 반박한다. 이에 따르면, 특히 풍부한 화성암과의 혼합 또한 사마륨 동위원소 값을 설명할 수 있다. 그러나 솔과 그의 동료들이 설명하듯이, 두 가지 사마륨-네오디뮴 연대 측정법과 다른 시료가 동일한 결과를 낳았을 가능성은 매우 낮다.
지구 초기의 유물
지질학자들에 따르면, 새로운 연대 측정 결과 캐나다 북동부의 암석층이 지구상에서 가장 오래된 암석을 포함하고 있음을 명확히 보여준다. 공동 저자인 조나단 오닐(Jonathan O’Neil)은 "지질학계에서는 15년 넘게 이 암석들의 연대를 놓고 논쟁을 벌여 왔다. 이번 연구 결과는 누부아기툭 그린스톤 벨트가 지구 역사상 처음 5억 년 전인 명왕성 시대의 암석을 여전히 발견할 수 있는 유일한 곳임을 확인시켜 준다"고 말했다.
따라서 누부아기툭 그린스톤 벨트는 실제로 지구 원시 지각의 유물을 포함하고 있다. 솔레와 그의 동료들은 "이것은 지구 초기 시대에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다"고 설명했다.
참고: Science, 2025; doi: 10.1126/science.ads8461
출처: Science, 미국과학진흥협회(AAAS)
캐나다 그린스톤 벨트(Greenstone Belt)의 암석 연대를 41억 6천만 년으로 추정
지구에서 가장 오래된 암석
지질학자들은 캐나다 그린스톤 벨트(Greenstone Belt)의 암석 연대를 41억 6천만 년으로 추정했다.
원시 지구의 유물:
캐나다 북동부에 있는 누부아기툭(Nuvvuagittuq) 그린스톤 벨트(綠巖帶,녹암대)는 새로운 연대 측정 결과 지구에서 가장 오래된 암석으로 확인되었다. 이 지층의 일부는 지구 역사 41억 6천만 년 동안 거의 변하지 않고 남아 있다. 따라서 이 암석들은 지구 역사의 초기 시기인 명왕성 시대의 유물이다. 지질학자들은 "Science"에서 이를 설명하며, 이는 지구 초기 역사를 들여다볼 수 있는 특별한 창을 열어준다고 설명했다.
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| ▲ 캐나다의 누부아기툭 그린스톤 벨트에서 발견된 이 암석은 새로운 연대 측정 결과 41억 6천만 년 된 것으로 확인되었다. © Jonathan O’Neil |
40억 년 전 지구의 모습은 거의 알려지지 않았다. 몇 개의 작은 지르콘 결정을 제외하고는 석기 시대의 증거가 거의 남아 있지 않다. 그 이유는 판구조론과 지구 맨틀의 역흐름이 지구의 지각을 끊임없이 갱신하기 때문이다. 일부는 녹고, 다른 곳에서는 새로운 지각이 형성된다. 결과적으로 지구의 지구화학적 "기억" 또한 끊임없이 덮어 씌워진다.
지구상에는 원시 지각의 잔해가 보존된 몇몇 지역이 있다. 캐나다 북서부에 있는 약 40억 3천만 년 된 아카스타 편마암(Acasta-Gneise), 그린란드에 있는 38억 년 된 이수아 그린스톤(Isua-Greenstone), 그리고 캐나다 북동부에 있는 누부아기툭(Nuvvuagittuq) 그린스톤 벨트가 여기에 포함된다. 그러나 누부아기툭의 연대 측정은 논란의 여지가 있었다. 주로 동위원소 연대 측정을 통해 추정된 연대는 37억 년에서 43억 년 전으로 나타났다.
증거로서 관입암
오타와 대학교의 크리스찬 솔레(Christian Sole)와 그의 팀은 바로 이 부분에서 새로운 접근법을 취하고 있다. 그들은 잠재적 원시 지각의 현무암을 분석하는 대신, 그린스톤 벨트 일부 내의 관입암에 초점을 맞추었다. 이는 고대 용융물이 이후 현무암을 관통하여 응고된 것이다. 이러한 관입암은 화성작용에 의해 변형된 화성암인 변성반려암으로 이루어져 있다.
솔레와 그의 동료들은 "이러한 변성반려암은 녹암대(Greenstone Belt)를 관통해 그곳의 변성현무암 암석의 최소 연대를 알려준다"며 "녹암대의 지질연대학을 더욱 정확하게 규명할 수 있는 기회를 제공한다"고 말했다. 새로운 연대 측정을 위해 지질학자들은 이러한 변성반려암 관입암에서 샘플을 채취하여 두 가지 유형의 사마륨 및 네오디뮴 동위원소 분석을 실시했다.
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| ▲ 퀘벡 북부 누부아기툭 녹암 지대의 노두 모습. © Jonathan O’Neil |
이 연대 측정법은 지구 역사 초기 단계에만 존재했던 사마륨-146 동위원소가 네오디뮴-142로 붕괴되는 과정을 기반으로 한다. 따라서 이 네오디뮴 동위원소의 비율을 측정하면 해당 광물이나 암석이 명왕성 시대에서 유래했는지, 그리고 얼마나 오래되었는지를 알 수 있다. 동시에 연구팀은 사마륨-147과 네오디뮴-143 동위원소의 비율도 분석했다.
41억 6천만 년 전
결과:
두 가지 사마륨-네오디뮴 연대 측정법 모두 누부아기툭 그린스톤 벨트의 오랜 연대를 확인했다. 솔과 그의 연구팀은 "장수명 동위원소계와 단수명 동위원소계의 등시선은 거의 동일한 값을 나타낸다"고 보고했다. "따라서 관입암에 의해 관통된 암석의 최소 연대는 약 41억 6천만 년이다." 이 연대 측정은 관입암의 다른 부분에서 채취한 시료와 두 동위원소 비율 모두에서 일관되게 나타났다.
이는 누부아기툭 녹암대의 오랜 연대에 대한 기존 가정을 확인하고 이 지층의 이전 연대 측정에 대한 의구심을 반박한다. 이에 따르면, 특히 풍부한 화성암과의 혼합 또한 사마륨 동위원소 값을 설명할 수 있다. 그러나 솔과 그의 동료들이 설명하듯이, 두 가지 사마륨-네오디뮴 연대 측정법과 다른 시료가 동일한 결과를 낳았을 가능성은 매우 낮다.
지구 초기의 유물
지질학자들에 따르면, 새로운 연대 측정 결과 캐나다 북동부의 암석층이 지구상에서 가장 오래된 암석을 포함하고 있음을 명확히 보여준다. 공동 저자인 조나단 오닐(Jonathan O’Neil)은 "지질학계에서는 15년 넘게 이 암석들의 연대를 놓고 논쟁을 벌여 왔다. 이번 연구 결과는 누부아기툭 그린스톤 벨트가 지구 역사상 처음 5억 년 전인 명왕성 시대의 암석을 여전히 발견할 수 있는 유일한 곳임을 확인시켜 준다"고 말했다.
따라서 누부아기툭 그린스톤 벨트는 실제로 지구 원시 지각의 유물을 포함하고 있다. 솔레와 그의 동료들은 "이것은 지구 초기 시대에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다"고 설명했다.
참고: Science, 2025; doi: 10.1126/science.ads8461
출처: Science, 미국과학진흥협회(AAAS)
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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