신 원생대 중기, 말기 지구에서 로디니아(Rodinia) 초대륙 분열 및 저위도 빙하사건과 같은 일련의 중대한 지질사건들이 발생하였다. 이것은 모두 신 원생대 중기, 말기 지층에 기록되었고 빙하 생성원인인 혼합성 육성퇴적암(terrigenous sedimentary rock)，캡형 탄산염암(cap carbonate rock)과 호상철광층(Banded iron formation)을 대표로 한다. 하지만 신뢰할만한 동위원소 연대 제한 부족으로 인해 빙하사건 발생 기간과 동시성(simultaneity) 혹은 통시성(diachronism) 등 문제로 줄곧 논쟁이 존재하였다.

중국 화남(south China) 남화시스템(Nanhuan System)이 이러한 사건에 대한 상세한 기록을 남겼지만 남화시스템 구역 지층대비는 오랫동안 줄곧 논쟁이 존재하였고 논쟁의 초점은 Xieshuihe층, Fulu층, Liantuo층과 Banxi그룹 사이 대조문제이다. 기존의 연구 대부분은 암석 지층대비를 위주로 진행되었다. 예전부터 지층에 대한 연대 측정을 하려고 시도하였지만 측정한 연대는 대부분이 지르콘(zircon) 부스러기의 연대이고 지층의 퇴적연대를 제한하지 못하였다. 때문에 중국 화남 남화시스템 지층에 대한 정확한 연대 측정은 지역 지층대조 문제를 해결할 수 있는 동시에 전세계 빙하사건이 발생한 기간과 발생시간 등 문제에 대해서도 일정한 연대 제한을 제공할 수 있다.

중국과학원 지질지구물리연구소 암석권진화연구실 Zhong-wu Lan과 Xian-hua Li 등 연구원들은 호북(Hubei province) 삼협(The Three Gorges) 지역의 Liantuo층 및 호남(Hunan province), 귀주(Gui zhou province), 광서(Guangxi Zhuang Autonomous Region) 인접지역의 Banxi그룹, Chang’an층, Xieshuihe층 등 지층 단계를 연구대상으로 삼고 노출된 화산 응회암/응회암질 사암을 찾아 이에 대한 상세한 암상학, 지르콘 형태학, 지르콘 광물화학(산소 동위원소, 희토류 원소, 미량 원소)과 지르콘 SIMS U-Pb연대 연구를 진행하였다.

연구결과, 중국 화남 강구(Jiangkou town) 빙하기 발생시간은 ca. 715 Ma이고 아라비아-누비아 플레이트(Arab-Nubian Plate) 및 로라시아 플레이트(Laurasia Plate)의 Sturtian 빙하기 발생시간과 오차 범위 내에서 일치함으로써 Sturtian 빙하기 발생의 전세계 동시성을 증명하였다. 이외 Xieshuihe층 윗층에서 얻은 ca. 690 Ma 연대는 북미 코디렐라(Cordillera) 조산대 내 제2차 Sturtian 빙하기 발생시간과 오차범위 내에서 일치하기에 제2차 Sturtian 빙하기도 전세계 동시성이 존재한다는 것을 설명한다.

새로운 연대 데이터에 의하면 Xieshuihe층은 반드시 Banxi그룹 내 인접 하천 구간과 대비하여야 하며 Liantuo층 혹은 Banxi그룹과 동등한 지층단계와 대조하면 안 된다고 밝혔다. 또한 새로운 연대 데이터는 Liantuo층 퇴적 연대를 ca. 780-714 Ma에 제한하였는데 일정한 정도에서 Liantuo층과 Gucheng층 고자기 극 사이의 모순되는 문제를 해결하였을 뿐만 아니라 Liantuo층은 반드시 Banxi그룹과 대비하여야 하며 Xieshuihe층, Fulu층 혹은 Chang`an 층과 대비하면 안된다는 것을 증명하였다.

위의 연구성과는 국제종합지구과학 정기 간행물 Precambrian Research에 발표되었다.

그림 1: 화남 열개분지(rift basin) 내 신 원생대 퇴적암과 화성암 분포
그림 2: 화남 열개분지 내 신 원생대 지층대비 및 중요한 지질 사건시간 노드(node)

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 7월 28일]

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