대륙 이동설부터 맨틀 대류설까지

World Map

1. 판 구조론의 정립과정

[평가원 출제 Code]

• 목표
  대륙 이동설로부터 판구조론까지의 정립 과정을 탐사 기술의 발달과 관련지어서 설명할 수 있어야 합니다.
• 출제 Point
  대륙 이동에 대한 가설이 판 구조론으로 정립되는 과정에서 발달한 탐사 기술인 해저에 대한 음향 측심법, 해저 암석에 대한 고지자기 분석과 연령 측정, 해저에서 대륙으로 이어지는 변환 단층의 발견, 섭입대 주변 지진의 진원 깊이 분석 등과 같은 탐사 기술의 진보와 밀접하게 관계됨을 이해하도록 합니다. 단, 고지자기의 경우 역전 정도만 다룹니다.

1-1. 대륙 이동설

1) 대륙 이동설의 등장

• 대륙 이동설에 대한 의견
  17세기 초에 대서양을 사이에 두고 있는 남아메리카 대륙과 아프리카 대륙의 해안선 모양이 유사한 것에 의문을 제기하면서 두 대륙이 한 덩어리에서 갈라져 나온 것이라는 의견이 있었습니다.
  이후 1912년 베게너는 대륙 이동의 증거를 제시하며 본격적으로 대륙 이동설을 주장하였습니다.

2) 베게너의 대륙 이동설

• 베게너는 고생대 말에는 판게아라는 거대한 초대륙이 존재하였고, 약 2억 년 전에 분리되고 이동하여 현재와 같은 수륙 분포가 이루어졌다고 주장하였습니다.
  [ConFer]
  초대륙
  지질 시대 동안 지구 표면에 분포하는 대륙들이 모두 합쳐져서 형성된 하나의 대륙으로 판게아는 고생대 말부터 중생대초 사이에 있었던 초대륙의 이름입니다.
• 베게너가 제시한 증거
• 1 해안선 모양의 유사성
  대서양을 사이에 두고 남아메리카 동해안과 아프리카 서해안의 해안선이 일치합니다.
• 2 빙하의 흔적 분포
  서로 떨어진 대륙을 하나로 모으면 빙하의 흔적이 남극을 중심으로 분포합니다.
• 3 화석 분포의 연속성
  여러 대륙에서 동일한 종류의 고생물 화석이 발견됩니다. 이에 대한 대표적인 화석으로는 메소사우르스와 글로스프테리스가 있습니다.
• 4 지질 구조의 연속성
  북아메리카 대륙과 유럽에 있는 산맥의 지질 구조가 유사합니다.
  [ConFer]
• 메소사우루스(Mesosaurus)
  수중에서 물고기를 잡아먹는 파충류의 하나로, 남아메리카 동부와 아프리카 남부의 페름기 흑색 셰일층에서 이 화석들 이 발견됩니다. 만약 메소사우루스가 거대한 남대서양을 가로지르는 아주 긴 이동을 할 수 있었다면 이들 화석은 현재 관찰되는 지역보다 더 넓은 지역에서 관찰되어야 합니다. 따라서 베게너는 두 대륙에 국지적으로 존재하는 이 화석의 분포를 근거로 남아메리카와 아프리카 대륙이 과거에 연결되어 있었다고 주장했습니다.
• 글로소프테리스(Glossopteris)
  고생대 후기부터 중생대 초기에 곤드와나 대륙에 번성하였던 식물군입다.

3) 베게너의 대륙 이동설의 한계

대륙 이동의 원동력을 제대로 설명하지 못하였기 때문에 대부분의 과학자들로부터 인정받지 못하였습니다.

1-2. 맨틀 대류설

• 1928년 홈스는 방사성 원소가 붕괴하여 생성된 열로 맨틀이 대류하는 과정에서 대륙이 이동할 수 있다는 맨틀 대류설을 발표하였습니다.1) 맨틀 대류와 대륙의 이동
• 맨틀 대류의 에너지원
  방사성 동위 원소의 붕괴열과 고온의 지구 중심부에서 맨틀로 공급되는 열이 맨틀 대류의 에너지원입니다.
  [ConFer]
• 방사성 동위 원소
  원자핵이 불안정하여 다른 원자핵으로 변하는(붕괴되는) 원소로 붕괴되는 과정에서 에너지를 방출합니다.

2) 홈스의 맨틀 대류 모형

• 맨틀 물질이 상승하는 곳
  맨틀 물질이 발산하면서 대륙이 분리되고 새로운 해양과 섬이 형성됩니다.
• 맨틀 물질이 하강하는 곳
  지각이 맨틀 속으로 들어가고 해구와 산맥이 형성됩니다.

3) 맨틀 대류설의 한계

현재 알려진 맨틀 대류의 과정과 비슷하지만 당시에는 맨틀 대류를 확인할 수 있는 탐사 기술이 없었기 때문에 대륙 이동의 원동력으로 인정받지 못하였습니다. 맨틀 대류설에는 현재 판 구조론에서 설명하는 암석권, 연약권, 부분 용융 등의 개념이 없었기 때문입니다.

• 맨틀 대류설의 의의
  20세기 중반 이후에 과학 기술의 발달로 맨틀 대류를 뒷받침하는 여러 가지 관측 자료가 나오면서 판 구조론이 정립되는 과정에 중요한 역할을 하게 되었습니다.