곤드와나(Gondwana)
현재의 남반구의 땅 전체를 포함하던 과거의 초대륙이다. (현재 북반구의 땅 대부분을 차지하는 초대륙인 로라시아(Laurasia)가 동 시대에 존재한다.)
남극, 남아메리카, 아프리카, 마다가스카르, 오스트레일리아-뉴기니, 뉴질랜드를 비롯, 아라비아 반도와 인도 아대륙을 포함한다. 곤드와나라는 이름은 인도 중북부의 지명에서 왔다.
덧붙여 고지자기 분석에 의하면 한반도는 적도 부근에 위치한 곤드와나 대륙의 주변에 위아래가 현재와는 정반대로 뒤집힌 채 존재했었다고 한다.
오스트리아 지질학자 에두아르트 주에스가 인도 중부 곤드와나 지역의 고생대 후기와 중생대 지층에 나타나는 지질학적 특징이 같은 시대의 다른 대륙에서 나타나는 지질학적 특징과 몇 가지 공통점이 있음을 발견하고 나서 붙인 이름이다.
북반구에서는 볼 수 없는 동·식물군과 페름-석탄기(석탄기와 페름기의 경계는 약 2억 8,000만 년 전)의 빙하퇴적물(氷河堆積物)이 공통적으로 발견된다는 것은, 지금은 서로 떨어져 있는 이들 대륙이 전에는 하나의 대륙으로 연결되어 있었다는 증거가 된다. 특히 양치식물(羊齒植物) 가운데 하나인 글로솝테리스(Glossopteris)가 묻혀 있는 지층이 널리 분포하는데 이를 남아프리카에서는 카루계(系), 인도에서는 곤드와나계, 남아메리카에서는 산타카타리나계라 한다.
이 대륙들이 과거에 하나로 연결되어 있었다는 견해는 1912년 독일 기상학자 알프레트 베게너가 처음으로 자세하게 설명했는데, 그는 하나의 거대한 대륙 판게아가 중생대(약 2억 2,500만 년~6,500만 년 전) 동안 분리되기 시작했다고 생각했다. 학자들은 잇따라 남반구의 곤드와나 대륙과 북반구의 로라시아(Laurasia) 대륙의 차이점을 밝혔다. 베게너의 대륙이동에 대한 가설은 지도에서 남아메리카 대륙 동쪽의 튀어나온 부분과 아프리카 서해안이 지형적으로 '맞물린다'는 사실에 근거를 두고 있다. 이전에 제시된 지질학적 증거는 뒤이은 연구들에 의해 뒷받침되었다.
곤드와나 대륙설은 점차 시들해져서 남반구 학자들만 관심을 보였으나, 1960년대에 해령(海嶺)으로부터 해저(海底)확장이 일어난 증거가 밝혀짐으로써 해양분지(海洋盆地)가 영구적인 것이 아니라는 사실과 베게너의 대륙이동설이 입증되었다. 곤드와나 대륙이라는 용어가 현대 문헌에 자주 나오지는 않지만, 이전에 하나로 연결되어 있었던 큰 대륙이 분리·이동했다는 개념은 널리 받아들여지고 있다.
How the Ancient Land Blob Gondwana Became Today's Continents
Gondwana
Gondwana, also called Gondwanaland, was the ancient supercontinent that consisted of present-day Africa, Arabia, South America, Madagascar, Sri Lanka, Australia, India and Antarctica. Wikimedia Commons/HowStuffWorks
Key Takeaways
The ancient supercontinent Gondwana formed through major mountain-building events driven by tectonic plate movements.
Gondwana, part of the larger supercontinent Pangea, began to break apart between 280 and 200 million years ago due to tectonic activity, eventually forming the continents we recognize today.
Hosting complex life forms from the Cambrian to the Jurassic periods, Gondwana's vast size and movement across latitudes resulted in diverse climates, contributing significantly to plant and animal evolution.
Sometimes good science can happen by just looking at a map of the world and letting your mind wander. For instance, observe how Africa and South America seem to have been very recently cuddled together, even though there are currently a couple thousand miles of ocean between them. Similarly, it doesn't take a Ph.D. to see that Madagascar fits perfectly into a little nick in the eastern edge of Africa, or that the Middle East seems to be pulling away from the top of Africa, like a corner being pulled off a hot cookie. With a reasonably good representation of the shape and arrangement of the world's continents in front of them, a third-grader could easily assess that the Earth's land masses have definitely been sneaking around.
The answer to the mystery, in case you were wondering, is Gondwanaland, also known as Gondwana.
"The idea of Gondwana — the agglomeration of the southern continents — arose first from a rather simple observation of the excellent jigsaw fit between South America and Africa and the similarities between flora and fauna across the continents that make up Gondwana," says Joseph Meert, a professor in the Department of Geological Sciences at the University of Florida, in an email interview.
Gondwana was an idea long before anybody figured out how or why it worked — the secret, of course, being plate tectonics, an idea that didn't really start gaining steam until the mid-20th century. But a 19th-century Austrian geologist named Eduard Seuss put a name to the concept of the supercontinent in his book "The Face of the Earth," the first volume of which was published in 1883. Seuss didn't come up with many completely novel ideas, but he did a great job of synthesizing a bunch of the research of the day to conclude that the southern continents and landmasses we now know as South America, Africa, Arabia, India, Sri Lanka and Madagascar (Australia and Antarctica would be added to the theory 30 years later), had at one point in time been connected because (1.) well, just look at them and (2.) they contained the same rocks and the same fossils from an extinct, feathery-leafed tree called Glossopteris.
Even though we now know a lot about the mechanism by which Gondwana was formed, it's extremely complicated — there's at least one peer-reviewed scientific journal devoted to the study of the supercontinent. However, here's what we're pretty certain of:
Gondwana Wasn't Built In a Day
The making of Gondwana was a long process, most likely through three major mountain building events driven by the movement of Earth's tectonic plates.
"During the interval from about 650 to 550 million years ago, various pieces of Africa and South America collided along an ancient mountain chain called the Brasiliano Belt," says Meert. "Slightly older, but overlapping with the Brasiliano — 750 to 650 million years ago — is the East African Orogen, or Mozambique Belt that resulted from the collision between East Africa and Madagascar, India, Sri Lanka and part of East Antarctica. The final collision was along the Kuunga Orogen between all those assembled pieces and the rest of Antarctica and Australia between 580 and 530 million years ago."
So, it was a couple hundred million years of extremely slow continental car wrecks that created this beta version of Gondwana — later, about 300 million years ago, other land masses would join forces with it to form the giant ball of land we now know as Pangea.
But one continent to rule them all couldn't last, and sometime between 280 and 200 million years ago, Pangea started disintegrating as magma began pushing up from beneath the mega-supercontinent, creating rifts in the land that would later become sea floor. As Pangea cracked, the top part was pushed to the north, creating the continent called Laurasia, and Gondwana headed south, and eventually divided into the continents we know and love today.
Life On Gondwana
When Gondwana was just a baby supercontinent between 550 and 485 million years ago, it hosted some of the very first complex life forms like trilobites and brachiopods. But since it continued to exist into the Jurassic Period, lots of plant and animal evolution went down there.
"Gondwana contains evidence for evolutionary changes in the very first complex animals, the very first fish, amphibians and reptiles," says Meert. "The most famous fossils are the Gondwana flora such as the Glossopteris fern, a freshwater reptile called Mesosaurus, and a land reptile called Lystrosaurus.
The Climate of Gondwana
Gondwana existed as a single landmass for more than 300 million years. Because of its humongous size — it covered an area of 39,000,000 square miles (100,000,000 square kilometers) — and because the continents moved a lot during that time, Gondwana experienced many different climates.
"During the Cambrian when Gondwana first formed, the Earth and Gondwana was in a greenhouse state," says Meert. "In the late Ordovician (450 million years ago) Gondwana was moving over the South Pole and the climate was very cold. Gondwana continued to move through a variety of latitudes and depending on where you were located, the climate might have been quite warm or more temperate. The continent was so large that one part of Gondwana might be located at the equator whilst another might be located at the pole!"
It's true — it would have been cool to see Gondwana in its prime, and although you won't personally get to see its victorious return that doesn't mean it's not possible. The continents are always moving, and scientists have a lot of ideas about what our next supercontinent is going to look like.
인도판(Indian Plate)
지구의 지각판의 하나로, 한 때는 곤드와나 대륙의 일부였으나, 쪼개져 독립된 판이 되었다. 약 5000~5500만년 전에 인접한 오스트레일리아판과 합쳐졌다. 오늘날에는 인도-오스트레일리아판의 일부로서, 인도 대륙과 인도양의 해분을 포함한다.
약 9000만년 전의 백악기 후기에 곤드와나 대륙이 갈라지면서 하나로 붙어있던 인도와 마다가스카르가 분리되기 시작했다. 인도판은 1년에 20cm의 속도로 북쪽으로 이동하였고 신생대의 에오세 때인 5000~5500만년 전부터 아시아와 충돌하기 시작했다. 이 기간에 인도판은 2000~3000km를 이동했고 이것은 다른 어떤 판들의 이동보다도 빠른 것이다. 2007년에 독일의 지질학자들은 인도판이 빠르게 이동한 이유는 예전에 곤드와나를 구성하던 다른 판들에 비해 그 두께가 절반 밖에 되지 않았기 때문이라고 결론지었다.
인도와 네팔 사이의 국경을 따라 유라시아판과 충돌하면서 티베트고원과 히말라야산맥이라는 조산대를 형성하였다.
인도판은 현재 북동쪽으로 1년에 5cm씩 움직이는 반면에 유라시아판은 북쪽으로 1년에 2cm 밖에 움직이지 않는다. 이것은 유라시아판이 찌그러지고 인도판이 1년에 4mm씩 압축되는 원인이 되고 있다.
아무르판(Amurian Plate)은 한반도, 만주, 프리모르스키 지방, 서일본에 걸쳐있는 판이다. 한 때 유라시아판의 일부로 알려져 있던 아무르 판은 이제 독립적 판으로 간주된다. 아무르판은 아무르강의 이름을 따 이름이 아무르 판으로 되었다.
이 판은 1981년 Zonenshain과 Savostin에 의해 그 존재가 처음 제시되었다.[3] 북쪽, 서쪽, 남서쪽은 유라시아판으로 둘러싸여 있다. 바이칼 지구대가 아무르판과 유라시아판의 경계로 추정된다. 동쪽은 오호츠크판, 남동쪽은 오키나와판, 양쯔판, 필리핀해판과 접한다. 탕산 대지진과 관련되어 있을 가능성이 있으며, GPS 측량에 의하면 아무르판은 천천히 시계 반대 방향으로 회전하고 있다. 한반도를 포함하고 있다.
판의 경계
북쪽에서는 스타노보이산맥과 바이칼 지구대로, 동쪽에서는 북아메리카판의 하위 판인 오호츠크판과 동해 동연 변동대로 경계를 이루고 있다. 남동쪽에서는 필리핀해판이 난카이 해곡을 통해 섭입하고 있다. 현재까지 아무르판의 북부와 동부 경계는 판의 경계에서 흔히 나타나는 지진을 볼 때 뚜렷한 편이나 남서부 경계는 모호하다.
서해
아무르판의 경계는 불분명하지만, 몇몇 논문에서는 아무르판의 서쪽 경계가 서해를 남북으로 지나고 있다라고 언급하고 있다. 그 경계는 열개(Rift) 경계로 간주되고 있다.
유라시아판(Eurasian Plate)
동시베리아, 인도 아대륙, 아라비아 반도의 3지역을 제외한 유라시아 대륙의 지각 및 맨틀 위쪽의 암권을 형성하는 대륙판이다. 지구상의 판 중에서 3번째로 넓다.
주변 판과의 관계
대서양 중앙 해령에서부터 북극해, 베르호얀스크산맥, 타타르 해협, 동중국해 동부에 길게 형성되어, 아무르판, 오호츠크판과 접해 있다. 또, 사가미 트로프(相模トラフ)에서 난카이 트로프(南海トラフ), 류큐 해구(りゅうきゅうかいこう), 필리핀 해구에 걸친 해역에서는 필리핀판이 유라시아판의 밑으로 가라앉고 있다.
뉴기니섬 서쪽 앞바다에서부터 순다 해구에 걸쳐 오스트레일리아판이 가라앉고 있고, 아라칸산맥과 파트카이산맥에서는 같은 판과 충돌하고 있다. 히말라야산맥에서는 인도판과 충돌하여 높은 산맥을 형성하고 있다. 자그로스산맥 남단에서부터 시리아 북부, 키프로스섬 부근에서 아라비아판과, 키프로스 섬에서부터 지브롤터 해협, 아소르스 제도 부근에서 아프리카판과 각각 충돌하고 있고, 아소르스 제도 부근에서는 아조레스-지브롤터 변환 단층을 만들고 있다.
히말라야 만든 인도판-유라시아 대륙 충돌때 해양환경도 급변
5천500만년 전 인도판(좌측 중간)이 유라이사대륙으로 이동한 모습이 확연히 나타나 있다. 별표는 시추공을 통해 유공충 화석을 수집한 곳
판구조론에 따르면 지구는 대륙판이 약 2억5천만~3억년 주기로 헤쳐모이기를 반복하면서 지금과는 사뭇 다를 때가 많았다. 약 5천500만년 전에도 인도판이 아프리카 남부와 남극대륙 부근에서 떨어져 나와 유라시아대륙과 결합하는 대규모 충돌이 있었다.
이때 히말라야산맥이 형성되는 등 말 그대로 지각변동이 이뤄졌는데 해양에서도 바닷물에 녹아있는 산소량이 늘어나는 큰 변화가 있었다는 연구 결과가 나왔다.
27일 프린스턴대학에 따르면 이 대학 지구물리학자 대니얼 시그먼 교수가 이끄는 연구팀은 유공충(有孔蟲)의 질소 동위원소 비율을 측정해 얻은 결과를 과학저널 '사이언스(Science)' 최신호에 실었다.
연구팀은 산소가 부족한 바다에서 생명체가 부패할 때 몸에 축적된 질소를 이용한다는 점을 활용했다. 질소 동위원소 중에서도 '질소-14(14N)'가 동원되는데, 화석의 질소-15(15N)와 14N 비율을 측정하는 방법으로 바닷물의 용존 산소량 추이를 확인했다.
질소는 지구상의 모든 생명체에 꼭 필요한 성분이다. 지구 대기의 78%가 질소로 돼 있지만 이를 생물학적으로 이용할 수 있는 형태인 질소화합물로 바꾸는 이른바 '질소고정(nitrogen fixation)'을 할 수 있는 미생물은 많지 않다. 바다에서는 남세균(cyanobacteria)이 이런 역할을 하는데, 수면에서 질소고정을 해 먹잇감이 됨으로써 바다 생명체에 질소를 공급한다.
유공충의 경우 살아있는 동안 축적한 질소를 죽으면서 껍데기에 보관하는데, 연구팀은 대서양 두 곳과 북태평양 등 3곳에서 해저 시추공을 통해 수집한 7천만년~3천만년 전 유공충 화석을 대상으로 연구를 진행했다.
그 결과, 약 6천600만년 전 공룡이 멸종한 이후 1천만년 간 14N 대비 15N 비율이 높게 나타나 예상대로 용존 산소량이 낮았음을 보여줬다.
연구팀은 처음에는 수온이 높을수록 산소가 줄어드는 점을 근거로 지구온난화에 따른 결과로 분석했다. 용존 산소량은 해양생물이 살아가는데 중요한 요소로 수온이 올라 산소량이 줄면 바다 생명체도 제약을 받게 된다
그러나 지구온난화가 계속되던 5천500만년 전 무렵에 용존 산소량이 급증하는 결과가 나타나자 분석을 달리하게 됐다.
논문 제1 저자인 프린스턴대학 대학원생 엠마 카스트는 "우리의 첫 기대와는 달리 대양의 산소와 질소 순환에 변화를 가져온 주요 원인은 지구온난화가 아니었다"면서 인도판과 유라시아대륙의 충돌이 주범일 가능성이 크다고 했다.
이 충돌로 지중해에서 히말라야를 거쳐 한반도까지 연결된 얕은 바다였던 '테티스해(Tethys Sea)'라는 고대 바다는 사라지고 지금의 지중해만 남게 된 것으로 알려져 있다.
논문 수석저자인 시그먼 교수는 "대륙판의 변화는 수백만년에 걸쳐 해양환경에 큰 영향을 끼쳤다"면서 그러나 "수천 년 단위에서는 기후변화가 여전히 우위에 있다"고 강조했다.