생층서학 (Biostratigraphy)

한 줄 정의: 지층에 포함된 화석의 종류와 출현·소멸 순서를 이용하여 지층을 구분하고 상대 연령을 결정하며 서로 떨어진 지역의 지층을 대비하는 층서학의 한 분야이다.

쉽게 풀면

생물은 시간이 지나면서 진화하고 멸종하기 때문에, 특정 화석이 들어 있는 지층은 그 생물이 살았던 시기에만 쌓였다고 볼 수 있습니다. 생층서학은 이 원리를 이용해 지층에 '화석 시계'를 붙이는 학문입니다. 예를 들어 특정 암모나이트가 나오는 지층은 세계 어디서든 같은 시기로 볼 수 있고, 여러 화석의 출현과 소멸 순서를 촘촘히 쌓으면 수십만 년 단위로 지층을 나눌 수도 있습니다.

왜 중요한가

절대 연대 측정이 어려운 퇴적암에서 생층서학은 가장 실용적이고 널리 쓰이는 연대 결정·대비 수단이며, 국제 지질연대표의 많은 경계가 특정 화석의 첫 출현으로 정의되어 있습니다. 석유 탐사 시추공의 지층 대비, 고환경·고기후 복원, 대멸종 연구의 시간 틀을 제공합니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"부유성 유공충 Globigerinoides의 첫 출현 층준을 기준으로 연구 구간을 올리고세-마이오세 경계 부근으로 대비하였다."

작은 바다 미생물 화석이 처음 나타나는 층을 기준으로 지층의 시대를 정했다는 의미이다.

"방산충 생층서 대비 결과 해당 처트층은 쥐라기 중기에 퇴적된 것으로 밝혀졌다."

유리질 껍질을 가진 미생물 화석의 종류를 살펴 처트라는 암석의 나이를 알아냈다는 뜻이다.

조금 더 깊게 보면

생층서학의 기본 단위는 생층서대(biozone)로, 특정 분류군의 생존 범위대, 두 분류군의 범위가 겹치는 공존범위대, 하나가 소멸하고 다른 하나가 출현하는 사이의 간격대, 특정 종이 풍부한 풍부대 등으로 정의됩니다. 미화석(유공충, 방산충, 코노돈트, 나노화석, 화분)은 소량의 시추 시료에서도 얻을 수 있어 산업적 활용도가 높습니다. 화석 생존 범위를 여러 단면에서 통계적으로 통합하는 단위연합법이나 순위법 같은 정량 생층서 기법도 발전했습니다. 생층서 자료는 자기층서·동위원소층서·방사성 연대와 결합하여 통합 층서 틀을 구성합니다.

주의할 점

화석의 첫 출현과 마지막 출현은 보존과 채집의 한계 때문에 실제 생존 기간보다 짧게 기록되며(시그노르-립스 효과), 지역에 따라 출현 시기가 다른 통시성(diachroneity)이 있을 수 있다. 또 생층서학이 주는 것은 상대 연령이며 절대 연령은 다른 방법으로 보정해야 한다.