지질학(geology)에 대하여

지질학(geology)은?

지구과학의 한 분야입니다. 지질학자는 지구가 어떻게 만들어졌고, 어떤 방법으로 바뀌어왔는지를 밝히려고 암석, 흙, 산맥, 강, 바다, 동굴 등 지구이 여러 부분을 연구합니다. 

지구는 46억 년 전에 만들어진 것으로 생각되며, 그 뒤로도 많이 바뀌어 왔습니다. 예를 들어 아주 큰 땅떵어리가 솟아올라서 산맥이 되었는데, 지진은 지표면의 변화와 관련이 있습니다. 화산이 폭발해 흘러나온 뜨거운 용암류는 식어서 화산암을 만들었습니다. 아주 큰 얼음 덩어리인 빙하는 높은 곳에서 낮은 곳으로 서서히 흘러내려갑니다. 얼음 속에는 암석과 흙이 들어 있는데 얼음이 녹으면서 낮은 지대나 바다에 남겨놓게 됩니다. 반면 물도 지구를 바뀝니다. 바닷가의 파도는 오랫동안 육지를 조금씩 침식시키고, 강은 산을 조금씩 침식시킵니다. 침식되어 생긴 모래와 진흙은 바다로 운반됩니다. 바다 밑에는 진흙과 모래가 쌓여서 퇴적층을 이루며 퇴적된 진흙과 모래는 점차 단단한 암석으로 굳어집니다. 강은 영양소가 많은 흙을 낮은 지대로 운반해 기름진 땅을 만듭니다. 

어떤 지질학자는 화석을 연구하여 지구 위의 생명체가 어떻게 진화했는지 밝히기도 합니다. 

지질학의 분야

지질학은 크게 자연지질학과 지사학으로 나눌 수 있습니다. 자연지질학은 지구를 이루는 물질과 지구를 만든 물리적인 힘을 연구하는 학문이며, 지사학은 지구의 역사를 다루는 학문입니다. 두 분야의 학문은 대부분 거의 같이 연구됩니다.

 

지질학의 역사

고대 그리스인은 처음으로 지구에 관한 기록을 남겼습니다. 남긴 기록 가운데 많은 부분은 미신, 전설, 추측, 믿음 등이 섞여 있습니다. 기원전 6세기에 철학자인 탈레스와 아낙시만드로스는 어류화석이 과거에 살았던 생명체의 흔적이라고 주장했습니다. 이들은 물이 강어귀에 모래와 진흙을 퇴적시켜 지형을 만든다는 사실도 알고 있었습니다. 기원전 5세기에 역사학자인 헤로도투스는 이집트의 하왕국에서 발견된 해양생물의 화석을 보고, 한때 바다가 육지를 덮고 있었던 증거라고 생각했습니다. 철학자인 엠페도클레스는 지구 안은 뜨거운 액체 상태이고, 모든 사물은 흙, 공기, 불, 물로 만들어졌다고 생각했습니다. 기원전 4세기에 살았던 철학자인 아리스토텔레스는 생물처럼 지구도 점점 커져서 지금의 크기가 되었다고 믿었습니다. 아리스토텔레스의 제자인 테오프라스투스는 <암석에 관하여>라는 책을 썼는데, 이 책은 암석, 광물, 화석 등에 대한 그 당시의 모든 지식을 처음으로 모아 놓은 것입니다. 기원전 7년에 지리학자이자 역사학자인 스트라본은 총 17권의 <지리학>이라는 책을 썼습니다. 스트라본은 육지가 융기되고 침강되는 원인 가운데 일부는 화산과 지진 때문이라는 사실을 알게 되었습니다.

로마인이 남긴 많은 기록에는 넓은 로마제국에서 나는 광석광물과 광물의 무역, 채광 등의 내용이 담겨있습니다. 서기 60년대의 철학자인 세네카는 <자연의 의문들>이라는 책을 썼는데, 이 책은 지진, 화산, 지표수, 지하수에 대한 내용이 자세하게 들어 있습니다. 

플리니우스가 쓴 총 37권의 <자연사>에는 암석, 광물, 화석에 관한 당시 로마인의 모든 지식이 들어 있습니다. 플리니우스는 서기 79년에 폼페이를 파괴한 베수비오화산의 폭발을 관찰하다가 죽었습니다. 

르네상스시대에는 지구에 대한 연구와 여러 학문 분야에 대한 관심이 다시 높아졌습니다. 독일의 아그리콜라는 광물, 화석, 채광, 야금에 관해 연구해 르네상스시대의 지질학 분야에 매우 큰 공헌을 했습니다. 아그리콜라가 쓴 책으로는 <화석의 성질에 관하여>와 <금속에 관하여>가 있습니다. 이 시대에 폴란드의 천문학자인 코페르니쿠스는 지구를 비롯한 행성들이 태양 주위를 공전하며 달은 지구 주위를 공전한다고 주장했습니다. 17세기 초에 이탈리아의 천문학자인 갈릴레이는 자신이 만든 망원경으로 본 사실을 바탕으로 코페르니쿠스의 주장을 지지했습니다. 갈릴레이는 또한 중력은 모든 물체를 무게에 관계없이 지구를 향해 똑같은 가속도로 끌어당긴다는 사실을 발견했습니다. 이 때 갈릴레이가 한 실험은 훗날 영국의 과학자인 뉴턴이 1687년에 이론화시킨 만유인력의 법칙에 기초가 되었습니다. 

영국의 지질학자이자 의사인 홀은 허턴의 생각에 관심을 가지고 있었습니다. 화산에 암석이 녹아 있는 것과 비슷하게 아주 큰 용광로에서 암석을 녹여 보았습니다. 녹았던 석회암이 식으면 대리암이 만들어지고, 화산암은 화강암이 된다는 사실을 알았습니다. 홀의 연구는 지구가 점차 변하였왔다는 허턴의 생각이 사실임을 증명했습니다. 

영국의 토목공학자인 스미스는 처음으로 화석을 이용해서 암석층의 나이를 알아냈습니다. 18세기 후반에 스미스는 영국의 남부에서 운하를 만드는 도중 화석이 들어 있는 암석층을 발견했습니다. 위치에 상관없이 같은 지층에서는 같은 화석이 나온다는 사실을 밝혔습니다. 

1830년에 영국의 지질학자인 라이엘은 총 3권의 <지질학 원리> 가운데 제1권을 출판했습니다. 지질학의 발전에 있어서 매우 중요한 사건으로 다른 과학자에게 커다란 영향을 미쳤습니다. 이 책에서 라이엘은 그 때의 과학자들에게 널리 받아들여지지 않던 허턴의 동일과정의 법칙을 지지했습니다. 

1905년에 영국의 물리학자인 러더퍼드는 방사성광물의 반감기로 광물의 나이를 계산할 수 있다고 주장했습니다. 같은 해영국의 지질학자인 홈스는 <방사능과 지질연대의 측정>이라는 책을 냈습니다. 이 책은 방사능을 써서 암석의 나이를 측정하는 것을 다룬 최초의 책입니다.

1915년에 독일의 지구물리학자인 베게너는 <대륙과 해양의 기원>이라는 책에서 '전세계의 대륙은 처음에 하나의 초대륙인 판게아였다가 이것이 쪼개지면서 오늘날과 같은 모습이 되었고, 대륙은 바다를 항해하는 배처럼 끊임없이 움직이고 있다.'고 주장했습니다. 이러한 대륙이동설은 당시로는 매우 파격적인 생각이었기 때문에 발표되자마자 옳고 그름에 대한 거센 논란에 휘말렸습니다. 결국 이 이론은 대륙을 움직이는 힘의 근원을 밝히기 못했기 때문에 받아들여지지 않았습니다. 하지만 1950년대의 고지자기학 연구와 제2차세계대전 뒤에 활발해진 심해저의 연구로 대륙이동설은 다시 부활했습니다. 

미국의 과학자들은 1968년에 지각은 크고 단단한 여러 개의 판으로 이루어졌고, 계속해서 움직인다고 주장했습니다. 판구조론이라고 하는 이 학설은 대륙이 지표면 위를 움직여다닌다는 대륙이동설을 뒷받침해줍니다.