초대륙(超大陸, supercontinent) 로렌시아(Laurentia)의 등장과 플룸구조론(plume tectonics)

판이 만들어지고 이들의 이동이 시작되면 대륙판과 해양판이 만나는 곳에서는 해양판이 대륙판 밑으로 섭입되고 해양판의 섭입이 끝나면 해양판 뒤의 대륙판과 충돌을 일으켜 결국 대륙과 대륙들이 모임으로서 초대륙이 형성되며 그 반대쪽에는 새로운 바다가 만들어지게 된다. 이렇게 하여 19억 년 전 현재의 북아메리카(North America)의 핵심부와 그린란드(Greenland)가 합쳐진 최초의 초대륙 로렌시아가 등장하였으며 그 외의 주요 지괴(地塊, block 또는 대륙괴/大陸塊, craton: 사방이 단층으로 둘러싸인 지각 덩어리)들도 이때 형성되었다.

그런데 섭입이 진행되는 해양지각은 대륙지각에 비해 얇기 때문에 상대적으로 열전달이 더 잘 일어나 해양지각 밑의 맨틀은 더 많은 온도를 잃고 하강류를 발생시키게 된다. 뿐만 아니라 섭입되는 해양지각 역시 지구중심을 향해 가라앉으면서 강력한 하강류를 만들어낸다. 이들은 상하부 맨틀의 경계인 깊이 670km 지점에서 거대한 덩어리(메갈리스/megalith)를 형성한 뒤 하부 맨틀로 가라앉게 되는데 이것을 찬 플룸(cold plume)이라고 하며 이로 인하여 맨틀대류의 방향이 완전히 뒤바뀌게 된다.

찬 플룸의 하강과 함께 맨틀과 외핵의 경계로부터 위쪽으로 약 100~200km 지점에서 외핵의 영향으로 뜨거워진 용암이 거대한 덩어리를 이루어 찬 플룸과 균형을 이루는 대류를 형성함으로서 상승하게 되는데 이것을 슈퍼플룸(super plume)이라고 한다. 그리고 이들 슈퍼플룸이 초대륙 밑에서 올라오면 초대륙이 여러 대륙으로 갈라지게 되고 엄청난 규모의 화산활동으로 인하여 생물들의 대량멸종이 일어난다. 맨틀 층에서 플룸이 올라오는 곳을 열점(熱點, hot spot)이라고 하는데 이곳에서 용암이 지각을 뚫고 분출하여 화산활동이 일어나게 되는 것이다.

또 갈라진 곳에 물이 들어오면 새로운 바다가 생겨 다시 해령이 만들어지고 해저확장이 일어나며 판들이 이동하기 시작하여 초대륙의 길로 들어서게 된다. 이와 같이 초대륙이 만들어졌다가 갈라지고 다시 만들어질 때까지는 약 4억년 내지 5억년 정도가 걸리는데 이것을 윌슨주기(週期, wilson cycle)라고 한다. 따라서 최초의 초대륙으로 알려진 로렌시아도 이와 같은 길을 걸어 약 2억년 후인 17억 년 전에는 여러 대륙으로 갈라졌을 것이다.

초대륙 콜롬비아(Columbia)와 다세포생물(多細胞生物, multicellular life)의 등장

로렌시아 대륙이 분열된 지 약 2억년 후인 15억 년 전에는 또 다른 초대륙 콜롬비아가 등장하게 되었다. 그리고 당시까지 군체를 이루고 살던 조류들의 일부가 부분적으로 약간의 역할분담을 하면서 개체의 연결이 공고해지고 항구화되거나 다핵(多核, multinuclear)의 단세포조류 중 일부의 세포가 여러 개의 세포로 나누어져 홍조류(紅藻類, red algae/Rhodophyta)나 녹조류(綠藻類, green algae/Chlorophyta)와 같은 다세포조류로 진화하여 물속에서 번성하게 되었는데 이들이 최초의 다세포생물이다. 같은 조류라고 해도 단세포조류는 일반적으로 원생생물에 포함시키며 다세포조류부터 식물계로 분류하는데 여기에는 김, 우뭇가사리 등과 같은 홍조류와 다시마, 미역 등과 같은 갈조류(褐藻類, brown algae 또는 Phaeophyta) 그리고 청각, 파래 등과 같은 녹조류 등이 있다.

식물계에는 이들 조류(藻類, algae) 외에도 흔히 이끼류로 알려진 선태식물(蘚苔植物, Bryophyta), 양치식물(羊齒植物, Pteridophyta) 그리고 종자식물(種子植物, Spermatophyta) 등이 있는데 이들 식물(植物, plant)은 세포막 바깥쪽에 세포벽이 있고 광합성으로 독립영양생활을 하며 원칙적으로 이동을 하지 않는다.

또 색소체가 없이 종속영양생활을 하던 편모조류의 일부는 곰팡이나 버섯과 같은 균류(菌類, fungi)로 진화하였는데 이들은 여전히 주변의 죽은 생물로부터 유기물을 흡수하여 살아가는 종속영양생물이다. 이들은 키틴질의 세포벽을 가지고 있으며 몸체인 균사체(菌絲體, mycelium)는 가느다란 세포의 끝과 끝이 연결된 균사(菌絲, hyphae)로 이루어져 있고 세포질은 다핵체(多核體, coenocyte)이다. 이들 중 자낭균류(子囊菌類, sac fungi) 등은 남조류(남세균)나 녹조류와 공동체(共同體, consortium)를 이루어 바위나 오래된 나무껍질 등에 붙어있는 지의류(地衣類, lichen)를 형성한다. 지의류는 균류가 조류를 둘러싸고 있는 형태로서 조류는 광합성을 하여 균류와 자신에게 필요한 영양분을 만들고 균류로부터는 물과 무기물을 얻으며 건조할 때 보호를 받는데 이들 균류나 지의류 역시 지상에서 퍼져나가기 시작하였다.

초대륙 로디니아(Rodinia)의 등장

초대륙 콜롬비아 역시 초대륙 로렌시아와 비슷한 길을 걸어 약 13억 년 전에 여러 대륙으로 분열되었고 그 후 약 2억년이 지난 11억 년 전에는 다시 초대륙 로디니아가 등장하였다. 로렌시아(최초의 초대륙 로렌시아의 일부)가 로디니아의 중심부에 있었고 그 북쪽에는 현재의 남극대륙(南極大陸, Antarctica)과 오스트레일리아(Australia)대륙이 붙어 있었으며 남쪽은 아마존(Amazon/남아메리카의 일부), 또 그 남쪽은 사하라(Sahara/아프리카의 일부)로 이루어진 거대한 대륙이었다. 동쪽에는 시베리아(Siberia, 또는 동아시아/East Asia)지괴, 동남쪽에는 발티카(Baltica, 또는 스칸디나비아(북유럽)/Scandinavia)지괴가 따로 떨어져 있었고 서쪽에는 콩고(Congo)지괴가 있었으며 그때까지 태평양(太平洋, Pacific Ocean)은 없었다.

[임성빈 교수의 ‘빛의 환타지아’]