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고성 덕명리 공룡과 새 발자국 화석산지
고성 덕명리 공룡과 새 발자국 화석산지
과학기술
개념
약 35억 년 전부터 1만 년 전 사이 지질시대의 고생물이 죽어서 남긴 유적. 유해 · 인상(印象).
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정의
약 35억 년 전부터 1만 년 전 사이 지질시대의 고생물이 죽어서 남긴 유적. 유해 · 인상(印象).
내용

지질시대에 살던 고생물이 죽으면 시체 중의 대부분이 다른 동물에 먹히거나 박테리아에 의해 분해되어 없어지며, 때로는 파도에 의해 파괴되기도 한다.

그러나 일부는 퇴적작용이 활발한 곳에서 퇴적물과 함께 묻히게 되며, 묻혀 버린 생물의 시체는 파괴되거나 분해되는 일 없이 보존된다. 이와 같이 자연현상을 견디며 현재까지 지층 속에 보존되어 온 생물의 유해 또는 흔적들이 화석으로 발견되는 것이다.

화석이라고 하면 고생물이 딱딱한 돌로 변한 것만이 아니라, 시베리아의 얼어붙은 지층 속에서 살과 피와 가죽이 거의 원형대로 냉동되어 있는 매머드와 같이 1만 년 전 이전에 살던 생물의 유물이면 모두 화석으로 취급된다. 화석의 어원은 ‘땅속에서 파낸 것’이라는 뜻으로 라틴어 ‘fossilis’에서 유래되었으나, 19세기 말엽부터는 땅속에서 파낸 것이어야 한다는 좁은 의미를 벗어나, 지질시대의 생물이 보존된 것이면 모두 화석으로 취급한다.

현재까지 기재된 현생 생물의 종수는 모두 400만 종에 달하나, 화석으로 기재된 고생물의 수는 약 30만 종으로서 현생 종의 7.5% 정도에 불과하다. 화석에는 그 크기에 따라 육안으로 감정할 수 있는 거화석(巨化石), 현미경으로 감정이 가능한 미화석(微化石), 전자현미경으로만 식별이 가능한 초미화석(超微化石)이 있다.

또한 화석은 현재 보존되어 나타나는 양상에 따라 생물체 자체가 화석화된 체화석(體化石)과, 생물의 활동으로 인해서 남겨진 기어간 자국, 발자국, 앉거나 누웠던 자국, 생물이 파놓은 구멍 따위의 흔적화석으로 구분되기도 한다. 생물의 형태는 찾아볼 수 없어도 생물체를 구성했던 유기물이 암석 속에 보존되어 있으면 화학화석이라고 하는데, 이것은 석유와 석탄에서 가장 흔하게 볼 수 있다.

화석은 오랜 지층으로부터 새로운 지층까지 그 안에 보존되어 있는 화석의 변화를 계통적으로 관찰함으로써 진화론의 실증을 엿볼 수 있게 한다. 그리고 화석은 고생물이 살던 당시의 환경을 지시하여 고기후(古氣候)를 알게 해주고, 특히 바다에 살던 생물의 화석분포는 오랜 옛날의 수륙분포를 지시해 줌으로써 고지리 작성에 도움을 주고 있다.

화석의 가장 중요한 가치는 시대를 구별하여 지층의 대비를 가능하게 하는 데 있다. 세계적으로 같은 종류의 화석생물은 같은 시대에 살고 있으므로, 멀리 떨어져 있더라도 같은 화석을 보존한 지층들은 같은 시대에 쌓였음을 알 수 있다. 우리가 쓰고 있는 고생대·중생대·신생대 등의 지질시대 구분은 고생물의 화석을 근거로 이루어졌으며, 이 화석은 지질학의 중요한 부분을 차지하고 있다.

우리 나라에서도 화석이 많이 발견되고 있다. 선캄브리아기(先Cambria紀)의 화석으로는 황해도와 평안도에 분포하는 상원계(祥原系)에서 콜레니아(Collenia)가 발견되었다. 고생대 초엽의 지층에서는 삼엽충·완족류·두족류·코노돈트(conodont) 등의 화석이 산출되는데, 삼엽충은 20세기 초에 일본 학자에 의해 연구, 발표된 바 있으며, 1980년에는 5종의 신종이 기재되었다.

미화석인 코노돈트에 대해서는 1970년대부터 연구가 시작되어 40종의 신종과 1종의 신속(新屬)이 기재되었고, 두족류 화석에 대해서는 1985년에 10종이 발표되었다. 고생대 중엽의 코노돈트화석은 1979년 정선탄전 동남 연변의 회동리층(檜洞里層) 내에서 발견되었다.

고생대 말엽의 지층 중 사동통(寺洞統)과 고방산통(高坊山統)에서는 20세기 초엽에 많은 식물화석이 기재되었고, 1986년에는 신속 1종이 발표되었으며, 1985년에는 홍점통(紅店統)의 식물군 약 10종이 삼척탄전의 함백산 남쪽 만항층(晩項層)에서 발견되었다. 1970∼1985년 사이에는 30종의 석탄기 방추충이 만항층·금천층(黔川層)·묘봉층(猫峰層)·판교층(板橋層)에서 산출·기재되었으며, 1984년에는 석탄기와 페름기의 코노돈트 10종이 기재되었다.

중생대 식물화석에 대해서는 20세기 초에 연구되었고, 1980년경부터 다시 조사가 시작되어 충남탄전의 식물화석이 발견되었다. 중생대 경상계에서는 담수조개화석 20종이 발견되었으며, 20세기 초에는 식물화석이 경상계 낙동통에서 발견되었다. 1980년에는 윤조화석(輪藻化石)도 연구되어 10여 종이 기재되었다. 1970년부터는 경상계에서 공룡의 뼈와 발자국의 화석이 발견되었고, 함안 부근에서는 새의 발자국이 발견되었다.

신생대 제3기 퇴적층에서는 소형 유공충(有孔蟲)이 발견되어 1970년대에 연구되었으며, 36종이 기재되었다. 제주도의 서귀포층에서는 신생대 제4기 플라이오세(Pliocene)의 조개와 완족류, 기타 바다화석이 발견되었다. 우리 나라에서 산출되는 화석들 중 대표적인 것을 살펴보면 다음과 같다.

(1) 콜레니아

조류(藻類)의 흔적 화석인 스트로마톨라이트(stromatolite) 중에서 사발을 엎어 놓은 것같이 위로 볼록하게 부푼 형태를 가진 것.

물 속에 사는 조류의 엽상체(葉狀體) 표면에 미세한 석회질 물질이 침전하고, 이들 엽상체가 물 밑바닥에 겹겹이 포개어 쌓인 뒤 조류 본래의 유기물은 분해되어 버리고 엽상체 표면에 침전된 외부 물질이 남아서 미세한 두께의 평행엽상구조를 이룬 것이 스트로마톨라이트이다.

콜레니아는 지름이 10㎝, 높이 3㎝ 미만으로 세계적으로는 선캄브리아 후기의 지층에서 산출되며, 우리 나라에서는 북한의 함경북도·함경남도 경계부를 따라 분포하는 선캄브리아누대의 마천령계(摩天嶺系) 석회암층과 황해도·평안남도 지역에 분포하는 선캄브리아 후기의 상원계 석회암에서 보고되었다. <李河榮>

(2) 삼엽충(三葉蟲, Trilobite)

무척추동물 중 절지동물(節肢動物)에 속하며, 고생대 초의 캄브리아기와 오르도비스기(Ordovice紀)에 가장 번성하고, 그 뒤 점차 쇠퇴하여 고생대 말의 페름기 중엽에 절멸한 해서저서성동물(海棲底棲性動物).

몸체는 좌우대칭의 편평체(扁平體)로 중앙부에는 약간 융기한 중앙엽(中央葉)이 있고, 이것의 좌우측을 따라 측엽(側葉)이 놓여 있어 세 부분으로 구분되며, 횡단면으로도 앞의 두부(頭部), 중간의 흉부(胸部), 뒤의 후미(後尾)로 3분되어, 그 이름이 여기에서 유래되었다. 우리 나라에서는 고생대 초의 조선누층군(朝鮮累層群)에서 주로 산출되며, 고생대 후기의 평안층군(平安層群) 하부 해성층에서도 그 파편이 최근 보고되었다.

남한에서는 현재까지 캄브리아기 지층에서 200여 종, 오르도비스기 지층에서 80여 종이 보고되었으며, 분포지는 강원도의 삼척·영월과 충청북도의 단양, 경상북도의 문경 지역이다. 북한에서는 캄브리아기 지층에서 50여 종이 산출되었으며, 분포지는 평안남도의 평양·성천, 함경남도의 고원, 황해도의 황주, 압록강 연변의 강계·초산·후창·위원 등지이다.

(3) 앵무조개류(鸚鵡, Nautiloidea)

연체동물(軟體動物) 중 두족류에 속하는 것으로, 고생대의 캄브리아기 후기에 출현하여 오르도비스기·실루리아기(Siluria紀)에 가장 번성했으며, 석탄기 이후 점차 소멸하여 현재 앵무조개(Nautilus) 1속만이 생존해 있는 동물.

몸체의 연체 부분은 좌우대칭이고 두 쌍의 아가미와 머리 부분 양쪽에 한 쌍의 눈이 있다. 입 주위에는 길고 가는 여러 개의 발이 발달되어 있다. 연체 부분은 석회질로 된 단단한 패각(貝殼:조개의 껍데기)으로 보호되어 있고, 이들 패각이 화석으로 보존된다.

패각의 모양은 매우 다양하나 그 내부구조는 일정하여 격벽(隔壁)이라고 하는 석회질 막에 의해 여러 개의 방으로 나누어진다. 격벽과 패각의 내부벽과의 접촉부에는 특징적으로 봉합선(縫合線)이라고 불리는 접촉면이 생긴다. 패각의 크기는 대체로 길이 10㎝ 내외, 지름 5㎝ 내외이다.

우리 나라에서는 고생대 초의 오르도비스기 지층인 조선누층군에서 산출된다. 남한에서는 현재까지 약 60여 종의 화석이 기록되었으며, 대부분이 강원도 삼척시 백운산 향사대의 직운산(織雲山) 셰일(shale:水成巖의 하나로 점토가 응결해서 된 암석)과 두위봉(斗圍峰) 석회암에서 보고되었고, 북한에서는 황주·평양·고원 및 압록강 유역의 초산·위원·후창 지역에 분포하는 오르도비스기의 조선누층군에서 약 40여 종이 보고되었다.

(4) 방추충(紡錘蟲, Fusulinids)

유공충류에 속하는 단세포동물로 고생대 말의 석탄기 초엽에 나타나 진화를 거듭하며 번성하다가 고생대 말의 페름기 말엽에 완전히 절멸한 얕은 바다동물.

패각이 방추모양과 비슷해서 붙여진 이름으로, 패각의 크기는 석탄기 초엽에 0.01㎜ 정도였으나 석탄기 말엽에 수㎜, 페름기 말엽에는 수십∼100㎜에 달하였다.

우리 나라에서는 방추충에 대하여 1970년대부터 연구가 시작되어 석탄기의 60종, 페름기의 15종이 발견되었다. 석탄기의 방추충은 영월탄전의 묘봉층과 판교층, 삼척탄전의 만항층과 금천층, 단양탄전, 정선탄전, 문경탄전 등지에서 발견되었고, 페름기의 방추충은 영월탄전의 밤치층, 정선탄전, 문경탄전 등지에서 발견되었다.

파충류에 속하는 동물로 중생대 삼첩기(三疊紀)에 출현하여 백악기 말에 갑자기 소멸된 것.

좌골(坐骨)이 치골(恥骨)에 대하여 어느 정도의 각을 이루는 용반목(龍盤目)과, 좌골이 길며 치골과 평행하게 배열되는 조반목(鳥盤目)으로 구분되며, 용반류는 다시 5개의 발가락을 가지고 이족보행(二足步行)하는 포식동물(捕食動物)과 사지보행(四肢步行)하며 체구가 매우 큰 초식동물(草食動物)로 나누어진다. 조반류의 대부분은 초식동물로 이족보행이었으나 사지보행하는 것도 있다.

우리 나라에서는 경상남도 하동군 금남면 해안에서 발견된 공룡의 알껍질화석을 비롯하여 경상북도 의성군 금성면 탑리 봉암산, 경상북도 군위군 우보면 나호리, 경상남도 합천군 율곡면 노양리 등지에서 공룡의 골격화석이 발견되었으며, 경상남도 고성군 하이면 덕명리 해안을 비롯한 남해 동부해안의 여러 곳에서 공룡의 발자국화석이 발견되었다.

포자(胞子)로 번식하는 관속식물(管束植物)로 은화식물(隱化植物) 중 가장 고등하게 발달된 것.

발아분열(發芽分裂)에 의한 무성번식 세대와 암수 2개의 배우체가 융합하는 유성번식 세대가 규칙적으로 반복하며 세대교체를 이루는 식물군으로, 고생대 후기의 석탄기에서 페름기에 이르러 지상에서 큰 번식을 이루었다. 우리 나라 페름기에는 많은 거목의 양치식물이 생존했고, 이들이 지층에 쌓여서 무연탄층을 만들기도 하였다.

고생대의 양치식물이 나타나는 대표적인 지층은 평안계 사동통과 고방산통이며, 총 25속 55종이 보고되어 있다. 중생대 대동계 지층의 식물군에서는 17속 51종의 화석이 알려져 있다. 신생대 제3기의 장기층군과 연일층군에서는 5속 5종이 산출되었다고 보고되었다.

종자식물의 초기 형태로 배주(胚珠:밑씨)가 대포자엽(大胞子葉) 표면에 달리므로 종자가 바깥에 드러나 있는 식물.

재부(材部)에는 가도관(假導管)이 있고, 열매는 솔방울처럼 생겼으며, 잎은 침상 또는 인편상으로 상록수가 많다. 대부분이 한랭한 기후를 좋아하여 높은 산이나 한대지방에 많이 분포한다. 우리 나라에서는 고생대 말 평안계 지층에서 소철·은행류들을 비롯한 14속 31종이 알려졌고, 중생대 대동계 식물군에서는 소철류가 3속 16종, 은행류가 6속 23종, 구과목이 8속 27종 알려져 있다. 신생대 제3기 장기층에서는 10속 20종이 알려져 있다.

종자식물로 배주가 자방(子房:씨방)으로 완전히 싸여 보호되어 있는 것.

가장 발달된 형태의 식물군이며 생태학적으로도 다양성을 보여 건조한 사막에서 바다에 이르기까지 분포되며, 열대와 한대 어느 곳에서도 생존하는 식물이다. 지구상에 나타난 것은 중생대 쥐라기 전후쯤이지만, 백악기 중엽에 이르러 급격히 발전하여 전세계에 분포되었다.

우리 나라에서는 경상계 지층에서 화석이 나타나기 시작했으며, 주요한 산출지층은 장기층군과 연일층군이다. 이와 같은 지역에서 산출되는 피자식물은 대개 쌍자엽식물들이며, 지금까지 알려진 것은 모두 70여 속 150여 종에 이르고 있다.

현재 천연기념물로 지정, 보호되고 있는 화석류는 왜관금무봉(倭館錦舞峰)나무고사리화석포함지, 서귀포층의 패류화석, 함안층(咸安層)의 새발자국화석, 경상남도 의령 신라통중(新羅統中)의 우흔(雨痕) 등이다.

참고문헌

『한국광업지』(윤성순, 대한중석광업회사, 1952)
『신지질학개론』(정창희, 박영사, 1970)
『문화재대관-천연기념물편-』(문화재관리국, 1973)
『지질학회지』 17-2·18-1(1981·1982)
『한국의 지질과 광물자원』(연세대학교 지질학과, 1982)
Fossilis Pale-ontology and Evolution(Clark,D.L., Wm.C.Brown Co. Publisher, 1976)
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