화강암의 급격한 형성 – 수백만년에서 수천년으로

창조론 연대기 8화에 보면 요세미티에 있는 화강암의 형성에는 적어도 100만년이 필요하다는 주장이 나옵니다. 오늘 그 주장이 정말 사실인지를 알아보고자 합니다.

요세미티 국립공원은 세계 최대의 화강암 바위로 유명한 곳으로 지난 한세기 동안 이곳은 지질학자들에게 많은 궁금증을 갖도록 만들기도 했습니다. 이렇게 엄청난 양의 화강암은 어떻게 생겨났으며, 얼마나 오래 걸렸을까?

전통적으로 지질학자들은 이곳 화강암의 형성이 적어도 수백만년 걸렸다고 주장해 왔습니다. 하지만 새로운 과학적 증거들은 화강암의 형성이 수백만년 걸릴 수 없었으며, 오히려 수천년 에서 수만년, 그 이하안에 만들어졌음을 주장합니다.

요세미티 화강암의 형성은 정말로 수백만년 걸렸나?

2005년 6월 발표된 한 논문 [^1] 은 그 동안 일반적으로 수백만년에 걸려서 형성되었다고 여겨졌던 에클로자이트라는 암석이 사실은 10년 정도에 걸쳐 빠르게 형성 되었을 수 있다는 내용을 담고 있었습니다.

그리고 이 논문에 대한 논평에서 저자인 Simon Kelley는 이렇게 얘기합니다.

“그러나 이 개념에 내포되어 있는 매우 짧은 시간 척도는, 1백만 년의 시간 척도로 과정들이 작동되고 있는 것처럼 보이는 석류석(garnet)에 대한 기존의 연구와 논쟁을 불러일으킬 것이다. 또한 그것은 아마도 지질학자들이 수억 수천만년이라는 사고에 젖어있기 때문일 것이다. 그러나 우리들이 관측하는 특성들은 여러 단기간 사건들의 집합체가 될 수도 있다.” [^2]

정리하면 지질학자들은 관찰이나 증거와 관계없이 관념적으로 지층의 형성을 수억 수백만년이란 시간대로 상정해놓고 있다는 것을 나타냅니다. 그리고 이런 관념은 요세미티의 화강암의 형성이 그 정도로 오래 걸렸으리라 짐작하는데 영향을 주었고, 또 오래 걸렸을만한 상황을 가정하도록 유도했다고 볼 수 있습니다.

그렇다면 요세미티 화강암의 형성에는 어떠한 모델이 있었으며 어떠한 가정들이 있었고, 또 그 가정들은 관찰에 의해 어떻게 변했는지 확인하고 싶습니다.

화강암의 형성 과정

기본적으로 화강암은 마그마가 식어서 생성되는 화성암의 일종입니다. 즉 땅 및 깊은 곳에는 압력과 온도가 지상보다 높은데, 그런 환경이 아래에 있는 암석을 녹이고(용융), 액체가 되어 밀도가 낮아진 암석은 밀도가 더 높은 주위의 암석보다 위로 올라가려는 성질을 갖게 됩니다. 그리고 이 암석의 구성 요소(실리카나 물등의 함유량)에 따라서 화강암이 되기도 하고 현무암이 되기도 합니다.

오늘날에 화강암이 형성되는 과정을 관찰할 수가 없기 때문에, 오랫동안 이 문제는 격렬한 논쟁속에 있었습니다. 전통적으로 요세미티의 형성에 대한 모델은 다이어피르(비중이 작은 암층이 위쪽의 암층으로 솟아 올라 생긴 돔 혹은 풍선 모양의 구조)가 생성되고 아주 천천히 상승하며 주위의 퇴적층이 침식했다 것이 주류 이론이었습니다. 하지만 여기에는 지질학자들이 해결하지 못한 많은 문제들이 있었습니다. 예를 들어, 공간 문제(space problem)라고 불리는 어떻게 모암이 흘러 들어오는 마그마에 길을 만들어 주어, 풍선 모양의 다이어피르가 지각을 뚫고 올라와, 지속적으로 가해지는 구속 압력에도 불구하고 2~5 km 깊이 아래에서 결정화 될 공간을 만들 수 있었겠는지, 어떻게 지각 깊숙히 있던 화강암 마그마가 위에 있는 암석을 뚫고 10~40km나 올라와 지표면 근처에 정치(emplacement : 자리를 잡음)할 수 있는지 등의 문제는 많은 지질학자들의 숙제였습니다.

그리고 이에 의문을 가진 여러 학자들이 마그마가 다이어피르의 형태로 대륙 지각을 통해 솟아 올라온다는 개념에 이의를 제기하고 [^3]  결국은 다이어피르 모델이 잘못되었다는 논문 [^4] 을 냅니다.

기존 지질학자들의 모델이 틀렸다

그렇다면 그들은 어떤 다른 모델을 통해서 화강암의 형성을 설명할 수 있었을까요? 또 그들의 모델이 맞고 다이어피르 모델이 잘못되었다는 어떤 증거들이 있을까요?

 

1992년 J.D.Clemens와 C.K.Mawer는 화강암질 마그마가 다이어피르의 형태로 먼 거리를 이동한다는 것은 열적, 기계적 근거로 가능하지 않다고 생각하며, 마그마가 상대적으로 좁은 암맥(dyke)을 통해서 위로 빠르게 올라 왔고 그 위에 생긴 공간에 얇게 압착 되었을거라는 모델 [^5] 을 제시합니다. 이후 계산 된 암맥을 통한 마그마의 상승 속도는 마그마의 점성과 암맥의 너비에 따라 다이어피르 모델 보다 100만배 까지 빠를 수 있습니다.

 

이 후 지질학적인 근거들이 발견되며 암맥 모델을 지지하는 증거들이 많이 발견 되었습니다. 그 중 가장 중요한 발견은 대부분 화강암의 형태가 수십 km 의 두께를 가진 돔 혹은 풍선 모양이 아닌 평평한 판 모양이며 그 두께가 수km 정도 밖에 되지 않는 다는 것 입니다. 이는 우선 다이어피르 모양이 아니라는 것을 알려주고, 마그마가 식는 시간을 줄여주기 때문에 중요한데, 예를들어 동그란 모양의 뜨거운 감자 보다는 얇게 썰린 감자가 더 빠르게 식는 원리입니다.

또 요세미티의 여러 지역 화강암에서 녹렴석의 결정이 발견되었는데, 녹렴석은 600 MPA보다 낮은 압력에서는 빠르게 녹기 때문에, 빠르게 상승하지 않았다면 녹렴석은 상부 지각으로 올라오기 전에 다 녹아 버렸을 것 입니다. 즉 녹지 않고 결정이 남아 있다는 것은 그만큼 빠른 상승이 있었다는 반증이 되는 것 입니다. 그래서 한 논문에서는 1년에 적어도 700m에서 최대 14 km [^6] 의 속도로 마그마가 상승했어야 한다고 계산합니다.

기존의 문제점을 해결한 새로운 모델

화강암 형성 분야의 전문가인 John Clemens는 2005년 논문을 통해 아주 커다란 화강암질 심성암들 이라도 상승과 정치(마그마가 식어서 굳기전에 자리를 잡는 것)가 수천년 밖에 걸리지 않았을 것이며, 냉각이 수만년, 그리고 결정화가 짧게는 한시간에서 아무리 오래 걸렸어도, 25년 이상은 걸리지 않았을 거라고 계산 [^7] 합니다. 즉 일반 지질학자의 견해로도 요세미티의 화강암 형성이 10만년을 넘지 않았을 것으로 봅니다.

하지만 Clemens의 계산은 우리가 믿는 특별한 상황 즉 노아의 홍수를 가정하지 않았습니다. 즉 엄청난 지진과 지각의 운동은 상승과 정치의 시간을 훨씬 더 줄였을 것이고, 냉각 역시 모암 속의 천수(지하수 중 대기로 부터 유래된 물)와 열수 대류 순환에 의해 훨씬 더 빠르게 진행되었을 것 입니다.

그리고 우리는 같은 흑운모 박편 내에 우라늄과 짧은 반감기를 갖고 있는 폴로늄의 방사성 할로들이 서로 인접하여 같이 형성되어 있는 것을 통해 냉각이 수일 안에 일어났음을 확인할 수 있습니다. 왜냐하면 냉각이 더 오래 걸렸다면, 폴로늄 방사성 할로들은 암석에 흔적을 남기지 않고 붕괴 했어야 하기 때문입니다.

그냥 오래 되었겠지라는 지질학자들의 관념이 만들어 낸 오류

지질학자들은 지구의 연대가 오래되었다는 개념을 갖고 무엇이든 수백만~수천만년에 걸쳐서 형성되었다는 관념으로 지질학적 증거들을 해석하려고 합니다. 하지만 실제로 증거들을 과학적으로 분석했을때, 그들이 관념적으로 생각했던 시간보다 훨씬 더 짧은 시간동안 지질이 형성될 수 있다는 것을 지속적으로 발견합니다.

이런 과학적인 사실 앞에 지속적으로 요세미티 화강암 형성에 수백만년이 걸려야 했다고 주장하던 W.S.Pitcher 역시도 Clemens의 논문의 결론에 동의하고 그 객관성을 인정 [^8] 합니다.

그리고 지질학 협회 편집장인 W.J.French 역시 화강암의 논란이 종결 되었다는 논평 [^9] 을 내며, 화강암의 급격한 형성의 당위성에 손을 들어줍니다.

지난 한세기 동안 요세미티의 화강암 형성에 대한 많은 논란이 있었고, 1990년대 이전 수십년간 화강암의 형성은 적어도 수백만년에서 수천만년 걸렸다는 주장이 대세였습니다. 하지만 과학의 발전은 그런 관념적인 생각 대신 성경적인 시간대에 화강암 형성이 가능했음을 알 수 있게 했습니다. 지난 수십년간 잘못된 과학 지식 때문에 성경을 인정하지 못하고 또 하나님을 떠났던 사람들은 얼마나 억울할까요? 우리에게 필요한 것은 불완전한 인간의 지식이 아니라 완전하고 전지하신 하나님과 그의 계시를 믿는 믿음입니다.

그 반석에서 떠나지 마시고, 눈에 아무 증거가 보이지 않더라도 믿음에서 떠나지 않으셨으면 좋겠습니다. 물론 하나님께서는 이미 넘치는 증거를 보여주시긴 했지만요.