화석

1. 화석의 정의와 종류

 화석이란 지질시대에 살았던 생물의 유해 및 흔적이 암석 내에 보존된 것이다. 생물의 유해는 그 내부구조나 조직이 남아 있어야 한다. 석탄이나 석유 등은 지질시대 생물에서 유래된 유기물이기는 하지만 변질되어 그 조직이 보존되어 있지 않기 때문에 화석이라고 할 수는 없다. 그러나 때때로 석탄, 특히 괴탄 중에는 식물의 조직이 잘 보존되어 있는 일이 있어서 그 부분만은 훌륭한 화석이다. 일반적으로 지질시대는 시생대 초부터 신생대 제4기 플라이스토세의 말까지를 말한다. 그리고 10,000년 전부터 현재까지를 현세라 한다.

  이와 같이 지질시대의 생물의 유해나 흔적이 남아 있으면, 그것이 암석으로 변화되어 있지 않아도 화석이다. 화석이라는 말은 fossilis라는 라틴어에서 유래된 것인데, 그 뜻은 "땅 속에서 파낸 기묘한 물체"라는 것이다. 그래서 약 300년 전까지만 하더라도 땅 속에서 파낸 생물의 유해, 암석이나 광물, 골동품 등 희귀한 모든 물질을 화석이라고 하였으며, 오늘날 사용되는 화석의 개념은 19세기에 확립되었다. 화석에는 암석화된 것과 그렇지 않은 것이 있다. 또 생물체 그 자체가 아니라 생물체의 활동 흔적이 지층 중에 보존되어 있는 경우가 있는데, 이를 생흔 화석이라고 한다. 이들 중에는 동물의 발자국, 기어 다닌 자국, 동물의 꼬리가 끌린 자국, 동물의 서식 구조, 먹이 섭취 구조, 퇴적물 위에 앉았던 동물의 자국, 동물의 배설물들이 있다. 배설물 화석은 일명 분화석이라고 하며, 중생대의 공룡의 분화석은 유명하다. 특히, 생흔 화석은 생물이 살았던 당시의 환경을 밝히는 데 아주 유용하다.

 

2. 화석화 작용

(1) 장소

  지질시대에 생존하였던 모든 생물이 모두 화석으로 되는 것이 아니다. 만약, 생물이 육상에서 죽으면 곧 공기 중의 산소의 작용으로 산회되며, 또 박테리아의 작용으로 분해되어 버린다. 생물의 유해가 수중에 오랫동안 그대로 남아 있으면, 유수의 운반작용과 파괴작용을 받거나 물에 용해되어 없어져 버린다. 그러므로 생물이 화석으로 되려면 그 유해가 빨리 퇴적물 내에 매몰되어 파괴작용, 분해작용, 용해작용 등으로부터 보호되어야 한다.

  지국 표면에는 화석이 형성되기 쉬운 장소와 그렇지 못한 장소가 있다. 즉, 퇴적작용이 계속 일어나고 있는 곳에서는 어디서나 화석화 작용이 용이하다. 따라서, 육상보다는 수중이 그와 같은 장소로 적합하다. 육지에 가까운 해저, 호수 바닥, 내만의 바닥 등은 퇴적 작용이 활발한 곳이므로 생물의 유해는 빨리 퇴적물로 묻힌다. 그러나 강바닥은 해저나 호수 바닥에 비해 퇴적작용이 고르지 못하고 유수의 변화가 심하기 때문에 화석화 작용의 적합한 곳이라고는 할 수 없다.

  한편 퇴적작용이 활발한 곳이라도 생물이 없으며 화석이 생길 수 없을 것이다. 그러므로 생물이 풍부한 곳이라야 그 유해들이 퇴적물로 묻힐 기회가 많을 것이다. 열대나 온대 지역이 극지방이나 한대 지방보다 생물의 수와 종류가 풍부하며, 고산이나 심해 지역보다는 평지나 천해 지역에 보다 생물이 풍부하게 서식한다.

  결론적으로 퇴적작용이 빠르고 생물이 많이 사는 곳에 보다 많은 화석이 생성될 수 있다. 생성된 화석도 지하수의 유동이 심한 곳에 놓여 있으면 화석은 지하수의 용해 작용으로 쉽게 소실되며, 암석이 변성작용을 받을 경우 화석은 높은 압력과 온도에 의해 분해되는 경우가 많다.

 

 (2) 화석회되기 쉬운 부분

  화석화되기 쉬운 부분은 생물의 경질부로서 분해되기 어려운 부분이다. 연약한 육질부는 보통 빨리 분해되며, 매우 특수한 환경을 제외하고는 화석으로 되기 힘들다.

  생물의 경질부로는 척추 등의 뼈 치아, 무척추동물의 껍데기와 골격, 식물의 세포막, 규조류의 껍데기, 석회조류의 표면에 생기는 탄산칼슘 등이 있다. 이 동물들의 경질부 성분은 탄산칼슘, 규산, 인산칼슘 및 키친질 등이다. 해서 무척추동물의 대부분의 껍데기는 탄산칼슘으로 되어 있으며, 방산층, 규조 및 규질 해면의 골격 등은 규산질이다. 척추동물의 뼈, 코노돈트, 일부 완족류의 성분은 인산칼슘이다.

  특수한 환경에서는 생물의 연약한 부분이나 심지어는 육질부까지도 화석으로 완전히 보존될 수 있다. 그 예로서는 시베리아 북쪽에 발달된 동토나 얼음층 중에 매머드나 코뿔소 따위가 묻혀서 부패되지 않고 그대로 발견된 경우를 들 수 있다. 1900년 북부 시베리아의 베로소브카 강 둑의 동토에서 발견된 매머드 화석의 모피, 육질부는 물론 혈액과 내장까지도 완전히 보존되어 있었다. 그 혈액은 녹여서 혈액형을 조사하는 데 충분하였으며, 매머드의 위 속에 들어 있던 먹이를 이용하여 그 당시의 식물을 조사할 수 있었다. 매머드의 살은 탐험대들이 데리고 간 개들이 즐겨 먹었다고 한다.

 

 미국 탤리포니아주의 로스앤젤레스 시외에 발달된 아스팔트층 중에서도 범, 곰, 늑대, 낙타등의 동물화석이 수천구나 발견된 일이 있다. 이들은 굳지 않은 아스팔트층을 지나가다가 빠져서 화석화 된 것이다. 아스팔트는 방부제의 역할을 하기 때문에 동물체는 거의 완전히 보존될 수 있다.

  기후가 건조한 지방에서 동물체가 미라화 되어 있는 예도 있는데, 헝가리의 평원에서 발견된 고양이의 미라 화석이나 미국 와이오밍 주에서 발견된 공룡의 미라 화석 등은 유명하다.

  한편 호박 중에 곤충의 화석이 완전히 보존되어 산출된 경우가 있다. 이와 같은 것은 흔히 보석상에서 충입호박이란 명칭으로 고가로 거래되고 있다. 호박은 수목의 수지가 석탄층 속에 섞여서 건류된 것이다. 수지가 굳어지기 전에 당시의 곤충들이 달라붙은 다음 끈끈한 수지로 덮이게 되면 보존이 아주 좋은 화석이 호박 속에 남게 된다. 독일 북부지역에 발달된 제3기층의 화석 중에서는 교미 중인 곤충화석이 발견된 일이 있으며, 이와 같은 화석은 고생태를 연구하는 데 중요한 자료가 된다.