10월이 이제 사흘 남았다. 벼에 대한 공부를 위해서 나머지 시간을 전부 쓰려고 했는데, 호기심이 발동했다. 일을 하면서 들은 한반도 지형 탄생의 과정에 대한 설명이 너무 궁금한 것이다. 아무래도 외워야겠다. 박문호가 사이비라고 주장하는 친구들의 조언 덕분에 모든 이야기를 최소한 백과사전들과 비교해 가며 들어야 하니 시간이 많이 걸린다. 좋다. 그래도 일단 궁금한 것부터 먼저 해결하자.
1. 지구구조학 geognosys : 정조와 괴테
먼저 정조와 괴테 Goethe. 두 사람은 1750년을 전후하여 태어난 동년배다. 정조는 너무 일찍 죽었다.
1) 계몽군주 정조(1752~1800)는 암살로 추정되는 이유로 1800년에 죽고 조선의 부흥기는 끝난다. 정도전과 조광조의 후예이자 사림을 계승했다고 보기에는 너무도 민망한 세도정치가들의 부패와 탐욕에 의해, 조선은 백년동안 철저히 유린당한다. 그 결과 한민족은 왜놈들에게 나라를 빼앗기고, 1919년에 상해에서 민주공화국 대한민국 임시정부를 수립하고 독립전쟁을 벌여야 했다. 지도자의 무능과 관료들의 부패는, 200년에 걸친 퇴행으로 이어진다. 대통령과 국회의원, 공무원과 기업가의 부패에 대해 20년 이상의 가혹한 형벌을 가할 수밖에 없는 참담한 역사의 교훈이다.
2) 괴테(1749~1832)는 고위 관료가 되어 정무를 보는 한편 광물학·식물학·해부학 등을 연구했다. 1792년에는 제1차 대불동맹이 일으킨 발미전투에 참여했으나 나폴레옹에 패배하고, "세계사의 새로운 시대가 열렸다"며 프랑스 민중들의 승리를 인정했다. 박문호는 괴테가 이탈리아 여행 등을 하면서 약 3천종의 광물을 수집한 광물학자라는 점에 주목했다. 유럽의 모든 지식인들이 지구를 이해하려고 지구구조학의 geognosys 발전에 참여했고, 산업혁명과 제국주의로 이어졌다. 지식이 곧 힘이었다. 많이 알게 되어 무지의 그늘에서 벗어났는데, 백인들은 평화 보다는 침략에 집중했다. 끔찍한 세계사의 아이러니다.
3) 화생토 - 토생금 - 금생수 - 수생목 - 목생화 : 불이 흙을 만들고, 흙이 금속을 만들며, 금속이 물을 만든다. 전국시대 제나라 추연이 수립했다는 음양오행설이다. BC 250년 전후의 정리되었다. 이 오래되고 뛰어난 직관이 산업혁명으로 결실을 맺지는 못했지만, 지구구조학의 geognosys 발전으로 사실임이 증명되었다.
4) 토는 흙이다. 흙의 kaolite 분자식은 Al₂Si₂O₅(OH)₄로, Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O로 이루어졌다. 흙은 금속과 유리와 물로 이루어졌다. 흙에서 금속도 나오고 물도 나온다.
5) 산업혁명의 원동력이 되었던 석탄과 철은 광산에서 캐내는 광물이다. 제국주의의 힘은 산업혁명, 즉 석탄과 철에서 나왔고, 석탄과 철을 연구하는 광물학은 지구를 이해하기 위한 노력 즉 지구 구조학의 geognosys 핵심이다.
6) 독일 동부 체코와의 접경지인 - 라이프치히, 드레스덴 등의 도시가 있는 작센주에, 1765년 프라이베르크 Freiberg 광산아카데미가 세워졌다. 이곳에서 베르너는 모든 암석은 바다에서 퇴적되어 형성되었다는 수성론(Neptunism)을 주장하였다. 훔볼트는 1791년부터 2년간 베르너에게 배웠고, 중부 유럽과 남미대륙을 두루 탐험한 후에 대저 '코스모스 Kosmos'를 저술하였다.
"괴테는 자신이 수년 동안 공부한 것보다 훔볼트로부터 들은 하룻밤의 이야기로 더 많은 것을 알았다"고 했으며, 다윈도 "내가 배운 지식의 반은 훔볼트에게서 빌려온 것이"라고 종의 기원에서 썼다. (박문호)
작센주는 7년 전쟁의 결과 1763년에 프로이센의 영토가 되었다. 프로이센은 1871년 독일제국을 건설한다.
7) "에르츠산맥 광업지역"은 르네상스 시대부터 현대에 이르기까지 과학기술 혁신의 중심지로서 작센-보헤미아 오레 산맥 광산의 역할을 보여주는 특별한 증거다. 여러 시기별 채광의 역사에서 광산업과 관련된 중요한 성취가 이 지역에서 시작되었고, 다른 광산 지역으로 확산되거나 영향을 미쳤다. 최초의 광업고등학교가 설립되었다는 점이 두드러진다. 고도로 숙련된 작센-보헤미아 출신의 광부들이 전 세계로 이주하였다." (유네스코한국위원회 : 문화유산 '에르츠산맥 광업지역' 중에서 발췌 수정)
8) "페르낭 브로델 (1995). 〈제6장 기술의 보급: 혁명과 지체〉《물질문명과 자본주의Ⅰ: 2 일상생활의 구조 下》주경철 옮김. 서울: 까치. 618~619쪽. ISBN 89-7291-084-8. … 1783년에 문을 연 국립광산학교(École des Mines)는 베르크 아카데미(Bergakademie:광산학교)*의 모범을 따른 것으로서, 이 학교는 작센의 오래된 광업 중심지인 프라이베르크에 1765년에 만들어졌고, 이곳 출신의 많은 엔지니어들이 특히 러시아에 많이 초빙되어가서 일했다." (위키백과 "광업" 중에서)
9) 스코틀랜드 계몽주의는 경험론에 입각하여, 데이비드 흄, 아담 스미스, 제임스 허튼과 조지프 블랙 등의 인사들을 중심으로 과학, 철학, 경제학, 지리학, 기술 등 지식체계 전 분야에 걸친 심도있는 토론을 진행했다고 한다. 박문호는 맨 뒤의 두 사람 제임스 허튼과 조지프 블랙에 주목한다.
10) 조지프 블랙은 글래스고 대학교의 물리학과 교수로서, 천문학 기구를 손보고 있던 제임스 와트와 친구가 되었다. 조지프를 통해 동력으로 증기를 사용하는 장치에 관심을 갖게 된 와트는, 기존의 증기기관을 개량한 와트식 증기기관을 연구 개발하였다. '증기기관의 시대'를 연 제임스 와트의 특허는, 1800년 정조가 죽은 해에 만료되고, 제임스 와트는 그후로도 20년을 개인 작업실에서 연구를 거듭하다 세상을 뜬다. 행복한 사람이었다.
11) 제임스 허튼과 James Hutton 찰스 라이엘 Charles Lyell은, 지질학의 선구자들인 베르너와 훔볼트와는 달리 암석의 화성기원론을 plutonism 제시한 광물학자이다. 제임스 허튼은 '현재는 과거에 대한 열쇠'라며 동일과정설 uniformitarianism - 과거의 자연환경에 작용했던 과정이 현재의 자연현상과 같을 것이라고 하는 가설을 주장했고, 찰스 라이엘은 Charles Lyell 'uniformitarianism'을 지질학의 원리라고 'Principles of Geology' 논증하였다. ‘격변설’(catastrophism)
허튼의 상상 : 돌은 천만 년이 걸려서 만들어진다. 새로운 종이 만들어지는데는 백만년이 걸린다. 허튼의 상상은 화생토다. 허튼 보다 2천년 앞선 상상이었으나 추연은 와트를 만나지 못했다.
2. 월리스와 다윈의 등장과 종교로부터 해방된 과학
1) 1797년에 허튼이 죽고, 라이엘이 태어나서 지질학의 원리를 Principles of Geology 쓴다. 비글호의 선장 피츠로이는, 이 책을 찰스 다윈에게 선물하고, 1831년부터 5년간 함께 대서양을 건너 브라질 - 우루과이 - 칠레 - 뉴질랜드 - 호주 - 남아프리카를 일주하는 탐험을 한다. 1859년 '종의 기원 On the origin of spicies'이 발표되고, 충격에 빠진 피츠로이는 6년 후 재정상태 악화와 우울증까지 겹쳐서 자살한다.
2) 다윈은, '베르너-훔볼트'와 '허튼-라이엘'의 서로 다른 연구성과를 제대로 받아들였다.
3) 다윈은 20년을 묵혀 둔 원고를 끄집어 내어 1859년 'On the origin of spicies 종의 기원'을 저술한다. 1858년 인도네시아 터네이트섬에서 Ternate 월리스로부터 Alfred Russel Wallace 라이엘에게 Charles Lyell 전해달라는 한 통의 편지가 도착했기 때문이다.
4) 월리스는 가난 때문에 초등학교를 졸업하지 못하고 형을 따라 보조 측량사가 되어 런던의 기계공학교에서 공부한다. 독립해서 측량사가 되었지만 불황으로 일을 얻지 못해 대학도서관에서 5년간 홀로 공부한다. 그곳에서 베이츠와 만난다.
5) 월리스와 베이츠는, 훔볼트와 다윈, 맬서스의(인구론에 관한 에세이 An Essay on the Principle of Population as It Affects the Future Improvement of Society, with Remarks on the Speculations of M.Godwin, M.Condorcet,and Other Writers) 영향을 받아 남아메리카 대륙으로 탐사 여행을(1848~1852) 떠난다.
6) 남미 아마존 탐험의 목표는, 돌연변이의 mutation 증거를 확보하는 것. 표본수집, 지도제작, 원주민과 언어에 대한 연구결과를 가지고 돌아오던 월리스는 '헬렌호'가 화재로 침몰하자 열흘간 표류하다 구조되었다. 이 탐험으로 라이엘, 다윈 등과 교류하게 되었다.
7) 두번째 탐험 여행은 말레이 제도다 Malay Archipelago. 1854~1862. 월리스는 이곳에서 12만 5천종의 표본을 수집했고, 월리스 라인의 해협 서쪽 편에는 아시아의 동식물만이 자라고, 동쪽 편에서는 아시아와 오세아니아의 동식물이 같이 발견되었다. 즉, 아시아의 동식물은 해협을 건너 정착할 수 있었지만, 오세아니아의 동식물은 해협을 넘어 정착하지 못했다는 것이다.
8) 귀국 후 월리스는 왕립협회의 펠로우 FRS가 되어 90세까지 살다가 죽었다.
9) 종의기원은 종교의 억압에서 과학을 해방시키는 역할을 했다. 다윈의 On the origin of spicies는 초판 1,250부가 완판되는 등 6판까지 전세계에 출판되었다(아직까지 자연과학분야의 책으로 이렇게 많이 팔린 책이 있을까?).
10) 종은 완전한 상태로 창조된 것은 아니고, 자연선택에 의해 변화하고 소멸하며 새로 만들어지는 불완전한 것이다.
3. 빙하와 glacier 기후학 climatology
빙하와 빙하가 확대되어 적도까지 얼어붙었던 눈덩이 지구 snowball earth, 마그마의 수퍼 플럼으로 이산화탄소가 방출되면서 지구 온도가 다시 오르고, 빙하가 녹으면서 산소 폭발 현상이 일어났고, 현재의 생명체들이 진화해 왔다는 이론들에 대해서는 추후에 다시 공부하기로 한다.
4. 광물과 생물의 공진
1) 광물과 mineral 암석 rock : mineral이 모여 rock이 된다. Ca, P, Fe, Na, Mg, I 등은 인체의 필수 광물이다.
2) 암석의 분류 : 화성암, 퇴적암, 변성암
가. 화성암 : magma가 식어서 된 암석이다
나. 퇴적암 : 암석 알갱이들이 퇴적된 암석 : 풍화 weathering + 압축 compactation + 결합 cementation
다. 변성암 : 지구 깊은 곳에서 대륙의 충돌 등의 요인으로 높은 온도와 압력을 받아 성질이 변하여 만들어진 암석
라. weathering의 핵심은 물과 식물이다.
3) magma의 형성
가. 해양지각이 대륙지각 밑으로 파고 들면서 지하 수십km에서 수백km 사이에서 마그마가 발생한다.
나. 지구 중심에 가까워지면 압력이 너무 높아서 암석의 녹는 온도도 높아져서 magma가 생기지 못한다.
다. Mg, Fe가 섞인 암석의 녹는 온도 > K, Na이 섞인 암석의 녹는 온도
라. magma는 부력이 생겨 일정 높이로 떠오르다가 부력이 사라진 지점에서 magma chamber를 형성한다.
4) 암석의 분류 2단계 : 분류는 이해하겠는데, 암석을 보고 구분할 수는 없다
가. 화성암 igneous rock
a) 심성암 : 지하 깊은 곳에서 magma가 식어서 된 암석 : 화강암 granite, 섬록암 diolite, 반려암 gabbro
b) 화산암 : magma가 분출한 후 식어서 된 암석 : 현무암 basalt, 유문암 rhyolite, 안산암 andesite
c) 흑요석 : 화산암 중 Si가 많은 magma가 너무 빨리 식어서 결정이 형성될 시간이 없이 굳어진 암석
나. 퇴적암 stratified rock
a) 사암 : 모래가 퇴적된 암석
b) 이암 : 점토광물(진흙)이 퇴적된 암석 -> 이암 + 플랑크톤 사체 => shale
c) 역암 : 결정의 크기가 큰 암석
d) 암염 : 바닷물이 증발하여 만들어진 소금암석
e) 석회암 : 산호와 유공충의 사체가 쌓여 있다가 높은 온도가 가해져 만들어진 암석
f) 석고 : 황산칼슘
다. 변성암 metamorphic rock
a) 셰일 shale + 고온, 고압 -> 점판암 slate
b) 점판암 slate + 고온, 고압 -> 편암
c) 편암 + 고온, 고압 -> 편마암
d) 편마암 + 고온, 고압 -> 미그마타이트
5) 광물과 생물은 독자적으로 순환하지 못한다.
가. 달에는 아무런 일도 일어나지 않는데, 지구는 심심할 틈이 없다.
나. 광물과 생물은 분자단위에서 통합된다.
다. 우리 몸은 매순간 작동하는 광물이다.
라. 소나무와 화강암 : 소나무의 광합성 -> 소나무 아래 기생하는 송이버섯에 영양 공급 -> 균류의 분비물이 화강암을 녹인다 -> 화강암에 섞여있던 P와 N을 영양으로 하여 소나무 성장 -> 소나무 뿌리가 바위를 부순다 -> 바위가 모래 -> 모래가 퇴적 -> 퇴적암이 녹아 마그마로 -> 마그마가 다시 화강암으로 -> 화강암에 소나무가 뿌리를 내린다.
5. 우리나라의 암석과 지질
1) 주요 암석 : 편마암 40% + 화강암 granite 30% + 퇴적암 slatified rock 20%
2) 현무암 basalt 지대는 3곳 : 제주도, 한탄강(추가령구조곡), 길주명천지구대(함경북도)
3) 우리나라의 기반암은 20억년 전 선캄브리아기에 형성된 편마암이다. 3개의 덩어리로 나뉘어 있다.
가. 경기육괴
나. 영남육괴
다. 낭림육괴
4) 화강암 융기
가. 2억년 전 화강암 융기
나. 1억 6천만년전 화강암 융기(쥐라기 대보 화강암) : 북한산, 관악산, 설악산, 금강산
다. 9천만년 전 화강암 융기(신생대 불국사 조산운동) : 경주 남산
5) 대륙이동설
가. 판게아 pangaea : 3억년 전 고생대에 적도를 끼고 초승달 모양으로 초대륙 형성
나. 대륙이동 : 1억 8천만년 전 pangaea가 Laurasia와 Gondwanaland로 분리
a) Laurasia : 로렌시아(북아메리카) + 유라시아
b) Gondwanaland : 남아메리카 + 아프리카 + 인도 + 호주 + 뉴기니 + 뉴질랜드 + 남극대륙
6) 한반도의 형성
가. 북쪽 : Laurasia 대륙
나. 남쪽 : Gondwanaland
다. 대륙이동이 일어나면서 남쪽과 북쪽의 육지가 만나 한반도를 만들고, 일본이 떨어져 나가면서 동해 형성
빙하에 glacier 대한 설명과 지구의 시대구분을 제외하고는 매우 유익하고 재미있는 강의였다. 온통 외워야 하는 내용이지만 재미있었다. 암석에 대한 기본틀이 생겼지만, 실물을 토대로 구분하기 위해서는 대전의 지질연구소를 방문해야 할 모양이다.
