고고학 지질학의 문제 의식

고고학 지질학의 개념

고고학은 지질 시대 중 40억 년부터 25억 년 전의 기간을 가리키고 있습니다. 이 시대의 지질체는 지구상의 대륙 모두의 주로 그 내부의 사상 지나 클라톤에 분포가 알려져 있습니다. 초기 지구의 표층 환경을 아는 단서는, 낙지암·편마암류 중에 끼워지도록 띠 형상으로 분포하는, 표성암 혹은 그린스톤대 벨트라고 불리는 현무암질-코마티아이 트질 화산암, 줄무늬 철광(banded ironstone/Banded Iron Formation = BIF), 탄산염암, 연쇄성 퇴적암류 등이 여러 가지로 변성·변형을 받으면서 보존되어 있다 지질체입니다.

 

고고학 지질학의 문제의식

 

일반적으로 클라톤으로 불리는 지역의 지질은 복수의 변성작용, 화성활동을 기록하고 있으며, 그 사건사의 읽고 해석에는 보다 젊은 시대의 지질에 비해 어려움이 수반됩니다.

고고학의 낙지암에는 TTG(tornalite-trondhjemite-granodiorite)로 총칭되는 현생대 조산대의 낙지암에 비해 K가 부족하고 Ca, Na가 풍부한 보다 미분화된 조성을 갖는 것이 보편적으로 보인다. 이들 암석의 희토류 존재도 패턴에는 현저한 Eu의 부의 이상이 보이지 않고, 중 희토의 결핍이 보입니다. 이것은 마그마의 생성·상승 과정에서 사장석의 분별이 일어나지 않고, 석류석의 분별이 일어나고 있었다는 것을 나타내는 것으로 생각되고 있습니다.

구체적으로 말하면, 당시 대륙 지각은 그다지 두꺼운 것이 아니고, 지각 내에서의 분화가 진행되지 않고, 또한, 그 마그마의 기원 형성 영역이 상부 맨틀의 심도에 요구되어 침몰했습니다. 한편, 낙지암 중에서도 클라톤 내부에서 비교적 젊은 연대를 나타내는 것은 K가 풍부하고, Eu의 현저한 부의 이상을 나타내고, (La/Yb) CH비가 크다(콘드라이트로 규격화했습니다. REE 패턴이 현저하게 좌상승), Sr 동위체 초생비는 높은 특징을 갖는 것이 있습니다. 이것은 대륙의 성장과 안정화에 따라 대륙 지각 내에서의 마그마 형성 또는 분화 과정이 지각 형성 과정에서 중요해진 결과로 해석되었습니다. 하나의 클라톤 내부에 기록되는 화성 활동에는 어느 정도까지 유사한 패턴이 보인다는 것도 지적할 수 있습니다. 연대적으로 가장 오래된 것은 편마암 또는 그린스톤 또는 표성암입니다. 지금까지는, 일반적으로 그린스톤이 나타내는 연대가 주위의 토널 암질-편마암 등보다 낡은 것으로 생각되어 왔지만, 최근의 조사나 연대 측정의 결과는 오히려 후자 쪽에 보다 낡은 것 가 있는 경우가 많은 것 같습니다. 최근, 지질학의 어느 정도 독립한 전문 분야로서 이러한 지질체를 연구의 대상으로 하는 고고학 지질학이라는 카테고리가 확립되고 있습니다. 그 배경으로서는, 후술 하는 바와 같이 연대 측정 기술의 발달이나, 달의 탐사의 성과를 비롯한 행성 과학의 발달, 현생 누대의 텍트닉스의 해명, 등의 전개가 1970년대 이후에 집중해 일어났다 것이 요인으로 큰 것으로 보입니다. 

 

가장 오래된 지각 물질

지구상에서 현재 가장 오래된 지각 물질의 흔적은 호주의 Narrier 산과 Jack Hill 부근의 33억 년 전의 암석에서 발견된 41에서 43억 년의 연대를 나타내는, 원마된 지르콘의 쓰레기 입자가 알려져 있습니다. 현재까지 그 지르콘을 초생적으로 함유하는 모암은 확인되지 않았습니다. 그러나, 지르콘 입자의 미량 원소의 특징 등으로부터, 이들 입자는 본래 비교적 Na·Ca가 풍부한 잉어암을 구성하는 것이었다고 추정되고 있습니다.

지구 형성기에 대규모 마그마 오션이 존재했다는 생각이 최근 유력하지만, 지르콘 입자의 Hf / Lu 비와 Mg-perovskite와 용융물의 분배 계수부터 적어도 42억 년 전의 시점에 있어서는 상부 맨틀이 마그마·오션 중에서 분별·침적해 분리한 perovskite는 수% 이하에 불과하다고 결론하고 있습니다. 이것은 초기 지구의 조건에 제약을 부여하는 의미에서 중요하며, Ringwood는 42 억 년 전까지 맨틀의 재 균일화 과정을 가정하더라도 대규모 마그마 오션의 존재를 가정하는 한이 결과를 설명하기가 어렵습니다. 그러나 이것은 주로 이론 계산의 측면에서 반론도 이루어지고 있습니다.