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제4기

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제4기
Quaternary
2.58 Ma ~ 현재
약 129만 년 전 지구의 대륙 배치를 나타낸 Mollweide 지도
약 129만 년 전 제4기의 전 지구 고지리 복원도
최대 빙기 무렵 북반구 빙상 범위의 재구성 예시
시대 구분
시간 단위기
시간층서 단위계
명칭·어원역사적인 지질 시대 구분에서 네 번째 단위라는 뜻으로 붙은 이름이다.
연대표
기세절백만 년 전
제4기홀로세메갈라야절0–
0.0042
노스그립절0.0042–
0.0082
그린란드절0.0082–
0.0117
플라이스토세후기0.0117–
0.129
지바절0.129–
0.774
칼라브리아절0.774–
1.8
젤라절1.8–
2.58
신진기플라이오세피아첸차절이전
경계
기저 정의국제 표준 층서 경계 및 지점 (GSSP) (비준)
ICS 2026/06

제4기(第四紀, Quaternary)는 신생대의 마지막 기로, 신진기 다음 258만 년 전부터 현재까지이다.[1] 플라이스토세와 홀로세로 나누며, 홀로세는 약 1만 1700년 전에 시작했다.[1]

명칭과 어원

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역사적인 지질 시대 구분에서 네 번째 단위라는 뜻으로 붙은 이름이다.[2]

18세기 이탈리아의 지질학자 조반니 아르두이노는 북부 이탈리아의 지층을 네 개의 연속적인 ‘질서’로 나누었고, 1829년 쥘 데누아예는 프랑스 센 분지의 젊은 해성 퇴적물을 가리키는 말로 ‘제4기’(Quaternary)를 제안했다. 이후 제3기와 제4기의 경계는 지역별 퇴적물과 빙하 기록을 어떻게 해석할지에 따라 달라졌으며, 오늘날에는 국제 표준 경계와 전 지구적 연대 자료를 이용해 정의한다.[3][4]

1821년 스위스의 이그나츠 베네츠는 알프스에서 멀리 떨어진 곳에도 빙하가 지나간 흔적이 있다고 제안했고, 루이 아가시즈는 처음에는 이를 반박하려 했으나 연구를 거쳐 넓은 지역을 덮은 빙하기 가설을 지지하게 되었다. 이후 지질학·고기후 연구가 발전하면서 제4기에는 빙상의 전진과 후퇴가 여러 차례 반복되었음이 밝혀졌다. 이러한 연구사는 제4기를 단일한 한 번의 빙하기가 아니라 여러 빙기와 간빙기를 포함하는 시기로 이해하게 된 배경이다.[5]

구분과 경계

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제4기는 플라이스토세와 홀로세로 나뉜다. 플라이스토세는 다시 초기·중기·후기의 하위 구간으로, 홀로세는 그린란드절·노스그립절·메갈라야절로 세분된다. 제4기의 기저는 플라이오세–플라이스토세 경계로, 약 258만 년 전이다.[1]

제4기 기저의 GSSP는 이탈리아 시칠리아 브리카(Vrica) 단면에 있으며, 해양 동위 원소 단계 103의 기저와 겔라절 하한에 해당한다. 2009년 국제지질과학연맹의 비준으로 이 지점은 플라이스토세와 제4기의 공통 하한이 되었다.[6]

제4기의 기저를 어디에 둘지는 20세기 후반부터 논쟁이 있었다. 한때 플라이스토세의 시작을 약 180만 년 전으로 두어 북반구 대규모 빙하의 시작보다 늦게 잡았고, 국제 층서 체계에서 제4기라는 이름을 없애자는 제안도 나왔다. 제4기 연구자들은 빙하·해수면·육상 환경을 함께 다루는 별도 단위가 필요하다고 주장했으며, 2009년 겔라절을 제4기에 포함하는 결정으로 현재의 258만 년 전 하한이 정착했다. 이후 국제 층서표는 수치 연대를 2.58 Ma로 반올림해 표시한다.[7]

플라이스토세–홀로세 경계의 GSSP는 그린란드 NGRIP 빙핵의 1492.45 m 깊이에 정해져 있으며, 약 1만 1700년 전의 급격한 온난화와 관련된 동위원소 변화가 표지로 쓰인다. 빙핵은 대기 성분·기온·화산성 물질의 고해상도 기록을 제공하지만, 해양·육상 지층과의 대비에는 다른 연대 자료도 이용된다.[8]

인류세는 인간 활동이 지구 환경에 미친 영향을 설명할 때 쓰이는 제안 명칭이다. 홀로세의 가장 나중 절은 메갈라야절이다.[1]

인류세를 홀로세 다음의 공식 세로 설정하자는 제안은 인간 활동이 지구 환경에 남긴 전 지구적 흔적을 지질시대 단위로 표시하자는 취지였으나, 국제지질과학연맹은 2024년에 이를 공식 지질시대로 채택하지 않기로 결정했다. 따라서 인류세는 인간의 환경 영향을 설명하는 비공식 용어로 사용할 수 있지만, 현행 국제 층서표의 정식 세·절은 아니다.[9]

기후와 생물

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제4기에는 빙기와 간빙기가 반복되었고, 빙상·해수면·식생대가 크게 변했다. 이러한 변화는 지구 궤도 요소, 빙상과 해양의 되먹임, 대기 조성 등이 상호 작용한 결과로 연구된다.[10]

플라이스토세의 빙기 주기는 약 4만 년과 약 10만 년 규모의 변동을 포함하며, 그 상대적인 두드러짐은 시기에 따라 달랐다. 해저 퇴적물의 산소 동위 원소 기록은 이러한 장기 변화를 복원하는 핵심 자료이지만, 빙상의 면적·해수면·수온이 함께 반영되므로 하나의 지표만으로 개별 원인을 정하지 않는다.[11]

제4기에는 인류의 진화와 확산이 진행되었고, 빙기·간빙기의 반복은 서식지와 해수면을 크게 바꾸었다. 플라이스토세의 인류 화석과 석기 유적, 홀로세의 농경·도시화 기록은 자연 환경 변화와 인간 활동의 관계를 보여 준다.

빙상이 성장한 시기에는 해수면이 낮아져 대륙붕이 넓게 드러났고, 빙상이 줄어든 시기에는 해수면이 상승했다. 빙하 퇴적물, 황토, 동굴 퇴적물, 호수·해양 코어, 산소 동위원소 기록은 빙기와 간빙기의 시기·규모를 복원하는 데 쓰인다. 다만 이 기록들은 지역별로 보존 조건과 시간 해상도가 달라, 한 종류의 자료만으로 전 지구 변화를 확정하지 않는다.[12]

해수면이 낮아진 때에는 베링 육교와 순다 대륙붕처럼 평소 바다였던 지역이 육지로 이어져 생물과 인류의 이동 경로가 바뀌었다. 반대로 간빙기의 해수면 상승은 이러한 육교를 다시 바다로 만들었으며, 섬·연안 생태계의 분포에도 영향을 주었다.[13]

약 120만~70만 년 전의 중기 플라이스토세 전환에는 빙기 주기의 우세한 간격이 약 4만 년에서 약 10만 년으로 바뀌는 변화가 나타난다. 궤도 요소의 주기는 이보다 앞서부터 존재했으므로, 이 전환은 빙상 크기·기반 조건·이산화탄소와 해양 순환의 되먹임을 포함하는 지구계 반응으로 연구된다.[14]

제4기의 빙기 주기는 지구 궤도의 이심률 약 10만 년, 경사각 약 4만 1000년, 세차 약 2만 3000년 주기와 대기·빙상·해양의 되먹임이 결합한 결과로 설명된다. 북아메리카·유럽·아시아의 대륙 빙상은 위도 약 40도 부근까지 남하한 적이 있으며, 남극 빙상은 제4기 내내 존재했다. 빙핵의 기체 조성, 해저 유공충의 산소 동위 원소, 육상 황토와 화분 기록은 서로 다른 시간 해상도를 가지므로, 주기별 기온과 빙상 면적은 여러 자료를 함께 맞춰 복원한다.[15][16]

빙하가 남긴 말단퇴석·빙하호 퇴적물·빙하성 하천 퇴적물과, 바람으로 쌓인 황토·먼지 퇴적물은 제4기 환경 변화를 복원하는 주요 육상 기록이다. 이 기록들은 빙상의 전진·후퇴와 건조도·식생의 변화를 보여 주지만, 지층이 끊기거나 침식된 곳도 많아 해양 코어·빙핵·연대측정 자료와 결합해 해석한다.[17]

제4기의 지질 기록에는 빙기마다 달라진 해협과 육교의 흔적도 남아 있다. 보스포루스와 스카게라크의 수심 변화는 흑해와 발트해가 한때 담수호에 가까운 환경이 되었다가 해수면 상승으로 다시 바다와 연결되는 과정과 관련된다. 영국 해협은 빙기에는 육지로 이어져 브리튼섬과 유럽 대륙 사이의 통로가 되었고, 베링 해협은 베링 육교로 드러나 아시아와 북아메리카를 연결했다. 북아메리카 북서부에서는 빙하호의 붕괴로 거대한 범람수가 흘러 스캐블랜즈 지형을 만들었다.[18][19]

현재의 허드슨만·오대호와 북아메리카의 여러 호수 분지는 최종 빙기 뒤 캐나다 순상지의 지각 반동과 빙상 후퇴가 남긴 결과다. 같은 지역에서도 빙상 하중과 해수면의 변화에 따라 서로 다른 해안선과 호수 수위가 형성되었으므로, 오늘날의 호수와 해안선을 제4기 전체의 고정된 지형으로 볼 수 없다.[20]

생물과 인류

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제4기에는 기후대와 해수면의 반복적 변화에 따라 동식물의 분포와 유전적 연결이 크게 달라졌다. 후기 플라이스토세의 대형동물 멸종은 여러 대륙에서 시기와 양상이 달랐으며, 기후 변화·서식지 변화·인간 활동이 지역별로 서로 다른 영향을 주었다.[21]

매머드·마스토돈·검치고양이류·글립토돈트류와 같은 대형 포유류가 여러 대륙에서 사라졌고, 북아메리카에서는 말·낙타류와 아메리카치타도 절멸했다. 이러한 멸종은 최종 빙기 말의 기후·식생 변화와 현생 인류의 확산이 겹친 시기에 일어났지만, 종과 지역에 따라 마지막 생존 시점과 주요 요인이 달랐다. 제4기 육상 생태계의 변화는 대형동물의 감소뿐 아니라 살아남은 종의 분포 이동과 식물·곤충 군집의 재편도 포함한다.[22][23]

사람속의 진화와 이동은 제4기의 환경 변화와 함께 일어났지만, 인류 화석·유전 자료·고고학 자료는 서로 다른 시간 범위와 지역을 다룬다. 홀로세의 농경·도시화·산업화는 인간이 환경을 바꾸는 규모를 크게 넓혔으며, 층서 단위로서 인류세를 채택할지 여부와는 별개의 문제다.

홀로세는 그린란드절·노스그립절·메갈라야절로 나뉘며, 메갈라야절은 홀로세의 가장 최근 절이다.[1]

후기 플라이스토세부터 홀로세에 이르는 사람속의 확산은 해수면·기후대·식생의 변화와 함께 진행되었다. 각 지역의 이주 시기와 집단 교체는 화석·고고학·고유전체 자료에 서로 다른 해상도로 기록되어 있다.[24]

빙기와 간빙기의 교대는 침엽수림·낙엽수림·초원·툰드라의 경계를 반복적으로 이동시켰다. 꽃가루·포자·식물 잎과 숯의 기록은 기온뿐 아니라 강수·화재·토양 조건의 변화를 보여 주며, 빙기 동안 남유럽·동아시아·북아메리카의 일부 지역이 온대 식물의 피난처 역할을 했다는 해석이 있다. 식생대의 이동은 동물의 분포와 인류의 이동 경로에도 영향을 주었지만, 특정 피난처와 종의 생존 여부는 지역별 지형과 기록 보존에 따라 달랐다.[25][26]

같이 보기

[편집]

각주

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  1. 1 2 3 4 5 “International Chronostratigraphic Chart v2026/06” (PDF) (영어). 국제 층서 위원회. 2026년 8월 12일에 확인함.
  2. ↑ 이동찬; 최덕근; 기원서 (2023). “International Chronostratigraphic Chart (국제지질연대층서표) 한글판”. 《지질학회지》 59 (1): 193-202. doi:10.14770/jgsk.2023.006.
  3. ↑ Arduino, Giovanni (1760). “Lettera seconda di Giovanni Arduino sopra varie sue osservazioni fatte in diverse parti del territorio di Vicenza, ed altrove, appartenenti alla teoria terrestre, ed alla mineralogia” (이탈리아어). 《Nuova Raccolta d'Opuscoli Scientifici e Filologici》 6: 133-180.
  4. ↑ Desnoyers, J. (1829). “Observations sur un ensemble de dépôts marins plus récents que les terrains tertiaires du bassin de la Seine, et constituant une formation géologique distincte” (프랑스어). 《Annales des Sciences Naturelles》 16: 171-214, 402-491.
  5. ↑ Denton, G. H.; Anderson, R. F.; Toggweiler, J. R. (2010). “The Last Glacial Termination”. 《Science》 328 (5986): 1652-1656. doi:10.1126/science.1184119. PMID 20576882.
  6. ↑ Gibbard, Philip L.; Head, Martin J.; Walker, Michael J. C. (2010). “Formal ratification of the Quaternary System/Period and the Pleistocene Series/Epoch with a base at 2.58 Ma”. 《Journal of Quaternary Science》 25 (2): 96-102. doi:10.1002/jqs.1338.
  7. ↑ Gibbard, Philip L.; Head, Martin J.; Walker, Michael J. C. (2010). “The newly-ratified definition of the Quaternary System/Period and redefinition of the Pleistocene Series/Epoch”. 《Episodes》 33 (3): 152-158. doi:10.18814/epiiugs/2010/v33i3/002.
  8. ↑ Walker, Mike; Head, Martin J.; Beresford-Jones, David (2019). “Formal subdivision of the Holocene Series/Epoch: a Summary”. 《Journal of the Geological Society》 176 (1): 5-18. doi:10.1144/jgs2018-084.
  9. ↑ “The Anthropocene: IUGS-ICS Statement” (PDF) (영어). International Union of Geological Sciences. 2024년 3월 20일. 2026년 8월 24일에 확인함.
  10. ↑ Lisiecki, Lorraine E.; Raymo, Maureen E. (2005). “A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records”. 《Paleoceanography》 20 (1). doi:10.1029/2004PA001071.
  11. ↑ Lisiecki, Lorraine E.; Raymo, Maureen E. (2005). “A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records”. 《Paleoceanography》 20 (1). doi:10.1029/2004PA001071.
  12. ↑ Lisiecki, Lorraine E.; Raymo, Maureen E. (2005). “A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records”. 《Paleoceanography》 20 (1). doi:10.1029/2004PA001071.
  13. ↑ Clark, Peter U.; Dyke, Arthur S.; Shakun, Jeremy D. (2009). “The Last Glacial Maximum”. 《Science》 325 (5941): 710-714. doi:10.1126/science.1172873. PMID 19661421.
  14. ↑ Clark, Peter U.; Archer, David; Pollard, David (2006). “The Middle Pleistocene Transition: characteristics, mechanisms, and implications for long-term changes in atmospheric pCO2”. 《Quaternary Science Reviews》 25 (23-24): 3150-3184. doi:10.1016/j.quascirev.2006.07.008.
  15. ↑ Lowe, John J.; Walker, Michael J. C. (1997). 《Reconstructing Quaternary Environments》. Routledge. ISBN 978-0582101661.
  16. ↑ Lisiecki, Lorraine E.; Raymo, Maureen E. (2005). “A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records”. 《Paleoceanography》 20 (1). doi:10.1029/2004PA001071.
  17. ↑ Ehlers, Jürgen; Gibbard, Philip L.; Hughes, Philip D. (2011). 《Quaternary Glaciations—Extent and Chronology: A Closer Look》. Elsevier. ISBN 978-0-444-53447-7.
  18. ↑ Ryan, William B. F.; Pitman, Walter C.; Major, Candace O. (1997). “An abrupt drowning of the Black Sea shelf”. 《Marine Geology》 138 (1-2): 119-126. doi:10.1016/S0025-3227(97)00007-8.
  19. ↑ Balbas, Anthony M.; Barth, Andrew M.; Clark, Peter U. (2017). “10Be dating of late Pleistocene megafloods and Cordilleran Ice Sheet retreat in the northwestern United States”. 《Geology》 45 (7): 583-586.
  20. ↑ Dyke, Arthur S. (2004). 《An outline of North American deglaciation with emphasis on central and northern Canada》 2. Elsevier. 373-424쪽. doi:10.1016/S1571-0866(04)80209-4.
  21. ↑ Koch, Paul L.; Barnosky, Anthony D. (2006). “Late Quaternary extinctions: State of the debate”. 《Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics》 37: 215-250. doi:10.1146/annurev.ecolsys.34.011802.132415.
  22. ↑ Barnosky, Anthony D.; Koch, Paul L.; Feranec, Robert S. (2004). “Assessing the Causes of Late Pleistocene Extinctions on the Continents”. 《Science》 306 (5693): 70-75. doi:10.1126/science.1101476. PMID 15459379.
  23. ↑ Svenning, Jens-Christian; Lemoine, Rhys T.; Bergman, Juraj (2024). “The late-Quaternary megafauna extinctions: Patterns, causes, ecological consequences and implications for ecosystem management in the Anthropocene”. 《Cambridge Prisms: Extinction》 2. doi:10.1017/ext.2024.4. PMC 11895740.
  24. ↑ Stringer, Chris (2016). “The origin and evolution of Homo sapiens”. 《Philosophical Transactions of the Royal Society B》 371 (1698): 20150237. doi:10.1098/rstb.2015.0237. PMC 4920294. PMID 27298468.
  25. ↑ Huntley, Brian; Allen, J. R. M.; Harrison, Simon P. (2013). “The palaeoclimatic significance of beetle assemblages in the Quaternary”. 《Quaternary Science Reviews》 69: 1-17. doi:10.1016/j.quascirev.2013.03.003.
  26. ↑ Fletcher, William J.; Goñi, Maria F.; Sánchez Goñi, Marie-France (2010). “Mid-latitude vegetation during the last glacial cycle”. 《Nature Geoscience》 3 (3): 204-208. doi:10.1038/ngeo706.
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