|
1-3. 지구화학의 현재 - 연구 분야
클라크, 베르나드스키, 퍼스만, 그리고 골드쉬미트와 같은 선구자들의
뒤를 이어, 많은 학자들이 지구화학을 연구하고 발전시켜 현재와 같은 모습의 학문
체계를 완성시켰다. 이와 같이 지구화학을 하나의 학문 분야로서 정립시키는데 공헌한
학자들의 수는 그야말로 대단히 많고, 그들의 공헌 하나 하나가 중요하지 않은 것이 없다.
따라서, 학자들 각각의 공헌도에 대해 그 우열을 가린다는 것은 우스운 일이 될 것이다.
아래에 현대 지구화학의 정립에 관한 글은 필자 개인적인 지식 수준 내에서 아는대로 기술한
것이지, 이 업적들만이 지구화학의 확립에 경정적 역할을 한 것이 아님을 이해하기 바란다.
1950년대에 들어 지구화학은 단순한 자료의 축적에서 벋어나, 보다
전문적안 화학 및 열역학 지식들을 필요로 하는 연구를 시작하게 되었다. 이와 같은
연구의 도화선이 된 것은 반트 호프(van't Hoff)와 보웬(N.L. Bowen)의 증발암 및
마그마로부터의 정출 작용에 대한 연구 결과였다. 이들의 연구는 그 전까지 단순
기재학적이던 암석학적 연구를 화학반응과 열역학에 의한 해석적 학문으로 뒤바꿔
놓았다.
[그림]Garrels(왼쪽)와 Helgeson(오른쪽) (1968년)
1952년에는 메이슨(Brian Mason)이 오랫 동안 대학 교재로 애용된
"Principles of Geochemistry"라는 책의 초판본을 냈고, 이후 가렐(R.M. Garrels)과
크라우스코프(K.B. Krauskopf)가 열역학을 이용해 용액에 대한 지구화학적 기초를
닦았으며, 이 용액에 대한 지구화학은 후에 스텀 (W. Stumm)에 의해 더욱 체계화되었다.
한편, 이 무렵부터 지구 구성 물질들에 대한 열역학 자료의 축적이 보다 활발하게 진행되었는데,
이러한 노력의 결과 버클리 대학의 헬게슨(H. Helgason) 그룹과 USGS의 로비(Robie)
그룹은 1970년말 처음으로 대부분의 지구 구성물질의 열역학 자료를 정리한 자료집을
발간하였다 (Helgeson et al., 1978; Robie etal, 1979). 이후, 열역학 자료집은
영국의 홀러웨이(Holloway) 그룹, 카나다의 버만(Berman) 그룹을 위시한 여러 연구
그룹들에 의해서 꾸준히 개선되고 있다.
[그림]Harmon Carig (1999년)
현대 지구화학에 있어 가장 획기적인 사건 중의 하나는 동위원소의
지질학적 응용이라 할 수 있을 것이다. 동위원소를 지질학에 응용함으로써 암석 및
기타 물질들의 절대 연령을 측정할 수 있게 되었으며, 그 기원을 추적하고, 지질시대를
통한 지구 환경 변화를 유추할 수 있게 되었다. 이는 방사능 붕괴에 대한 큐리(P. Currie & M. Curie),
러더포드(E. Rutherford), 및 소디(F. Soddy)의 연구 결과와 절대 연령 측정 방법의 근간을
마련한 러더포드와 볼트우드(B. Boltwood), 그리고 동위원소의 존재를 예측하고 확인한
소디 및 유레이(H. Urey)의 훌륭한 연구 성과 덕분에 가능하게 된 일이다. 1913년
홈즈(A. Holmes)는 23세의 나이에 "The Age of the Earth"라는 책을 저술하고 이를 통해
지질학에서 동위 원소를 이용한 연구가 매우 필요함을 역설하였다. 그 당시에는 많은
지질학자들이 그의 말에 공감하지 못했으나, 현재에는 파우어(G. Faure), 크레이그(H. Craig)등을
위시한 많은 학자들의 노력으로 필수 지구화학분야가 되었다.
한편, 무기 지구화학이 위와 같이 괄목한 성장을 하는 동안, 1960년대 초반부터
프랑스의 티쏘(B.P. Tissot)와 독일의 벨테(D.H. Welte)를 중심으로 유기 지구화학이
서서히 그 기초를 잡아갔다. 1970년대에 들어서는 화석 연료를 비롯한 기타 지구 유기물질들에
대해 MS-GC 및 NMR을 이용한 분석이 체계화됨에 따라, 유기 지구화학은 빠른 발전을 이룩했고,
지금은 지질학회 내 유기지구화학회가 따로 조직될 정도로 활발한 연구가 진행중이다.
이 밖에, 1950년대 초부터 영국에서 본격적으로 활성화된 지구화학탐사 기법은
더욱 발전되어 현재 환경 지구화학의 튼튼한 뿌리가 되고 있으며, 이렇게 성장한
환경지구화학은 현재 인류가 직면한 환경문제로 인해 아마도 가장 급속하게 성장하는 연구
분야 중의 한 개가 되었을 것이다. 또한, 원래 선광의 목적으로 미생물을 연구하던 일련의
연구자들이 지질작용에 있어서의 미생물들의 중요성을 발견함에 따라, 이를 바탕으로
지구미생물학 및 생물지구화학으로 발전시켰을 뿐만 아니라, 이를 이용한 환경지구화학적 연구도
크게 번성하게 하였다.
지금까지 개략적으로 근대 지구화학의 기초로부터 현대 지구화학의 모습을
갖추기까지의 역사를 간단히 돌아보았다. 그러나, 앞서 이야기한대로, 이 것은 매우
일부분에 지나지 않으며, 지식의 한계로 인해 빠뜨리고 설명하지 못 한 부분도 상당히
많이 있을 것이다. 지구화학에 대해 공부하고자 하는 사람들은 다른 참고문헌들을
통해 지구화학의 발달사에 대해 더욱 꼼꼼히 살펴보는 것도 매우 의미있는 일이라 생각된다.
아래 표는 현재 지구화학의 연구분야를 편의에 따라 나누고 그에 대해 간단히
설명한 것이니, 참고하기 바란다.
무기지구화학
(Inorganic Geochemistry) |
결정화학
(Crystal Chemistry) |
결정의 물리화학적 성질을 화학 조성과 화학 결합으로 해석함 |
동위원소 지구화학
(Isotope Geochemistry) |
방사성 및 안정 동위원소를 이용하여 지질학 현상 및 문제를 해결함 |
화성암/변성암 지구화학
(Igneous/Metamorphic Geochemistry) |
화성암/변성암의 성인과 분포를 구성 광물의 종류, 주성분/부성분
원소의 조성과 열역학적 원리를 이용하여 이해함 |
퇴적암 지구화학
(Igneous/Metamorphic Geochemistry) |
퇴적암의 형성, 퇴적물의 생성구 및 생성기를 퇴적암의 화학 조성으로부터
연구함 |
수 지구화학
(Aqueousc Geochemistry) |
지질학적 현상을 수용액 내 용존 성분 간의 화학 종 분화 및 그들
간의 반응으로 해석함 |
유기/생물 지구화학
(Organic/Bio- Geochemistry) |
유기 지구화학
(Organic Geochemistry) |
지구환경에서 발견되는 유기물의 기원과 진화를 밝히고, 이를 바탕으로
지질학적 문제들을 해결함 |
생물지구화학/지구미생물학
(Biogeochemistry and Geomicrobiology) |
지구환경에서 발견되는 미생물들의 지질학적 작용중에 있어서의 역할과
이들 미생물들에 의한 생화학적 반응들이 미치는 영향에 대해 연구함. |
기타 지구화학
(Miscellaneous Geochemistry) |
지구화학분석학
(Organic Geochemistry) |
지구구성 물질의 시료 채집과 분석 방법/원리에 대해 연구함 |
환경지구화학
(Environmental Geochemistry) |
지구환경 문제를 지구화학적인 관점에서 이해하고 해결하려함 |
지구화학탐사
(Geochemical Exploration) |
유용한 지하 자원을 지구화학적인 수단을 통해 탐사함 |
우주지구화학
(Cosmogeochemistry) |
외계 천체에 대한 정보를 지구화학적으로 해석함. |
|
|