표준 화석과 시상 화석 — 화석으로 시대와 환경 읽기

높은 산의 바위에서 조개 화석이 나오는 일이 있습니다. 이 한 조각이 알려 주는 것은 두 가지입니다. 그 자리가 언제 만들어졌는가, 그리고 그때 그곳이 어떤 곳이었는가. 그런데 같은 화석이 둘 다 알려 주지는 못합니다. 시대를 말해 주는 화석과 환경을 말해 주는 화석이 따로 있기 때문입니다. 앞의 것이 표준 화석, 뒤의 것이 시상 화석입니다.

두 잣대로 가릅니다

화석을 가르는 잣대는 두 개뿐입니다. 그 생물이 얼마나 오래 살았는가, 그리고 얼마나 넓게 퍼졌는가.

• 표준 화석 — 생존 기간이 짧고 분포 범위가 넓은 생물. 짧게 살았으니 그 화석이 나오면 시대가 좁혀지고, 널리 퍼졌으니 멀리 떨어진 지층끼리도 견줄 수 있습니다.
• 시상 화석 — 생존 기간이 길고 분포 범위가 좁은 생물. 특정한 환경에서만 살았으니 그 화석이 나오면 그 자리가 어떤 곳이었는지 알 수 있습니다.

거꾸로 생각하면 쉽습니다. 오래 살아남은 생물은 여러 시대의 지층에서 다 나오니 시대를 좁혀 주지 못합니다. 반대로 아무 데서나 살던 생물은 환경을 말해 주지 못합니다. 좋은 표지가 되려면 한쪽으로 치우쳐 있어야 합니다.

덧붙이면, 화석 자체가 흔한 것은 아닙니다. 단단한 껍데기나 뼈가 있어야 하고, 죽은 뒤 썩기 전에 빨리 묻혀야 하며, 묻힌 뒤에도 심한 지각 변동이나 열을 겪지 않아야 합니다. 이 조건을 모두 넘긴 것만 지금 우리 앞에 남아 있습니다.

시대를 알려 주는 표준 화석

표준 화석으로 시대를 나눈 것이 지질 시대입니다. 큰 줄기만 보면 셋입니다.

• 고생대 — 삼엽충, 방추충, 갑주어, 필석. 바다에서 시작해 육지로 올라온 시대입니다.
• 중생대 — 암모나이트, 공룡, 시조새. 파충류가 바다와 땅과 하늘을 모두 차지했습니다.
• 신생대 — 화폐석, 매머드. 포유류와 속씨식물의 시대입니다.

삼엽충과 방추충은 고생대가 끝날 때 함께 사라졌고, 암모나이트와 공룡은 중생대가 끝날 때 사라졌습니다. 그래서 이 화석들이 나오는 지층은 시대가 딱 정해집니다. 지질 시대의 경계를 그 자리에 그은 것도 생물 무리가 크게 바뀐 자리를 따랐기 때문입니다.

멀리 떨어진 두 지역의 지층을 견주는 일에도 표준 화석을 씁니다. 같은 표준 화석이 나오면 같은 시대의 지층입니다. 이것이 화석에 의한 대비이고, 자세한 것은 지사학의 법칙에 정리해 두었습니다.

환경을 알려 주는 시상 화석

시상 화석은 수가 훨씬 적습니다. 사는 조건이 까다로운 생물이라야 하기 때문입니다. 교과서에 나오는 것은 대개 셋입니다.

• 산호 — 따뜻하고 얕은 바다. 수온이 낮거나 깊으면 살지 못합니다.
• 고사리 — 따뜻하고 습한 육지. 그늘지고 물기 있는 땅에서 자랍니다.
• 조개 — 얕은 바다나 갯벌.

산호 화석이 나온 지층은 그 자리가 한때 따뜻하고 얕은 바다였다는 뜻입니다. 지금 그 자리가 산꼭대기라면, 쌓인 뒤에 땅이 솟아올랐다는 이야기까지 따라 나옵니다. 화석 한 조각이 그 땅의 이력을 말해 주는 셈입니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 화석을 주고 표준 화석인지 시상 화석인지 고르기. 생존 기간과 분포 범위를 먼저 따집니다.
• 생존 기간·분포 범위 그래프에서 좋은 표준 화석의 자리 찾기. 왼쪽 위입니다.
• 표준 화석으로 지층의 시대 정하기. 삼엽충은 고생대, 암모나이트는 중생대, 화폐석은 신생대.
• 시상 화석으로 퇴적 환경 말하기. 산호가 나오면 따뜻하고 얕은 바다입니다.
• 한 지층에서 표준 화석과 시상 화석이 같이 나올 때, 시대와 환경을 각각 나눠 답하기.

자주 헷갈리는 것

• "흔하게 많이 나오는 화석이 표준 화석이다" — 많이 나오는 것과는 상관이 없습니다. 짧게 살고 넓게 퍼진 것이라야 합니다.
• "산호는 오래 살았으니 표준 화석도 된다" — 오래 살았기 때문에 표준 화석이 되지 못합니다. 시대를 좁혀 주지 못하니까요.
• "화석이 있으면 그 생물이 죽은 자리다" — 물살에 실려 와 다른 곳에 묻히기도 합니다. 그래서 환경을 읽을 때는 한 종류만 보지 않습니다.
• "공룡 화석은 아무 데서나 나온다" — 중생대 지층에서만 나옵니다. 그래서 시대의 표지가 됩니다.

정리합니다. 화석을 가르는 잣대는 생존 기간과 분포 범위 둘입니다. 짧게 살고 널리 퍼진 생물은 시대를 알려 주는 표준 화석이 되고, 오래 살았지만 좁은 환경에만 살던 생물은 환경을 알려 주는 시상 화석이 됩니다. 한 지층에서 둘이 함께 나오면 그 지층의 시대와 그때의 환경을 같이 읽을 수 있습니다.