지질 시대의 구분 기준(대멸종 및 대규모 지각 변동)

지질 시대를 구분하는 기본 단위는 누대(eon), 대(era), 기(period), 세(epoch)로 구성된다. 이 계층적 구조는 시간 범위가 큰 것에서 작은 순으로 배열되며, 지구 역사의 주요 사건들을 체계적으로 분류하는 데 사용된다. 가장 큰 시간 단위인 누대는 수억 년에서 수십억 년에 이르는 기간을 포괄하며, 지구 역사를 가장 굵게 나눈다. 예를 들어, 현생누대는 현재까지 이어지는 지질 시대를 의미한다.

누대 아래에는 대가 위치한다. 대는 일반적으로 수천만 년에서 수억 년의 기간을 다루며, 생물계의 급격한 변화나 주요 지각 변동에 따라 구분된다. 대는 다시 여러 개의 기로 세분된다. 기는 특정한 지표 화석의 출현과 소멸, 또는 전 지구적 환경 변화에 기반을 두어 정의되는 경우가 많다. 기의 명칭은 주로 그 특징이 처음 연구된 지역의 지명에서 유래한다.

가장 세부적인 시간 단위인 세는 기 내부의 더 짧은 기간을 나타낸다. 세는 주로 해양 무척추동물의 화석층서나 기후 변화 기록을 통해 구분된다. 이 모든 단위는 국제적으로 인정받은 공식 지질 시대 척도인 국제층서위원회(ICS)가 발표하는 '국제 지질 시대 척도'에 의해 표준화되어 있다. 각 시대의 경계는 전 세계적으로 동일한 지층剖面에서 확인되는 글로벌 경계층형 단면(GSSP)으로 정의된다.

지질 시대의 명칭과 경계를 전 세계적으로 통일하고 표준화하는 작업은 국제층서위원회(International Commission on Stratigraphy, ICS)가 담당한다. 이 기구는 국제지질과학연합(IUGS) 산하에 있으며, 지질 시대의 모든 단위(누대, 대, 기, 세)에 대한 공식 정의와 기준을 수립하고 유지 관리한다.

ICS의 핵심 업무는 글로벌 경계층형 단면과 점(GSSP)을 지정하는 것이다. GSSP는 특정 지질 시대의 하한 경계를 정의하는 전 세계적으로 하나뿐인 표준 단면으로, '황금못'이라고도 불린다. 이 지점은 명확한 화석 기록이나 다른 지질학적 지표를 보여주어야 하며, 쉽게 접근 가능하고 연구가 지속될 수 있는 곳에 위치해야 한다. 예를 들어, 백악기와 팔레오기의 경계는 K-Pg 멸종 사건과 연관된 이리듐 농도가 높은 층이 나타나는 이탈리아의 고베오 단면이 GSSP로 지정되었다[1].

ICS는 각 시대 단위별로 분과위원회를 두어 GSSP 후보지를 심사하고, 최종적으로 국제 투표를 통해 확정한다. 이렇게 확정된 표준은 국제층서도(International Chronostratigraphic Chart)에 반영되어 학계와 교육 현장에서 공식적으로 사용된다. 이러한 표준화 작업은 전 세계의 지질학자들이 동일한 시간 척도 위에서 연구 결과를 교류하고 비교할 수 있게 하는 기반을 제공한다.

약 4억 4천만 년 전인 오르도비스기 말기에 발생한 이 대멸종은 지질 시대를 구분하는 중요한 경계 중 하나로, 특히 해양 무척추동물에 치명적인 타격을 주었다. 당시 지구는 대륙의 대부분이 남반구에 집중된 곤드와나 대륙이 존재했으며, 비교적 따뜻하고 얕은 대륙붕 해역이 넓게 펼쳐져 생물 다양성이 높은 시기였다. 멸종 사건은 두 차례의 펄스로 발생했으며, 첫 번째 펄스는 빙하기의 시작과 해수면 하강과 연관되고, 두 번째 펄스는 빙하기가 끝나며 해수면이 상승하고 해양 무산소 사건이 확대되던 시기에 일어난 것으로 추정된다[3].

멸종의 주요 원인으로는 남극을 중심으로 한 대규모 빙하 작용이 지목된다. 이로 인해 급격한 해수면 하강이 일어나 넓은 대륙붕 서식지가 사라졌고, 이후 기후가 변하면서 해양 순환이 교란되고 바닷물의 산소 농도가 떨어지는 등 환경이 극적으로 변했다. 이 사건으로 특히 삼엽충, 완족동물, 필석류, 유공충 등 고생대 해양 생물군의 상당수가 사라졌다. 필석류의 약 85%, 완족동물의 많은 과(科)가 절멸하는 등 피해가 컸다.

이 멸종의 결과, 오르도비스기의 특징적인 생물상이 쇠퇴하고, 실루리아기로 넘어가며 새로운 생물군이 번성하는 기반이 마련되었다. 이 경계는 지표 화석의 급격한 교체로도 명확히 확인되며, 지질 시대 구분에서 생물계의 급변 사건이 어떻게 시대의 경계를 정의하는지 보여주는 대표적인 사례이다.

페름기 말기에 발생한 페름기-트라이아스기 대멸종은 지구 역사상 가장 규모가 컸던 대량 절멸 사건이다. 약 2억 5천만 년 전에 일어난 이 사건으로 해양 생물의 약 96%, 육상 척추동물의 약 70%가 사라졌다. 이 멸종은 고생대의 종말과 중생대의 시작을 명확하게 구분짓는 지표가 되었다. 지질 기록상 생물 다양성의 회복에는 수백만 년 이상의 긴 시간이 소요되었다.

멸종의 원인은 복합적인 요인이 중첩된 결과로 여겨진다. 주요 원인 중 하나는 현재의 시베리아 지역에서 발생한 대규모 화산 활동이다. 이로 인해 방대한 양의 용암이 분출되고 이산화탄소와 메테인 같은 온실 가스가 대기 중으로 방출되었다. 이는 급격한 지구 온난화와 해양 산성화를 초래했으며, 해양에서는 산소 결핍 수괴가 형성되어 생태계에 치명적인 타격을 주었다.

멸종의 영향은 생물계 전반에 걸쳐 극심했다. 해양에서는 삼엽충과 방추충을 비롯한 많은 무척추동물 군집이 완전히 사라졌다. 육상에서는 번성하던 단궁류 파충류가 쇠퇴하는 반면, 이 멸종을 간신히 버틴 소형 이궁류 파충류가 이후 중생대에 공룡으로 진화하는 기반을 마련했다. 이 사건은 지질 시대 구분에서 생물상의 급격한 변화가 어떻게 시대 경계를 정의하는 핵심 기준으로 작용하는지를 보여주는 대표적인 사례이다.

약 6600만 년 전에 발생한 백악기-팔레오기 대멸종은 중생대의 끝과 신생대의 시작을 가르는 결정적인 경계 사건이다. 이 사건으로 인해 약 1억 6천만 년 동안 지구를 지배했던 공룡을 비롯해, 익룡, 수장룡 등 많은 대형 파충류와 암모나이트 등의 해양 무척추동물이 절멸하였다. 이 멸종은 지질 시대를 구분하는 가장 명확한 생물학적 단절점 중 하나로 여겨진다.

멸종의 주요 원인으로는 유카탄 반도에 충돌한 거대한 소행성 또는 혜성 충돌설이 가장 유력하게 받아들여진다. 이 충돌로 생성된 치크술루브 크레이터는 직경 약 180km에 달한다. 충돌 직후 발생한 대규모 지진, 쓰나미, 그리고 대기 중으로 퍼진 먼지와 에어로졸이 태양 빛을 차단하여 지구의 기온을 급격히 하강시키는 충격적인 겨울을 초래하였다. 이는 광합성을 억제하여 식물 생태계를 붕괴시키고, 이를 기반으로 하는 먹이사슬 전체를 무너뜨렸다.

다만, 일부 연구자들은 충돌 이전부터 진행되던 대규모 화산 활동이 멸종에 기여했을 가능성을 제기한다. 당시 인도 지역의 데칸 트랩에서 발생한 거대한 현무암 분출은 대량의 이산화탄소와 이산화황을 배출하여 기후 변화와 해양 산성화를 유발했을 수 있다. 따라서 현재의 학계는 소행성 충돌을 주된 원인으로 보면서도, 데칸 트랩의 화산 활동이 생태계를 악화시켜 멸종 규모를 확대했을 수 있는 복합 요인론을 고려한다.

이 멸종 사건의 결과는 생물계에 극적인 변화를 가져왔다. 지배적 위치를 차지하던 파충류의 쇠퇴는 포유류와 조류의 방산적 진화를 위한 공간을 열어주었다. 이로 인해 신생대는 '포유류의 시대'로 불리게 되었으며, 결국 인류의 출현으로 이어지는 생물 진화의 새로운 장이 펼쳐졌다.

초대륙은 지구 역사상 여러 차례에 걸쳐 대륙 지각의 대부분이 하나로 모여 형성된 거대한 대륙 덩어리를 가리킨다. 이러한 초대륙의 형성과 이후의 분열 과정은 지구의 지각 구조와 생태계에 지대한 영향을 미쳤으며, 주요 지질 시대의 경계를 설정하는 중요한 지표로 활용된다. 초대륙의 순환은 판게아와 로디니아와 같은 거대한 대륙 덩어리가 수억 년 주기로 집합과 분산을 반복하는 과정을 의미한다.

가장 잘 알려진 초대륙은 약 3억 3천만 년 전부터 형성되기 시작하여 약 1억 8천만 년 전에 분열하기 시작한 판게아이다. 판게아의 형성은 고생대 말에서 중생대 초의 중요한 지질 사건으로, 당시 존재하던 대륙들이 하나로 뭉쳐 판게아를 이루었다. 이 초대륙은 이후 점차 분열하여 북쪽의 라우라시아와 남쪽의 곤드와나로 나뉘었고, 이 두 대륙은 다시 분열하여 오늘날의 대륙 분포를 만들어냈다. 판게아의 분열은 대서양의 형성과 밀접한 관련이 있다.

판게아 이전에도 여러 초대륙이 존재했던 것으로 알려져 있다. 약 11억 년에서 7억 5천만 년 전 사이에 존재한 로디니아는 가장 오래된 초대륙 중 하나로 여겨진다. 로디니아의 분열은 선캄브리아 시대 말기에 해당하며, 이 시기 광범위한 빙하기와 해양 화학적 변화가 일어났다. 로디니아가 분열한 후, 여러 대륙 조각들이 다시 모여 약 6억 3천만 년 전 경 판노티아라는 초대륙을 형성했을 가능성이 제기된다. 이 초대륙은 비교적 짧은 기간 존재한 후 분열했으며, 그 분열은 고생대의 시작과 맞물려 있다.

초대륙의 순환은 지질 시대 구분에 핵심적인 기준을 제공한다. 초대륙이 하나로 모일 때는 대륙 내부가 건조해지고 해수면이 하강하는 등 전 지구적 기후와 환경이 크게 변했다. 반대로 초대륙이 분열할 때는 새로운 해양 확장이 일어나고 해수면이 상승하며, 대륙 가장자리에 얕은 바다가 넓게 펼쳐져 생물의 서식지가 확대되는 경향을 보였다. 따라서 초대륙의 형성과 분열 사건은 생물 다양성의 대규모 변화와 맞물려 있으며, 이를 통해 지질 시대의 주요 경계를 설정하는 중요한 물리적 증거로 활용된다.

조산 운동은 지구 역사에서 대륙 지각이 충돌하여 광범위한 산맥을 형성하는 대규모 지각 변동을 가리킨다. 이러한 산맥 형성 과정은 지질 시대의 경계를 설정하는 중요한 물리적 기준으로 활용된다. 특히 알프스-히말라야 조산대는 신생대에 발생한 가장 최근의 주요 조산 운동 사례로, 인도-오스트레일리아 판이 유라시아판 아래로 섭입하면서 시작되었다. 이 충돌은 히말라야 산맥과 티베트 고원을 비롯한 광대한 지역을 융기시켰으며, 이 과정은 아직도 진행 중이다.

지질 시대를 구분하는 데 조산 운동이 중요한 이유는, 이로 인해 해양 분포, 기후 패턴, 침식 및 퇴적 작용이 급격히 변화하기 때문이다. 예를 들어, 페름기 말에 완성된 판게아 초대륙 주변에서 발생한 허키니아 조산운동과 알레이드 조산운동은 전 지구적 해수면 하강과 광범위한 빙하기를 초래했으며, 이는 페름기-트라이아스기 대멸종의 주요 환경 요인 중 하나로 여겨진다[4].

주요 조산 운동과 그에 따른 지질 시대 구분의 관계는 다음과 같은 표로 요약할 수 있다.

이러한 조산 운동은 단순히 지형을 만들 뿐만 아니라, 퇴적물의 공급원과 퇴적 분지를 변화시키고, 새로운 생물 서식지를 창출하거나 파괴하여 생물상의 대규모 교체를 유도한다. 따라서 지층 기록에서 조산 운동의 증거(예: 심한 습곡과 단층, 특정 퇴적암의 출현)를 확인하는 것은 해당 지층이 형성된 지질 시대를 규정하고 대륙의 이동 역사를 재구성하는 핵심 열쇠가 된다.

해양 확장은 해령에서 새로운 해양 지각이 생성되고, 기존 지각이 양쪽으로 밀려나면서 대양이 넓어지는 과정이다. 이 현상은 맨틀 대류에 의해 구동되며, 해양 지각은 생성된 후 시간이 지남에 따라 냉각되고 무거워져 최종적으로 해구에서 다른 판 아래로 가라앉는다. 해양 확장 속도는 지역에 따라 다르며, 빠른 확장은 비교적 평탄한 해령을, 느린 확장은 가파른 중앙 해곡을 형성하는 경향이 있다.

해구는 해양 지각이 다른 판 아래로 섭입하는 수렴 경계에 형성되는 깊고 길쭉한 함몰지형이다. 이곳에서는 섭입하는 해양 지각과 상부 맨틀의 물이 반응하여 부분 용융을 일으켜 화산 활동을 발생시킨다. 이는 주로 대륙 주변에 화산호를 형성하는 원인이 된다. 해구의 깊이는 보통 6,000m 이상에 이르며, 지구상에서 가장 깊은 지점인 마리아나 해구는 약 11,000m에 달한다.

해양 확장과 해구 형성은 지질 시대 구분에 중요한 물리적 기준을 제공한다. 주요한 확장기나 섭입대의 재편은 해수면 높이와 해양 순환, 그리고 전 지구적 기후에 막대한 영향을 미쳤다. 예를 들어, 백악기에 활발했던 해양 확장은 해령 체적을 증가시켜 해수면을 상대적으로 높였고, 넓은 얕은 바다를 형성하여 기후를 완화시키는 역할을 했다. 반대로, 대규모 섭입대의 형성은 새로운 화산호와 산맥을 만들고, 탄소 순환을 변화시켜 장기적인 기후 냉각을 유발할 수 있다.

이러한 과정의 증거는 해양 지각의 자기 이상 띠에서 찾을 수 있다. 해령을 중심으로 대칭적으로 배열된 이 띠는 지구 자기장의 주기적인 역전 역사를 기록하며, 해저 확장 속도와 시기를 결정하는 데 사용된다. 또한, 해구 주변에서 발견되는 특정 유형의 화산암과 심발 지진의 분포는 과거 섭입대의 위치와 활동 시기를 복원하는 데 핵심적인 단서가 된다.

지표 화석은 특정 지질 시대를 대표하는 화석으로, 해당 시기의 암석층을 식별하고 대비하는 데 핵심적인 역할을 한다. 효과적인 지표 화석이 되기 위해서는 몇 가지 조건을 충족해야 한다. 첫째, 지리적으로 광범위하게 분포해야 하며, 둘째, 진화 속도가 빨라 시대 구분이 명확해야 한다. 셋째, 화석으로 보존되기 쉬운 단단한 껍데기나 골격을 가져야 한다. 마지막으로, 개체수가 풍부해야 발견 가능성이 높다.

대표적인 예로 삼엽충은 고생대 해양 퇴적층의 중요한 지표 화석이다. 이들은 캄브리아기에 출현하여 페름기 말에 멸종할 때까지 다양한 종으로 빠르게 진화했으며, 그 화석은 전 세계적으로 발견된다. 마찬가지로 암모나이트는 중생대 해양 환경의 표준 지표 화석으로, 그들의 복잡한 봉합선 패턴은 세부적인 시대 구분에 결정적인 증거를 제공한다.

지표 화석은 상대 연대 측정법의 기초를 이루며, 서로 멀리 떨어진 지역의 암석층이 동일한 시대에 형성되었음을 입증하는 '연결고리' 역할을 한다. 예를 들어, 북아메리카와 유럽의 특정 지층에서 동일한 종의 암모나이트 화석이 발견된다면, 그 지층들은 같은 시기에 쌓인 것으로 해석할 수 있다. 이는 고지리와 고환경을 복원하는 데도 중요한 단서가 된다.

이러한 화석 기록을 통해 과학자들은 지구 역사에서 일어난 대멸종 사건의 정확한 시점을 파악하고, 멸종 전후의 생물상을 대조할 수 있다. 결국, 지표 화석은 암석이라는 '책'의 페이지 번호와 같은 역할을 하여, 지구 46억년 역사의 연대기를 체계적으로 구성하는 토대를 제공한다.

생물 다양성의 급변 사건은 지질 시대 경계를 설정하는 핵심적인 기준으로 작용한다. 이러한 사건은 전 지구적 규모의 대멸종뿐만 아니라, 특정 생물군의 급격한 출현이나 번성, 또는 주요 생태계의 재편을 포함한다. 지질 기록에서 생물상의 구성이 뚜렷하게 변화하는 지점은 전 세계적으로 대비 가능한 동시적인 경계면을 제공하기 때문에, 국제적으로 시대 구분의 표준으로 채택되는 경우가 많다.

급변 사건은 크게 생물 다양성이 급감하는 사건과 급증하는 사건으로 나눌 수 있다. 대표적인 감소 사건인 페름기-트라이아스기 대멸종은 해양 생물의 약 96%, 육상 척추동물의 약 70%가 사라져 고생대와 중생대의 경계를 확립했다. 반면, 캄브리아기 폭발은 비교적 짧은 지질학적 시간 동안 현생 동물문의 대부분이 출현한 급증 사건으로, 선캄브리아 시대와 고생대를 구분하는 결정적 증거가 된다.

이러한 생물 다양성의 변동은 종종 화산 활동, 소행성 충돌, 해수면 변화, 기후 변화 등과 같은 환경적 대변동과 직접적으로 연관되어 있다. 따라서 생물 지표를 통한 시대 구분은 단순한 생물 목록의 변화를 넘어, 지구 시스템 전체의 중대한 전환점을 표시하는 역할을 한다.

상대 연대 측정법은 암석이나 지층의 형성 순서를 결정하는 방법으로, 절대적인 나이를 알려주지는 않지만 사건들의 선후 관계를 규명하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이 방법의 근간은 층서학의 원리들로 구성된다.

주요 원리에는 중첩의 법칙, 연속의 법칙, 수평성의 원리, 교차 관계의 원리 등이 있다. 중첩의 법칙은 퇴적암에서 변형이 없는 한, 아래 지층이 위 지층보다 먼저 형성되었다는 것을 의미한다. 연속의 법칙은 한 지층이 퇴적 당시에는 수평적으로 연속적으로 분포했을 것이라고 가정한다. 교차 관계의 원리는 지층을 자르거나 관입하는 화성암 관입체나 단층은 그 지층보다 나중에 생겼음을 나타낸다. 또한, 포용성의 원리에 따르면, 암석 조각이나 화석을 포함하는 지층은 그 조각이나 화석 자체보다 나중에 형성된 것이다.

이러한 원리들을 종합적으로 적용하여 지층의 상대적인 순서를 해석한 결과를 층서도로 나타낸다. 상대 연대 측정법은 특히 화석을 활용한 생층서대 구분과 결합될 때 그 위력을 발휘한다. 특정 시기에만 살다가 절멸한 생물의 화석인 지표화석은 서로 멀리 떨어진 지역의 지층을 시간적으로 대비시키는 데 결정적인 단서를 제공한다[5].

절대 연대 측정법은 암석이나 광물이 형성된 이후 경과한 실제 시간을 연단위로 수치화하여 제공하는 방법이다. 이 방법의 핵심은 특정 방사성 동위원소가 안정된 동위원소로 붕괴하는 일정한 속도, 즉 반감기를 이용하는 것이다. 모원소의 양과 자원소의 양을 측정하여, 그 비율로부터 시료의 형성 연대를 계산해낸다.

주로 사용되는 동위원소 쌍과 그 반감기, 측정 가능한 시간 범위는 다음과 같다.

이 방법의 정확한 적용을 위해서는 몇 가지 중요한 전제 조건이 충족되어야 한다. 첫째, 측정 대상인 암석이나 광물이 형성된 이후 폐쇄계를 유지했어야 한다. 즉, 모원소나 자원소가 외부로 유출되거나 추가로 유입되지 않았음을 의미한다. 둘째, 암석 형성 당시 자원소의 초기 농도가 알려지거나 무시할 수 있을 정도로 낮아야 한다. 이러한 조건 때문에 저어콘과 같은 내구성이 강한 광물이 선호되는 측정 대상이 된다.

절대 연대 측정법은 상대 연대 측정법으로만 알려진 지층의 순서에 실제 숫자 값을 부여함으로써 지질 시대의 시간 척도를 확립하는 데 결정적인 역할을 했다. 특히 캄브리아기의 시작이나 페름기-트라이아스기 대멸종과 같은 주요 경계의 정확한 시기를 규명하는 데 필수적이다. 다만, 각 측정법마다 고유의 오차 범위와 한계를 가지므로, 여러 방법을 상호 검증하며 사용하는 것이 일반적이다.

선캄브리아 시대는 지구 역사상 가장 긴 기간으로, 지구 탄생부터 약 5억 4천 1백만 년 전 고생대 캄브리아기가 시작되기 전까지의 시간을 포괄한다. 이 시대는 지구 전체 역사의 약 88%에 해당하지만, 화석 기록이 매우 빈약하여 연구가 어려운 시기로 알려져 있다. 선캄브리아 시대는 일반적으로 명왕누대, 시생누대, 원생누대로 세분된다.

이 시대의 가장 중요한 사건은 지구의 형성, 최초의 해양과 대기 형성, 그리고 생명의 기원과 초기 진화가 포함된다. 시생누대에는 최초의 원핵생물인 세균과 고균이 출현했으며, 원생누대에는 광합성을 하는 남조류가 등부어 대량의 산소를 대기에 공급하기 시작했다. 이 '대산소사건'은 지구 환경을 근본적으로 바꾸고, 후에 복잡한 다세포 생물이 출현할 수 있는 토대를 마련했다. 지질학적으로는 최초의 대륙 지각인 크라톤이 형성되고, 초대륙인 로디니아가 집결되었다.

선캄브리아 시대의 지층은 주로 변성암과 화강암으로 구성되어 있으며, 명확한 화석 증거가 부족하다. 따라서 이 시대의 구분과 대비는 주로 방사성 동위원소를 이용한 절대 연대 측정과 전 세계적으로 발견되는 특정 지질 사건(예: 빙하기 퇴적층)에 의존한다. 시대 말기인 에디아카라기에는 에디아카라 동물군이라는 부드러운 몸체를 가진 최초의 다세포 생물군이 출현하여 캄브리아기의 생물 다양성 대폭발로 이어지는 교량 역할을 했다.

고생대는 약 5억 4100만 년 전부터 약 2억 5190만 년 전까지의 지질 시대를 가리킨다. 선캄브리아 시대 이후 시작되어 중생대 이전까지 지속되었다. 이 시대는 지구 역사상 생물이 현저하게 다양화되고 복잡한 형태로 진화한 시기로, "고생물의 시대"라는 의미를 담고 있다.

고생대는 다시 캄브리아기, 오르도비스기, 실루리아기, 데본기, 석탄기, 페름기의 여섯 개의 기로 세분된다. 각 기는 특징적인 생물군의 출현과 대멸종 사건으로 구분된다. 주요 사건을 정리하면 다음과 같다.

고생대 동안 대륙은 대부분 남반구에 모여 있었으며, 초기에는 고생대 조산 운동이 활발히 일어났다. 후기에는 모든 대륙이 하나로 뭉친 초대륙 판게아가 형성되기 시작했다. 이 시대의 퇴적층에서는 석탄, 석유, 대리석 등 중요한 자원이 형성되었다.

중생대는 약 2억 5217만 년 전부터 6600만 년 전까지의 시기로, 페름기-트라이아스기 대멸종 이후 시작되어 백악기-팔레오기 대멸종으로 끝난다. 고생대에 번성했던 삼엽충이나 거대 산호초 등이 쇠퇴한 반면, 파충류와 특히 공룡이 지구의 지배적인 육상 척추동물로 자리 잡았다. 이 시대는 트라이아스기, 쥐라기, 백악기의 세 시기로 구분된다.

주요 대륙들은 판게아 초대륙의 분열이 진행되는 과정에 있었다. 트라이아스기 말부터 라우라시아와 곤드와나로 갈라지기 시작했으며, 쥐라기와 백악기를 거치며 대서양이 열리고 현재의 대륙 배치에 가까워졌다. 이 시기의 대규모 화산 활동과 해양 확장은 전 지구적으로 온난한 기후를 유지하는 데 기여했다.

생물계에서는 속씨식물이 백악기에 등장하고 번성하며 육상 생태계를 변화시켰다. 해양에서는 암모나이트와 해석류가 번성했으며, 공룡 시대 말기에는 조류와 포유류의 초기 형태가 등장했다. 중생대의 끝은 소행성 충돌 가설로 잘 알려진 대규모 멸종 사건으로 마무리되며, 이는 신생대의 시작을 알리는 신호가 되었다.

신생대는 약 6600만 년 전 백악기-팔레오기 대멸종 이후 현재까지의 지질 시대이다. 이 시기는 포유류와 조류가 지배적인 지위를 차지하고, 현화식물이 번성하며, 마지막으로 인류가 출현하고 문명을 발전시킨 시대이다. 신생대는 전통적으로 제3기와 제4기로 나뉘었으나, 현대 층서학에서는 고제3기(팔레오기, 에오세, 올리고세, 마이오세), 신제3기(플리오세), 그리고 제4기(플라이스토세, 홀로세)로 구분하는 체계를 더 많이 사용한다.

신생대의 주요 특징은 다음과 같다.

이 시대는 알프스-히말라야 조산대의 최종적인 융기와 같은 대규모 지각 변동이 계속되었으며, 특히 플라이스토세에 반복된 빙하기가 발생하여 해수면 변동과 생태계에 큰 영향을 미쳤다. 최근에는 인간 활동이 지질 기록에 남길 만한 충격을 주고 있다는 점에서, 현재 시기를 새로운 지질 시대인 인류세로 구분해야 한다는 논의가 활발히 진행되고 있다.

인류세는 현재의 지질 시대인 홀로세에 이어 새롭게 제안된 지질 시대 단위이다. 이 개념은 인간 활동이 지구 시스템에 미친 영향이 지질학적으로 의미 있는 수준에 도달했음을 강조한다. 용어는 대기화학자 폴 크루첸이 2000년에 공식 제안했으며, '인간'을 뜻하는 '안트로포스(anthropo-)'와 '새로운 시대'를 뜻하는 '-세(cene)'의 합성어이다.

인류세의 시작 시점에 대해서는 여러 의견이 존재한다. 주요 후보로는 약 1만 년 전 농업 혁명, 18세기 후반 산업 혁명, 그리고 1945년 이후의 '대가속(Great Acceleration)' 시기가 꼽힌다. 특히 1950년대 이후 플라스틱, 콘크리트, 비료 사용의 폭발적 증가와 함께 나타난 방사성 낙진 층은 전 지구적 동시성과 보존 가능성으로 인해 '황금못(Golden Spike)'[6]의 강력한 후보로 논의된다.

인류세 공식 채택을 위한 논의는 국제층서위원회(ICS) 산하의 인류세 작업반에서 진행되었으나, 2024년 현재까지 정식 지질 시대 단위로 채택되지는 않았다. 반대 의견은 지질 시대 구분에 필요한 충분한 시간적 거리와 명확한 지층 기록이 아직 축적되지 않았다는 점을 근거로 한다. 또한, 인간 활동의 영향이 홀로세 내의 한 사건으로 보아야 한다는 견해도 존재한다.

이 논의는 단순한 지질 시대 구분을 넘어, 인간이 지구 환경에 미치는 전례 없는 영향에 대한 과학적·철학적 성찰을 요구한다. 인류세 개념은 기후 변화, 생물 다양성 손실 등 현재의 환경 위기를 지질사의 맥락에서 이해하는 틀을 제공한다.

지질 시대의 경계는 전통적으로 대멸종이나 지각 변동과 같은 급격한 지구 시스템의 변화에 의해 정의되어 왔다. 그러나 현대의 연구는 장기적이고 점진적인 기후 변화 또한 시대 구분에 중요한 기준이 될 수 있음을 보여준다. 예를 들어, 신생대의 여러 세(世) 경계는 해양 산소 동위원소 단계와 같은 기후 기록의 주요 전환점과 밀접하게 연관되어 있다[7]. 이는 빙하기 주기의 시작과 종료, 극지 빙상의 성장과 후퇴와 같은 기후 사건이 전 지구적 퇴적 환경과 생태계에 뚜렷한 흔적을 남겼기 때문이다.

특히 플라이스토세와 홀로세의 경계는 약 11,700년 전 마지막 주요 빙하기가 끝난 시점으로, 이는 명확한 기후적 전환을 나타낸다. 최근 활발히 논의되고 있는 인류세 개념도 인간 활동에 의한 대기 중 이산화탄소 농도 증가, 해양 산성화, 질소 순환 교란 등 전례 없는 속도와 규모의 인위적 기후·환경 변화를 핵심 근거로 제시한다. 따라서 기후 변화는 생물학적 또는 지구물리학적 사건과 더불어 지질 시대를 구분하는 하나의 독립적 기준으로 점차 인정받고 있다.

기후 변화를 시대 구분 기준으로 활용할 때의 도전 과제는 그 변화의 규모, 속도, 그리고 전 지구적 동시성을 입증하는 것이다. 지질 기록에서 기후 사건의 증거는 빙성암, 화분 분석, 동위원소 비율, 코노돈트 변색 지수 등 다양한 대리 지표를 통해 복원된다. 아래 표는 기후 변화가 주요 경계 설정에 기여한 지질 시대의 예를 보여준다.

이러한 접근법은 지질 시대를 생물층서학적 관점뿐만 아니라 기후층서학적 관점에서도 이해할 수 있게 하며, 지구 역사에서 기후 시스템이 생명체와 지표 환경에 미친 결정적 영향을 부각시킨다.