shallowsea · 연구 기록

캄브리아기에 얕은 바다가 유난히 많았나?

Scotese의 PALEOMAP 고지형(PaleoDEM)과 판 모델, 현대 지각 모델 CRUST1.0, 북미 층서 자료 Macrostrat으로 같은 질문을 단계별로 다시 계산했다. 단계마다 무엇을 알아냈는지와 그 근거를 보인다.

  1. PaleoDEM의 얕은 바다 수심은 측정값이 아니다. 지도마다 대륙내해를 한 값(−160, −80, −40, 0, +40 m)으로 칠했다. "500 Ma 얕은 바다가 현재의 3배"는 그 칠한 값에 기댄 비교였다.
  2. Scotese가 지도마다 정한 해수면으로 물에 잠긴 대륙지각을 세면 캄브리아기는 최대가 아니다. 후기 오르도비스기–데본기가 더 넓다.
  3. 현대 지각을 되돌린 면적에는 두 가지 부풀림이 있다. 그때 없던 지괴(500 Ma 약 20백만 km²)와 판 겹침(150 Ma 이후 약 15백만 km²).
  4. 북미 Macrostrat 해성층 기록도 같은 순서를 보인다. 정점은 450 Ma 무렵이고 캄브리아기는 그보다 낮다. 다만 독립 검증이 아니라 일관성 검사다.

001 · 출발점

처음 계산: "500 Ma 얕은 바다는 현재의 약 3배"

58.6500 Ma, 0 < 수심 ≤ 200 m
(PaleoDEM, 백만 km²)
19.8현재, 같은 기준
7.1500 Ma, 0 < 수심 ≤ 150 m
— 기준을 50 m 바꾸면 순서가 뒤집힌다

처음 계산은 PaleoDEM 1° 격자에서 수심 0–200 m인 면적을 셌다. 경계를 150 m로 바꾸면 500 Ma가 현재보다 작아졌다. 이 이상한 민감도가 다음 단계의 출발점이었다. 같은 결과는 다른 기계(Python 3.13, NumPy 2.5, GDAL 3.12)에서도 바이트까지 재현됐다(002).

003 · PaleoDEM의 값

해수면 부근 값은 40 m 계단이고, 대륙내해는 지도마다 한 값으로 칠해져 있다

알아낸 것

  • 원본은 0.1° 격자를 256단계 그레이스케일로 손으로 고친 것이다(Scotese & Wright 2018 보고서). 그래서 모든 값이 40 m 간격이다. 1° 배포본은 0.1°의 점 표본이다.
  • 80–160 Ma와 250–540 Ma 지도에는 넓은 지역을 한 값으로 칠한 흔적이 있다. 대부분 −160 m이지만 250 Ma −40, 255 Ma −80, 230·235·245 Ma 0, 180·200·240 Ma +40 m다.
  • 500 Ma의 0–200 m 58.7백만 km² 가운데 46.4가 −160 m 한 값이다. 260 → 240 Ma의 급감은 240 Ma 지도가 그 값을 +40 m로 칠해 육지로 세어진 결과다.
  • Scotese의 PaleoAtlas 지도는 지도마다 다른 해수면(−120 ~ +160 m)으로 그려졌다. 단일값과 그 해수면 사이에는 일정한 관계가 없다.
선택한 시점의 PaleoDEM(0.1° 격자에서 0.5°마다 뽑음). 강조한 칸은 그 지도의 단일값과 정확히 같은 칸이다. 좌우로 끌거나 화살표 키로 돌린다.

선택한 시점의 값별 면적 (막대, 백만 km²) · 가로 눈금은 현재(0 Ma)

지도마다 칠한 단일값과 아틀라스 해수면 (m)

해수면 0에서 0 < 수심 ≤ 200 m 면적과, 해수면 이상에 칠한 단일값을 바다로 더한 면적 (백만 km²)

004 · 정의를 바꾼다

수심으로 나누지 않고, 물가 아래로 잠긴 대륙지각을 센다

알아낸 것

  • 물가는 Scotese가 아틀라스 지도마다 적은 해수면을 기본으로 쓰고, 해수면 0은 민감도로 둔다. 현대 CRUST1.0 대륙지각을 PALEOMAP 판으로 되돌려 물가 아래에 놓인 면적을 센다.
  • 이 정의에서 캄브리아기(500 Ma 99.1, 520 Ma 104.9백만 km²)는 최대가 아니다. 380 Ma 114.8, 425 Ma 114.0, 480 Ma 111.7이 더 크다.
  • 230·245 Ma의 급감은 사라진다(아틀라스 해수면 +40 m). 240 Ma는 Scotese가 저해수면기 지도로 그려 여전히 낮다.
  • 아틀라스 해수면은 지도마다 최대 범람면, 초층서 경계 같은 다른 시기를 그린 해석이다. 시점끼리 비교하면 고해수면 지도와 저해수면 지도가 섞인다.
1° 고격자 칸마다 그 칸에 들어온 대륙지각 표본점의 면적이 가장 큰 상태. 아틀라스 해수면이 없는 보간 지도에서는 해수면 0을 쓴다.

물가 아래로 잠긴 대륙지각 (백만 km²)

005 · 정렬 검사

판 모델과 DEM은 맞는다. 그러나 현대 지각을 되돌리면 면적이 부풀려진다

알아낸 것

  • 회전 나이를 ±5·10 Myr 비틀면 선캄브리아 안정지괴가 DEM 대륙 위에 놓이는 비율이 대부분 원래 나이에서 가장 높다. 회전 파일은 PaleoDEM과 같은 판 모델이다.
  • 500 Ma에 물가 아래 1,400 m보다 깊은 곳에 놓인 대륙지각 31.3백만 km² 가운데 19.8이 얕은 곳에서 3° 넘게 떨어진 대양에 있다. 서시베리아·카자흐스탄, 몽골–아무르, 투란, 오호츠크, 북미 코딜레라, 서남극처럼 나중에 붙은 지괴다.
  • 늘어난 대륙연변을 강체로 되돌려 150 Ma 이후 약 15백만 km²가 두 번 세어진다(남미–아프리카, 호주–남극 등). 겹친 셀을 셀 면적에 맞게 줄이면 아틀라스 해수면 기준 500 Ma 90.4, 380 Ma 107.1로, 순위는 같다.
깊은 곳에 놓인 대륙지각을 얕은 곳(물가 아래 200 m 이내)까지의 거리로 나눴다. 점무늬는 판이 둘 이상 겹쳐 셀 면적을 넘은 칸이다.

해수면 0에서 1,400 m보다 깊은 곳에 놓인 대륙지각, CRUST1.0 유형별 (백만 km²)

판 겹침과, DEM에는 대륙인데 근처에 추적 지각이 없는 면적 (백만 km²)

500 Ma에 대양 한가운데 놓인 판 (백만 km²)

006 · Macrostrat 북미

북미 해성층 기록도 후기 오르도비스기가 캄브리아기보다 넓다

알아낸 것

  • Macrostrat 북미 단면 949개에서 해성층이 있는 단면 면적은 450 Ma(9.9백만 km²)에 정점이 있다. 500 Ma는 6.4, 520 Ma는 2.8이다.
  • 같은 단면 범위에서 모델의 잠김 면적과의 순위 상관은 고생대 0.81, 전체 0.74다. PBDB 화석과 연결된 단위를 빼도 같다.
  • 모델은 고생대 북미의 60–90%를 잠기게 한다. 해성층은 보존된 하한이라 이 차이는 모순이 아니지만, 비해성층만 남은 단면을 모델이 잠기게 한 곳도 있다.
  • Scotese가 해수면을 침수 증거에 맞췄고 같은 문헌을 썼을 수 있어, 이것은 독립 검증이 아니라 일관성 검사다.
현재 위치의 북미 단면. 바탕은 현재(0 Ma) 지형. 모델 "잠김"은 단면 안 표본점 면적의 절반 넘게가 아틀라스 해수면(없으면 해수면 0) 아래인 경우다.

북미 단면 범위: Macrostrat 해성층 단면 면적과 모델 잠김 (백만 km²)

한계와 다음

아직 답하지 못한 것