암석의 나이 측정법 K-Ar
이재만, ACT뉴스 2009년 9월
지난 호에서는 진화론자들이 갖고 있는 편견 때문에 탄소14로 화석을 측정하지 않을 뿐이지, 실제로 탄소14를 사용하면 오히려 죽은 지 수천 년의 나이를 보여준다는 내용을 다루었다. 이번 호에서는 지질학자들이 암석을 측정하는 가장 일반적인 방법에 대하여 다루어보려고 한다.
지질학자들이 방사성 동위원소 측정법으로 용암(땅 내부에 있을 때는 마그마라고 부른다)이 굳어서 된 화성암(igneous rocks)이다. 화성암을 측정하는 방법은 우라늄-납(U-Pb), 루비듐-스트론튬(Rb-Sr), 칼륨-아르곤(K-Ar)방법 등이 있다. 이 가운데 가장 많이 사용되는 방법을 꼽으라면 칼륨-아르곤 방법이다. 칼륨은 시간이 지남에 따라 아르곤으로 변하므로, 어떤 암석 속에 아르곤 양이 많으면 오래된 것이며 적으면 젊은 암석으로 구분하는 것이다. 그런데 지질학자들이 칼륨-아르곤 방법을 가장 선호하는 이유는 다음과 같다. 용암은 매우 뜨겁기 때문에 용암이 굳기 전에 가스인 아르곤은 공기 중으로 모두 날아가 버린다고 가정(!)할 수 있기 때문이다. 그러므로 그 가정 하에서는 현재 돌 속에 남아있는 아르곤은 모두 칼륨이 붕괴되면서 나왔다고 볼 수 있는 것이다. 한마디로 말하자면 방사성 동위원소 방법의 가장 골칫거리인 아르곤의 처음 양을 “0”로 놓고 시작할 수 있기 때문이다.
그러나 문제는 과연 용암 속에 있던 아르곤이 굳기 전에 공기 중으로 모두 빠져나간다는 가정이 타당하냐 하는 것이다. 사실 이 타당성 여부는 참으로 민감한 부분이다. 왜냐하면 칼륨이 아르곤으로 변하는(붕괴하는) 속도가 아주 느리기 때문이다. 그 속도는 12억 5천 만년이 지나면 칼륨의 양의 반이 아르곤으로 변할 정도로 느리다. 즉 이 아주 느린 붕괴속도 때문에 기존의 용암에 이미 존재하는 아르곤이 조금만 남아 있어도 아주 오래 전에 분출했다고 측정되는 것이다.
그렇다면 용암이 굳기 전에 아르곤이 모두 빠져나갔는지 아닌지를 알 수 있는 방법이 있을까? 실제로 이 문제를 확인하는 방법은 아주 간단하다. 실제 화산폭발 후 용암이 굳은 다음 그 속에 아르곤이 존재하는지 아닌지 확인만 하면 되기 때문이다. 만약 그 용암 속에 아르곤이 전혀 존재하지 않는다면 앞의 가정은 설득력이 있지만, 아르곤이 존재한다면 그 가정은 틀린 것이 되는 것이다.
그러나 진화론자들의 기대와는 달리 최근 폭발하여 굳은 용암 속에 아르곤 가스가 발견되지 않은 경우는 결코 없다. 그러므로 이를 12억 5천만년이라는 반감기를 통해 나이로 환산하면 수십만 년에서 수십억 년이라는 긴 나이로 계산되는 것이다. 지질학자들은 이 용암 속에 남아있기 때문에 문제가 되는 아르곤을 ‘초과 아르곤(excess argon)’이라고 부른다.
이 초과 아르곤은 많은 지질학자들에게 칼륨-아르곤 방법의 문제점으로 여러 번 지적되었다.
“연대측정 광물에 대한 칼륨-아르곤 방법의 한계 중에 하나는 초과 아르곤인데, 이는 이 광물들이 비정상적으로 오래됐다고 결정되는 이유이다... 그러므로 (그 암석은) 비정상적으로 오랜 연대를 가져온다.”(1)
“초과 아르곤은 연대측정을 위해 전통적으로 사용된 광물과 암석에서 관찰되었다.”(2)
격변의 예로서 여러 번 소개됐던 1980년 폭발한 세인트 헬렌 산의 용암을 6년 후에 측정했을 때 아르곤 가스가 충분히 있었는데 이는 방사능 붕괴로는 50만-280만 년이 걸려야 누적될 수 있는 양이다. 즉 결코 화산재나 용암에서 아르곤 가스가 모두 빠져나갈 수 없다는 것을 보여주는 것이다.(3) 가장 활동적이라고 하는 뉴질랜드에서 나르오히(Ngauruhoe) 화산은 1949, 1954, 1975년에 각각 분출했는데 아르곤 가스 양으로 환산했을 때 27억 - 350만 년이었다.(4)
대표적인 일반 지질학 논문에서도 초과 아르곤 가스는 여러 번 발표되었으며, 어떤 경우 심지어는 그 광물의 화학조성상 칼륨을 갖고 있지 않은 데도 아르곤 가스가 발견된다!(5, 6) 이 아르곤 가스는 분명히 칼륨 붕괴에서 나온 것이 아니라 용암이 굳을 당시부터 그 안에 존재했던 것이다.
지구가 수십억 년 되었다고 미리 짐작해왔던 진화론자들은 자신의 예상과 맞아 떨어진다는 이유 하나만으로 칼륨-아르곤 방사성 동위원소 법을 선호해왔다. 그러나 그 편견 때문에 억지스러운 가정을 수용하는 과오를 범한 것이다.
1. Morozova, I. M., “Inheritance of radiogenic argon by newly formed minerals during glauconite hydrothermal transformations”, Geochemistry International 35(8): 716-723,1996.
2. Rubleve, A. G., “Th e possibility of correcting for excess argon in phegites”, Chemical Geology 121:327-343, 1985.
3. Snelling , A. A., Geochemical Processes Radioisotopes and the Age of the Earth, Institute for Creation Research, pp. 123-304, 2000.
4. Vardiman, L., ed., Radioisotope and the Age of the Earth, Vol. 2, Master Books, Green Forest, Arkansas, p. 420, 2005.
5. Funkhouser, J.G., Barnes, I.L. and Naughton, J.J., “Problems in the Dating of Volcanic Rocks by the Potassium-Argon Method,” Bulletin of Volcanology, 29: pp.709-717. A.W, 1966.
6. Laughlin, A. W.”Excess Radiogenic Argon in Pegmatite Minerals,” Journal of Geophysical Research, 74: pp.6684-6690, 1969.
