모리슨층

모리슨층이라는 이름은 콜로라도주 덴버 인근의 모리슨 마을에서 유래했다. 이 지층을 공식적으로 최초 명명한 것은 Whitman Cross가 1894년 USGS 파이크스 피크 지질 폴리오(Pikes Peak Folio)에서 사용한 것으로 기록되어 있으며, George H. Eldridge가 1896년 USGS Monograph 27(Geology of the Denver Basin in Colorado, Emmons, Cross & Eldridge)에서 모식지 인근의 상세한 암상 기술과 함께 정식 기재하였다. Eldridge의 원래 기재에는 현재 하부 백악기에 해당하는 상부 사암·셰일 구간도 포함되어 있었으나, 이후 W.T. Lee(1920, 1927)와 Waldschmidt & LeRoy(1944) 등의 재정의를 통해 현재의 층서적 범위로 수정되었다. 모리슨층의 연대 해석 역시 초기에는 쥐라기인지 백악기인지에 대한 논쟁이 있었으나, USGS는 최종적으로 쥐라기 후기로 분류하였다.

모리슨층은 약 150만 km²의 면적에 걸쳐 미국 서부 전역에 분포한다. 와이오밍과 콜로라도를 중심으로, 몬태나, 노스다코타, 사우스다코타, 네브래스카, 캔자스, 오클라호마 팬핸들, 텍사스 팬핸들, 뉴멕시코, 애리조나, 유타, 아이다호에 노두가 분포하며, 캐나다에도 다른 이름으로 대비되는 암체가 존재한다. 다만 실제로 노출되어 접근 가능한 부분은 전체 면적의 극히 일부에 불과하다.

콜로라도 고원 지역에서 모리슨층은 하부에서 상부로 티드웰 부층(Tidwell Member), 솔트워시 부층(Salt Wash Member), 브러시 베이슨 부층(Brushy Basin Member)의 세 부층으로 세분된다. 남서부의 산후안 분지에서는 블러프 사암 부층(Bluff Sandstone), 리캡처 부층(Recapture Member), 웨스트워터 캐니언 부층(Westwater Canyon Member), 브러시 베이슨 부층으로 구분되기도 한다. 모리슨층의 두께는 지역에 따라 차이가 크며, 모식지 부근에서 약 90m(300피트), 다른 지역에서는 최대 약 300m에 달한다. 하위 경계는 일반적으로 해성 또는 연해성인 산라파엘 군(San Rafael Group) 또는 선던스층(Sundance Formation) 위에 놓이며, 상위 경계는 하부 백악기의 다코타 사암(Dakota Sandstone), 버로 캐니언층(Burro Canyon Formation), 또는 시더마운틴층(Cedar Mountain Formation) 아래에 놓인다.

방사성 연대 측정(주로 화산재층의 K-Ar 및 U-Pb 동위원소 분석)에 따르면 모리슨층은 약 1억 5500만~1억 4800만 년 전(브리태니커), 또는 약 1억 5400만~1억 4500만 년 전(NHM) 사이에 퇴적되었다. 이는 쥐라기 후기 킴메리지절(Kimmeridgian)과 초기 티톤절(Tithonian)에 해당하며, 일부 연구자는 최후기 옥스포드절(Oxfordian)까지 확장할 수 있다고 보고 있다.

퇴적 당시 북아메리카는 현재보다 남쪽에 위치했으며 로키산맥은 아직 형성되지 않았다. 서쪽의 시에라네바다 등 조산대에서 공급된 쇄설물이 내륙의 하천, 범람원, 호수, 습지, 충적 평야에 퇴적되었다. 브리태니커에 따르면 최하부에 일부 해성 퇴적물이 포함되나, 대부분은 비해성(육성) 환경의 산물이다. 기후는 전반적으로 온난하고 현재보다 습도가 높았으나, 산소 동위원소 분석과 화석 식물상 연구에 따르면 반건조~계절적 강우 패턴도 확인되며, 화석화된 조개류(유니온과)의 열린 껍데기 상태가 최소 세 차례의 심각한 가뭄 사건을 시사한다.

모리슨층은 북아메리카에서 공룡 화석이 가장 풍부하게 산출되는 지층으로, 약 50속 이상의 공룡이 보고되어 있다.

용각류(Sauropoda): 디플로도쿠스(Diplodocus), 아파토사우루스(Apatosaurus), 브론토사우루스(Brontosaurus), 바로사우루스(Barosaurus), 카마라사우루스(Camarasaurus), 브라키오사우루스(Brachiosaurus), 합로칸토사우루스(Haplocanthosaurus) 등이 대표적이다.

수각류(Theropoda): 알로사우루스(Allosaurus)가 최상위 포식자로서 모리슨층 수각류 표본의 70~75%를 차지한다. 케라토사우루스(Ceratosaurus), 토르보사우루스(Torvosaurus), 오르니톨레스테스(Ornitholestes), 코엘루루스(Coelurus) 등도 산출된다.

장순류(Stegosauria): 스테고사우루스(Stegosaurus)가 대표적이다.

조각류(Ornithopoda): 캄프토사우루스(Camptosaurus), 드라이오사우루스(Dryosaurus), 나노사우루스(Nanosaurus) 등이 포함된다.

공룡 외에도 익룡, 악어류, 거북류(Dinochelys, Glyptops), 양서류(Iridotriton), 도마뱀류, 포유류(Glirodon 등 오소리 이하 크기의 소형 종), 담수 조개, 어류, 곤충 등 다양한 생물군이 보고되어 있다. 식물상은 양치류, 소철류, 은행나무, 속새류, 침엽수(아라우카리아과 등)로 구성되며, 현화식물은 아직 진화하지 않은 시기였다. 일부 침엽수는 현생 레드우드에 필적하는 크기로 추정된다.

1877년 콜로라도주 가든파크, 모리슨, 와이오밍주 코모 블러프 세 곳에서 거의 동시에 중요한 화석이 발견되었으며, 이는 에드워드 드링커 코프(Edward Drinker Cope)와 오스니엘 찰스 마시(Othniel Charles Marsh) 사이의 격렬한 경쟁적 발굴을 촉발했다. 두 사람은 서로 앞다투어 새로운 공룡을 명명했으며, 알로사우루스, 아파토사우루스, 브론토사우루스, 카마라사우루스, 디플로도쿠스, 스테고사우루스, 캄프토사우루스, 드라이오사우루스, 케라토사우루스 등 지금까지도 유명한 공룡들을 기재했다. 이 '뼈 전쟁'을 통해 약 130종 이상의 새로운 공룡이 명명되었으나, 급하게 진행된 연구 과정에서 같은 종에 여러 이름이 부여되는 오류도 발생했다. 그럼에도 이 경쟁은 고생물학을 대중에게 널리 알리고, 미국 고생물학의 기반을 확립하는 데 결정적 역할을 했다.

공룡 국립기념물(Dinosaur National Monument): 유타주 동부에 위치하며, 1909년 얼 더글러스(Earl Douglass)가 카네기 박물관을 위해 아파토사우루스 골격을 발견한 곳이다. 카네기 채석장(Carnegie Quarry)에서는 수천 점의 뼈가 산출되었으며, 현재 Quarry Exhibit Hall에서 원위치 노출 화석을 관람할 수 있다.

클리블랜드-로이드 공룡 채석장(Cleveland-Lloyd Dinosaur Quarry): 유타주 중부에 위치하며, 쥐라기 공룡 화석이 가장 밀집된 곳 중 하나이다. 알로사우루스 화석이 특히 풍부하다.

코모 블러프(Como Bluff): 와이오밍주에 위치하며, 뼈 전쟁의 주요 무대 중 하나이다.

가든파크 화석 지역(Garden Park Fossil Area): 콜로라도주에 위치하며, 뼈 전쟁 당시 코프와 마시 모두의 발굴 현장이었다.

이들 발굴지는 미국 국립자연지표(National Natural Landmark)로 지정되어 있다.

모리슨층, 특히 솔트워시 부층(Salt Wash Member)은 미국에서 가장 생산적인 우라늄-바나듐 광상을 포함하고 있다. 20세기 중반 냉전 시기 우라늄 수요가 급증하면서 유타주 모압(Moab) 일대를 중심으로 대규모 채광이 이루어졌다.

2024년 Maidment의 연구(Journal of Vertebrate Palaeontology)에 따르면, 모리슨층 동물군은 쥐라기 말까지 번성하고 있었으며, 이후 백악기 초기에 비교적 갑작스러운 생물상 전환이 일어났다. 스테고사우루스류가 북아메리카에서 사라지고, 용각류의 비중이 크게 줄면서 이구아노돈류와 안킬로사우루스류가 이를 대체했다. 유럽과 아시아에서는 스테고사우루스류가 초기 백악기까지 존속한 것으로 보아, 이 전환은 전 지구적 사건이 아닌 북아메리카 국지적 사건이었을 가능성이 있다. 쥐라기 말~백악기 초의 조산 운동에 의한 모리슨 분지의 융기와 기후 변화가 유력한 원인으로 제시되고 있다.

또한 모리슨층 내에서 알로사우루스와 카마라사우루스 등의 종이 남북 방향으로 서로 다른 분포 범위를 보이는 것이 확인되었는데, 이를 설명할 물리적 장벽은 발견되지 않아 위도에 따른 기후 변이가 원인일 가능성이 제기된다.

모리슨층은 150년 가까이 연구되어 왔으나 매년 새로운 화석과 종이 보고되고 있다. CT 스캔, 동위원소 분석, 고해상도 방사성 연대 측정(지르콘 U-Pb 등)을 이용한 연대 정밀화 연구가 진행 중이며, 고기후 모델링과 함께 쥐라기 후기 생태계 복원이 시도되고 있다. 모리슨층은 가장 잘 연구된 쥐라기 후기 육상 생태계로 평가받으며, 공룡 다양성·고생태학·고기후학의 핵심 연구 대상으로서의 위상을 유지하고 있다.