퇴적암의 특징

퇴적암은 퇴적물이 수저나 육지에 쌓여서 만들어진 것이므로 화성암과 구별이 가능한 몇 가지 특징을 가진다. 그 중 대부분의 퇴적암이 가진 특징으로 중요한 것은 층상으로 발달되는 평행구조(parallel structure)로서 이것이 층리이다. 이 밖에 결핵체, 사층리, 물결자국, 건열, 빗자국도 발견되고 화석도 포함된다. 이들은 퇴적암에만 볼 수 있는 특징이다.

 

1. 층 리(層理 : stratification, 또는 bedding)

해저는 거의 수평인 면(퇴적면)이며 이 면 위에 퇴적물이 거의 고르게 한 겹 한 겹 쌓여서 점점 두꺼운 지층이 형성된다. 층 사이의 면은 퇴적물이 굳어진 후에도 잘 쪼개지는 면을 형성하여 이 면을 성층면(成層面 : bedding plane)이라고 한다. 성층면과 직각으로 퇴적암을 자라 보면 얇게 쌓인 엽층(葉層 : lamina, 두께는 1cm 이하)들이 입도와 색을 달리 하므로 평행선 모양 또는 대상(帶狀)의 평행구조가 나타나게 되며 이 구조를 층리라고 한다. 퇴적암 중 층리를 나타내지 않는 것을 괴상(塊狀 : massive)의 퇴적암이라고 부른다.

때로는 퇴적물에 잘 발달된 층리가 생물에 의하여 교란되어 층리가 없어지는 경우가 있다. 생물의 이러한 교란작용을 생란작용(生亂作用 : bioturbation)이라고 하며 괴상의 세립질퇴적암에는 생란작용으로 층리가 지워진 것이 있다. 생란작용이 심하면 퇴적물을 잘 혼합시켜 균일하게 하기도 한다. 어떤 암석에는 절리가 발달되어 마치 층리와 같이 보이는 일이 있다. 이런 경우에는 층리에 따른 입자들이 배열 상태를 주의하여 관찰하여 절리와 층리와의 혼동을 피하도록 하여야 한다.

층리의 성인은 시간을 달리하여 순차로 쌓이는 퇴적물 입자의 대소, 퇴적물의 종류와 색, 운반매질, 기타의 변화에 있다. 이언 변화를 일으켜 주는 원인을 보면 다음과 같다.

 

(1) 일기, 계정 및 기후의 변화

 

일기와 계절은 짧은 시일 사이에 강수량의 변화와 풍향의 변화를 일으키고, 기후는 장기간에 어떤 지역에 건습의 차를 나타내며 풍화 속도에 변화를 일으킨다.

 

(2) 해저의 심도 변화

 

해수의 증감 또는 조륙운동에 인한 육지의 상승 및 침강으로 해저의 깊이가 변하면 이에 따르는 퇴적물의 입도와 그 구성 성분이 달라진다.

 

(3)해류의 변화

 

(1)의 변화로 해류의 변화가 일어나고 이 때문에 해류에 의하여 운반되는 물질(생물을 포함)의 퇴적 장소가 달라진다.

 

(4) 해수와 호수 농도 및 수온의 변화

 

증발이 심하여지거나 수온이 변하면(보통 높아지면) 용액으로 되어 있던 염분이 과포화 상태에 달하여 침전을 일으킨다. 수온이 높아지면 중탄산석회[Ca(HCO3)2]중에서 CO2가 나가므로 CaCO3의 침전을 일으킨다.

 

(5) 생물의 성쇠

 

식물 또는 동물이 상기한 환경 변화와 진화에 의한 변화로 번성 또는 쇠퇴할 EO rm 유해의 공급이 가감되어 층리가 생서된다.

 

2. 사 층 리(斜層理 : cross-bedding)

 

모래나 미사로 된 지층에는 [그림14-6]과 같이 평행하지 않은 구조가 발견되는 일이 많다. 이런 복잡한 층리를 사층리라고 한다. 이는 바람이나 물이 한 방향으로 유동하는 곳에 쌓인 지층임을 잘 가리켜 준다. 즉 수심이 대단히 얕은 수저 EH는 사막의 사구에서 볼 수있는 퇴적구조이다.

퇴적물이 쌓이며 사층리를 형성할 당시에는 사층리의 각도는 25~35°의 안식각을 유지하나 퇴적 후의 다져짐작용으로 퇴적 당시보다는 훨씬 작은 각도(15~20°)를 가지게 된다. 그러나 지층이 횡압력을 받아서 변형하게 되면 도리어 안식각보다 큰 각도를 보이는 경우도 있다.

[그림14-6]과 같은 사층리가 있으면 퇴적의 순서를 쉽게 알아 낼수 있다. 만일 지층이 지각변동으로 뒤집혀 있으면 그 사실을 곧 판단할 수 있으므로 지질학상 중요한 자료가 된다. 또한 지층에 나타난 사층리를 많이 측정하여 그 방향을 통계적으로 처리하면 그 지층이 퇴적할 때의 많이 측정하여 그 방향을 통계적으로 처리하면 그 지층이 퇴적할 때의 고류계(古流系)의 방향과 퇴적물의 공급원(provenance)을 알수 있어 중요하다. 우리 나라 남동부의 경상분지에서는 백악계 퇴적 당시 대체로 북서쪽에서 남동쪽으로 물이 흘렀음이 밝혀져 있다.

 

3. 퇴적소극(堆積小隙 : diastem)

물결의 작용이 미치지 못하는 물 밑에는 퇴적물이 계속적으로 쌓일 것이나, 얕은 퇴적분지(sedimentary basin)에는 퇴적물이 계속적으로 쌓일 수 없고 간단히 침식작용이 일어나, 쌓인 퇴적물이 일부는 깎여서 더 깊은 곳으로 운반된다. 그러므로 층리(層理)가 보이는 퇴적암 단명에는 침식된 부분이 두께가 없는 면으로 존재하는데, 이 면은 부정합(不整合)보다는 작은 시간적간격(break)을 가진다. 이러한 시간적간격으로 대표되는 부분을 퇴적소극이라고 한다.

퇴적소극은 침식의 기준면(base level)이 상하로 이동하기 때문에 생겨난다. 바렐(Barrell)은 이미 1917년 퇴적소극이 생기는 원인을 [그림 14-7]과 같이 설명하였다. 이 그림에서는 두께 200ft의 지층이 쌓이는 동안에 일어난 기준면의 변화를 4회 생각하고 각 변화는 더 작은 몇 번의 상하운동을 포함하는 것으로 설명하였다. 물론 이 그림은 모형에 불과한 것이고, 실제로 일어나는 변화는 이보다 더 복잡할 수도 있고, 간단할 수도 있다. 그림에서 시간을 표시하는 부분의 검은 선은 퇴적된 퇴적암을 의미하고 그 사이의 부분은 퇴적소극이며, 1, 2, 3, 및 4는 보다 큰 퇴적소극이다. 이들은 왼쪽의 주상도(柱狀圖)에서 1, 2, 3및 4의 두께가 없는 퇴적소극으로 나타난다.

사층리가 나타난 단면(斷面)에서는 아래의 짧은 사층리가 나타난 층과 위의 사층리가 나타난 층 사이의 경계면이 퇴적소극을 나타낸다.([그림14-6]참조)

퇴적소극은 시간적으로 상당히 긴 것도 있을 수 있다. 시간적간격이 커지면 이는 부정합과 다름이 없다. 그러나 퇴적소극은 짧은 시간적간격을 가진 것만을 가리키는 것으로 바렐에 의해 제의된 것이다.

 

4. 물결자국

잔물결이나 유동하는 물의 작용이 갓 쌓인 퇴적물 표면에 미치면 파상의 요철(凹凸), 즉 물결자국이 새겨진다. 이것이 퇴적작용이 계속되는 동안에도 파괴되지 않고 보존되어 있으면 성층면에 따라 쪼개진면에 나타난다. 경상남북도의 중생대층 중에서는 특히 많이 발견된다. 물결자국에는 [그림14-8]과 같이 정부가 뾰족하고 곡부가 평판한 것이 있으며 이런 물결자국을 포함하는 지층은 뒤집혀도 그 퇴적 순서를 판단할 수 있게 해 준다. 심해류로 인하여 깊은 대양저에도 물결자국이 생기는 일이 있다. 무결자국은 사층리와 함게 퇴적 환경을 연구하는데 중요한 것이다.

 

5. 건 열(乾裂: sun 또는 mud crack)

 

얕은 수저에 쌓인 점토 같은 퇴적물이 한때 수면상에 노출되어 건조하게 되면 수분의 증발로 퇴적물이 수축하여 [그림14-9]와 같은 틈이 생긴다. 이런 틈을 건열이라고 한다. 건열이 파괴되지 않고 묻혀서 지층 중에 보존되는 일이 많다. 건열은 밑으로 향하여 쐐기 모양으로 [그림 14-9]의 (2)와 같은 단면을 보여준다. 이로서도 지층의 상하판단이 가능하다.

건열이 파괴되어 얇은 조각으로 되었다가 부근에 퇴적되면 이를 이편(泥片 : mud chip)이라고 하며 화학적퇴적암인 석회암인 경우에는 이를 내쇄설물(內碎屑物 :intracrast)이라고 한다.

 

6. 결 핵 체(結核體 : concretion)

 

퇴적암 중에는 자갈 아닌 구형, 편두상, 불규칙상의 굳은 물체가 마치 자갈처럼 들어 있는 일이 있으며 이들을 결핵체라고 한다. 그 직경은 수mm에서 수m에 달하는 것까지 있다.

그 성분은 인산염(燐 酸 鹽 : phosphate), 경석고, 방해석, 규산, 갈철석, 적철석, 능철석, 황철석이 보통이며, 이들이 수중에 용해괴어 있다가 어떤 입자를 중심으로 침전을 일으켜 만들어진 것이다. 성인적으로는 두 종류가 존재할 수 있다. 하나는 퇴적물이 쌓일 때에 동시적으로 수저에서 성장하다가 퇴적물로 덮인 것이고, 다른 하나는 퇴적암이 생성된 후에 지층 중의 어떤 입자가 핵이 되어서 지하수에 녹아 있는 광물질을 집결시킨 것으로서, 두 종류의 결핵체는 그 단면에서 [그림14-10]과 같은 차이점을 보여 준다.

 

7. 화 석(fossil)

퇴적물이 침적되던 당시에 수중에 살던 생물의 유해가 지층과 같이 쌓여서 지층 중에 남아 있으면 이들을 화석이라고 한다. 동물의 발자국은 생물 자체는 아니다 생물의 인상으로서 화석으로 취급된다. 이 밖에도 퇴적암 속에 생물이 판 구멍, 기어다닌 흔적이 남아 있는 경우 이들을 통틀어서 생흔화석(生痕化石 : trace fossils, 또는 ichnofossils)이라고 하며 이들을 연구하는 학문을 생흔화석학(ichnology)이라고 한다. 생흔화석은 퇴적 속도, 퇴적, 양상, 퇴적 환경, 고생물의 생태에 관한 지질학적 정보를 제공한다.

 

8. 퇴적암의 색

퇴적암이 신선한 파면은 암석에 따라 그 색이 다르다. 다른 색소가 들어 있지 않으면 암석의 색은 구성물질의 색에 지배된다. 그러나 소량의 색소가 입자들 사이를 충진하거나 구성 입자들의 표면을 피복하면 그 색소가 암석의 색을 전적으로 지배하게 된다. 가장 중요한 색소로서는 산화제이철, 산화제일철, 유기원의 탄소가 있다. 산회색, 소량이면 담회색의 색소가 된다. 산화제이철은 탄소가 들어 있으면 환원작용을 받아 산화제일철로 변하므로 녹색을 띠게 된다. 어떤 이유로 탄소분이 전부 산화된다면 산화제일철은 더 산화되어서 산화제이철로 변하여 암석의 색을 빨갛게 할 것이다. 이런 예는 풍화를 심히 받은 퇴적암 지대에서 볼 수 있다.

노출된 후 오래 된 암석의 면은 이끼식물로 덮여서 검게 되기도 하고 암석 중에서 용해되어 나와 다시 침전한 이산화망간(MnO2), 자철석(FeO.Fe2O3)으로 흑색으로 변해 있는 일이 많으므로 암석의 색을 조사할 때에는 언제나 신선한 파편을 보도록 주의하여야 한다.

 

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