생물기원의 퇴적암

생물기원의 퇴적암은 생물기원의 퇴적물 또는 높은 유기물 함량을 가진 퇴적물이 굳어져 생성된다.

 

석회암과 백운암

석회암은 생물 기원의 암석 가운데 가장 중요한 것으로 지각 내에 존재하는 이산화탄소의 많은 부분을 축척하고 있는 저장고라 할 수 있다. 만약 이 이산화탄소가 이런 이유로 해서 석회암으로부터 방출되는 일이 생긴다면, 대기의 조성을 크게 바꾸고, 지구의 표면 온도를 엄청나게 높이는 결과를 불러올 것이다.

석회암은 주로 방해석 광물로 구성되어 있다. 방해석 광물이 백운석(dolomite) 광물로 치환되어 생긴 암석을 백운암(dolostone)이라고 한다. 석회암과 백운암은 그 물리적, 화학적 특성이 서로 비슷하여 쉽게 구분되지 않는다. 생쇄설성 석회암은 탄산염 광물의 골격을 가진 해양 생물의 단단한 껍질이나 골격조각으로 만들어진 것이다. 부서진 조개껍질 조각들의

굵은 입자로 만들어진 한 형태의 석회암은 특별히 패각암 또는 코퀴나(coquina)라 한다. 다른 형태의 석회암들로서는 생물초에서 사는 생물들의 탄산염 골격에 고결되어 생성된 생물초석회암(reef limestone), 미세한 부유성 바다 미생물의 탄산염 껍질이 모여 다져져서 만들어진 백악, 그리고 얕은 바다에서 무기적으로 성장한 작은 물고기알 모양의 우이드들이 쌓여 만든 어린상석회암(oolitic limestone)등이 있다. 어떤 석회질 점토 입자들은 극히 치밀하고 미세한 입자의 lithographic limestone을 생성하는데 이는 과거에 조각에 유색 접시를 만드는데 쓰이기도 했다.

 

규조토

방산충이나 규조의 껍질로 구성된 규질 연니는 굳어져 규조토(diatomite)라는 다소 부드러운 밝은 색의 암석을 만들 수 있다. 약간의 규조토는 호수에서 만들어지기도 하지만 대부분은 바다에서 만들어진 것이다. 규조토는 연마제로서 많이 쓰이며 또한 구성 입자가 극히 미세하고 우수한 공극률을 가지고 있어서 여과제로도 유용하다.

 

석탄

석탄은 주로 셰일이나 사암등 다른 퇴적암과 함께 발달한 층에서 산출된다. 어떤 탄층은 30m 이상의 (그림6.15) 두께에 달하기도 하지만 대부분은 0.5에서 3m의 두께를 가지며 덩어리 형태로 산출되는 경향이 있다. 석탄의 조각 하나를 확대경을 통해서 살펴보면 화학적으로는 이미 변했지만, 육상 식물의 목질부, 껍질, 잎, 뿌리와 다른 부분의 모양이 조금은 남아 있음을 알게 될 것이다. 따라서 석탄은 분해된 식물질이 50%이상을 차지하며, 일반적으로 흑색을 띠는 가연성 퇴적암으로 정의할 수 있다.

그림 6.15 풍부한 석탄층. 와이오밍주 더글라스 근처의 노천갱에서 채광되고 있는 두꺼운 석탄층. 한 때 상부에 놓여 있던 암석이 침식되면서 드러난 이 석탄층은 쉽고, 효율적으로 채굴된다.

토탄은 속성작용을 거치면서 일련의 점진적 변화과정을 보여준다. 토탄은 압착되면서 수분이 빠져나가고, 가스 상태의 메%탄과 같은 유기화학물이 날라가서, 탄소의 비가 증가하여 만들어진 퇴적물이다. 이 과정이 지속되면 토탄은 갈탄으로 변하며 마지막으로 역청탄이 만들어진다. 갈탄과 역청탄은 모두 퇴적암의 범주에 넣을 수 있다(그림 6.16).

그림 6.16 토탄에서 석탄으로 변하는 과정. 식물질은 위에 놓인 퇴적물이 두껍게 쌓임에 따라 늘어난 압력과 분해작용에 의해 석탄으로 변한다. 50m 두께의 토탄층이 역청탄층으로 변화하는 동안 층의 두께는 90%가 줄어들었다. 이 과정에서 탄소의 비는 60% 내지 80% 정도로 늘어난다.

토탄은 극지와 가까운 한 대 기후 조건에서도 만들어질 수 있으나, 두껍고 연장성이 좋은 탄층의 생성이 전제가 되는 풍성한 식물의 성장은 열대나 아열대 기후를 필요로 한다. 이 사실은 석탄을 생성한 식물질이 쌓일 당시 전체 지구의 기온이 상대적으로 따뜻했거나, 세RP 대부분의 석탄층들이 생성된 습한 늪지대 환경이 위도 20도 이내의 열대 지방에 위치해 있었음을 암시하는 것이다. 석탄층의 생성에는 아마 이 두 조건 모두가 수반되었을 것이다. 석탄광은 온난한 저위도 지방에서 형성되었음이 분명하며, 오늘날 추운 극지방에 놓여 있는 지역들에서 분포하는 석탄광은 이 지역들이 대륙 표류를 통하여 먼 서리를 이동하여 오늘의 위치에 이르게 되었다는 설득력 있는 증거를 제시하고 있는 것이다.

오일셰일

셰일은 쇄설성 퇴적암이지만 어떤 셰일은 비정상적으로 많은 양의 유기물을 함유하고 있어서 경제적인 가치를 지니는 것도 있다. 바다나 호수 바닥의 펄에 묻힌 유기 기원의 기름이나 죽은 동물의 체내 지방은 탄화수소 잔류물로 전환될 수 있다. 이런 탄화수소 잔류물 가운데 일부는 최종적으로 석유를 생성시키지만, 어떤 셰일에 있어서는 유기 분자를 완전히 분해하는데 필요한 정도의 고온에 달하지 못하는 경우도 있다. 이 경우 다른 방법으로 석유대신 왁스와 비슷한 물질을 생성시킨다. 이런 셰일을 오일셰일이라 부르는데, 오일셰일을 가열하면 고체의 유기물들은 석유물질에서와 유사한 액체와 가스 상태의 탄화수소로 바뀐다. 미국 콜로라도, 유타와 와이오밍주 일원에 광범위하게 분포하는 오일셰일에서는 1톤의 암석에서 많게는 240리터의 기름을 얻어낼 수 있다(그림 6.17).

그림 6.17 오일셰일. A.콜로라도 협곡의 벽면에 노출된 그린 리버 오일 셰일층. 과거 담수 호수에 유기물이 풍부한 퇴적물이 쌓여 압축되고 교결되어 생성된 셰일층이다. B.엽층이 보이는 오일셰일의 연마편은 기름이 집적된 얇은 짙은 색깔의 층을 보여 줌.

 

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