백운모 작용에 의해 석영 입자

백운모 작용에 의해 석영 입자

제3부 쇄설성 퇴적암의 분류 조성 속성 작용 및 퇴적 환경을 가질 경우 가장 심한 화학적 책제6장 역임과 사람 183
그림 6.23 백운모 작용에 의해 석영 입자의 사이에 끼어서부러져 있다. 석탄기 만항(강원도 태백) 받는 반면, 배수량이 적고 사면의 경사
가 급한 유역분지에서는 가장 낮은 정도의 화학적 풍화가 일어날 것으로 여겨진다. 리암 내에는 저어콘보다 더 적게 나타난다. 그렇다면 왜 암 편이 화학적 풍화가 정도에 가장 민감하게 반응을 하는지 알아보기로 하자. 첫 째 이유는, 암 편은 많은 광물들의 집합체이므로 이들 구성광물 간에 존재하는 불규칙적인 결정의 경계가 유체의 이동 통로가 돼서 사암 내에는 보통 1% 미만으로 함유되어 있다. 중광 물은 기원암에 소량으로 나타나는 부수광(accessory mineral)으로부터 유래되며 대부분이 규산염 광물이나 산화물로 이루어져 있다. 퇴적물에 나타나는 대부분의 중광 물은 화학적 풍화작용과 역학적 내구성이 강하며 실제로 이들보다 더 풍부하게 나타나는 불안정한 염기성 광물이 파괴되어 버리고 남은 잔류물인 셈이다. 즉, 기원지 암석에서는 안정한 부수 광물인 저어콘보다 각섬석이 많지만 각섬석은 중화 조건에서 불안정하기 때문에 중 광물이 결정질 암석에서 곧바로 공급된 경우에는 거의 마모가 일어나지 않아 백 개면을 따라 깨어진 파편이나 자형의 결정면을 보이기도 한다. 그러나 기존의 퇴적물로부터 다시 중광 물이 공급된 경우에는 비교적 불안정한 종류의 중광 물은 거의 나타나지 않으며, 나타나는 중광 물도 마모 중광 물은 퇴적암 내에 아주 소량으로 존재하기 때문에 관찰에 필요한 충분한 양을 얻기 위해서는 상당한 양의 퇴적물이나 파쇄한 암석시료를 브로모포름(CHBr. 밀도 2,89 g/cc)이나 테트라 브로모에 탄(CH.Br. 밀도 2,967 g/cc) 등과 같은 중액(을 이용하여 분리한 후 농 집시 킨다. 분리된 중광 물은 수지 (resin)를 이용하여 굳힌 후 박편을 제작하여 현미경으로 관찰한다.

중광 물에 대한 연구는 기원지 암석과 기원지에서의 지질학적인 사건을 유추할 수 있다. 석류석(game), 녹 염석(epidote), 십자석 (staurolite)과 같은 중광 물은 변성 작용을 받은 지대에서 유래되며, 가 잘 되어 있어 원마도가 좋다. 결국에는 쉽게 물리적으로 깨어지기 쉽기 때문이다. 특히 업리를 가지는 변성암의 경우에는 김 이가 길고 편평하지 않은 광물, 예를 들면, 운모와 석영의 경계부는 물리적으로 약한 결정의 접을 가지게 된다. 두 번째는 석영과 같은 광물들은 화학적으로 매우 느리게 녹기 때문에 이러한 단광물로 이루어진 입자에는 별로 화학적 풍화의 기록이 잘 나타나지 않는다. 반면에 여러 개의 공물로 이루어진 입자에서는 하나라도 불안정한 결정(labile crystal)이 있게 되면 이들이 빠르게 물리적으로 부서지므로 이로 인하여 인접한 다른 결정들도 덩달아 분리가 일어나면서 암 편은 기원지에서 통화를 받는 동안에도 화학적 풍화에 가장 약하게 된다. 6214 운모 3대 주요 성분, 즉 석영, 장석과 암 편 이외에도 사암에는 쇄설성 운모(그림 6.29)가 포함되어 있다. 사암 내 운모의 양은 일반적으로 매우 적지만 때로는 상당량 들어있는 경우도 있다. 특히 운모는 세립질 사암에 많이 들어있다. 그 이유로 운모는 주로 신장된 관상의 형태를 가지며 유체 내에서 가라앉는 속도가 느리기 때문에 운모보다 크기가 작은 석영, 장석과 함께 나타난다. 사암에 나타나는 운모류는 흑운모와 백운모로서 기원지 암석이 편암이나 천매암일 경우에 많이 나타난다. 기원지 암석에는 대세로 흑운모가 백운모보다 더 많이 나타나지만 풍화작용이 일어나는 조건에서는 백운모가 흑운모보다 더 안정하기 때문에 퇴적물 내에는 백운모가 훨씬 많이 나타난다. 사암에 들어있는 운모는 다짐 작용을 받으면 인접한 석영이나 장석 등 여러 단단한 입자와 접촉하여 압력을 받는 면적이 넓으므로 이 단단한 입자들 사이에 끼어 변형을 받기 쉽다. 변형을 받게 되면 운모는 단단한 입자의 주위로 휘어지거나 꺾어져 끊어지거나 백 개면의 사이가 벌어지기도 한다(그림 6.29). 일반적으로 운모는 충리면에 평행하게 배열되어 나타나 운모가 많이 들어있는 운모질 사암에는 업리가 잘 발달한다. 6215 중

금홍석(autile), 인회석(aputile)과 전기석(ourmaline) 등은 화성 기원의 기원암을 지시한다. 기원지의 암석이 융기되고 계속적인 침식작용을 받으면, 이곳으로부터 유래된 퇴적물에는 이러한 일련의 지질 기록이 사암 내 중광물의 종류와 중광 물 간의 비율로서 기록이 된다. 그러나 고기의 퇴적물이 침식을 받아 중광 물을 공급하는 경우에는 이러한 퇴적물로 이루어진 기원지 암석을 나타내기보다는 고기의 암석에 퇴적물을 공급한 그 이전의 기원지 암석을 지시하게 되어 해석이 복잡해진다. 이밖에도 중광 물은 퇴적물이 쌓인 후 속성 작용 동안 지층 내 공극수에 의하여 화학반응에 약한 중광 물이 선별적으로 용해 이를 지층 내 용해작용(internstatal solution)이라고 함)되기 때문에 퇴적물에서 관찰되는 중광 물의 종류만 가지고 기원 지를 해석하는 것에 주의를 기울여야 한다. 따라서 사암 내에서 산출되는 중광 물의 종류는 기원지 암석에서 존재하였던 부수 광물의 종류와 광물의 안정도에 달려있다고 할 수 있다.

실제로 중광물의 종류는 퇴적물의 층서 기록에서 부정합 면부터 하부에 놓인 지층으로 내려갈수록 다양해지며 사암에서 초기에 교결 작용이 일어난 부분은 인접한 공극률이 높은 부분에 비해 다양한 종류의 중광 물을 포함하고 있다는 연구보고가 있다. 이로 볼 때 지질시대가 오래된 암석에서는 지층 내 용해작용으로 인해 나타나는 중광 물의 종류가 훨씬 줄어드는 경향이 있으리라고 예견할 수 있다. 또한 안정된 중광 물은 퇴적물이 여러 번의 침식과 퇴적작용을 거쳐서 나타나는 경우가 있다. 중광 물 중에서 가장 안정된 광물은 저어콘과 전기석, 금홍석이며, 이들 세 광물과 그밖에 다른 중과 (ZTR 지수)은 사암의 성숙도를 알아보는 데 이용되기도 한다. 분석기(EPMA)를 이용하여 중광 물의 화학 조성을 확인하여 기원지 암석을 해중 장물 theary mineral)은 비중이 2.85g/cm인 중액 브로모포름(bromoform) 보다 무거운 광물로
된 형태를 보이며, 이는 원래의 암석이 입리를 가지는 암석이었다는 것을 지시한다. 경우에 따라서는 암편의 크기에서 잘 고화된 셰일과 슬레이트 그리고 저변 성 작용을 받은 천매암의 암 편은 서로 구별해 내기가 어려울 때가 있다. 그 이유는 셰일이 슬레이트로 변화할 때 점토광물의 재결정이 뚜렷하게 구별되지 않으며 슬레이트 벽개가 발달되어 있는 경우라도 모래 크기의 입자에서는 이를 알아보기가 어렵기 때문이다.
변성암 편이 석영과 운모로 이루어진 경우에는 풍화작용의 조건에서 화학적으로 안정되어 있으나 중화작용의 정도가 심하면 운모는 석영보다 빨리 풍화작용을 받아 석영의 실트와 세립의 운모로 분리된다. 기의 영향 때문이기도 하며 또한 심성암은 조립질 결정으로 구성되어 있으나 각 결정 간의 경계부가 풍화작용 동안 쉽게 변질 작용을 받기 때문이다. 즉, 중화작용에 의해 화성암의 장석이 쉽게 공화 작용을 받게 되면 이에 따라 결정 간 결속력이 약해져서 암석에서 구성 결정들은 날개 입자로 분

(2) 퇴적암의 편(sed mentary rock fragmenis)역암에서는 퇴적암의 암 편(역)이 많이 관찰되나 사암에서는 사암의 암권이 드물게 나타난다. 그 이유는 사암의 교결 물인 방해석, 백운석, 점토광물 등이 지표에 노출된 노두 상에서 쉽게 용해되거나 약해지기 때문에 풍화작용을 받으면 구성 입자로 빠르게 분리되기 때문이다. 그러나 사암이 규산염 광물(예 : 석영)로 교결되어 있을 때에는 암으로 나타나기도 한다. 실드 스톤, 세일 등의 암 편(그림 6.27)은 마모 작용에 매우 약하기 때문에 이러한 세립질 퇴적암의 암 편이 사암 내에 존재한다면 퇴적물이 쌓인 장소가 이들의 기원지에서 멀지 않았다는 것을 지시하기도 한다. 세일의 파편은 퇴적된 후 매몰되는 동안 다짐 작용을 받으면 소성적으로 변형을 일으키기 때문에 그림 6.27) 원래 암권의 형태를 알아보기가 어려울 때도 있으며 자칫 기질로 오인하기도 한다. 석회암과 백운암(식)과 같은 탄산염암은 중화 과정에서 용해가 일어나기 때문에 사암에서는 암이 잘 산출되지 않는다. 그러나 이들 탄산염암은 물리적 풍화작용이 활발히 일어나는 지역(예 : 고산지대, 건조지대 등)에서 유래되어 먼 거리를 이동하지 않고 빠르게 퇴적이 일어날 경우에는 암으로 산출된다.

퇴적물에 나타나는 화산암편들은 함철 마그네슴 광물(예 : 위석)과 장석(대부분이 사장석)의 작은 결정들로 이루어져 있으며, 기질은 화산 유리로 되어 있다. 이들 화산암 편들은 풍화작용에 매우 민감하게 반응하여 점토광물이나 불석 광물(zoolite) 또는 철산화물로 쉽게 변질되므로 지질시대가 오래된 퇴적물에서는 이들의 정확한 감정은 어렵다. 규장암(helsite)과 유문암의 암 편들은 구성 광물인 석영과 장석의 결정 크기가 너무 작아서 처어트질 암 편과 구별하기가 매우 어렵다. 또한 결정의 크기가 너무 작으므로 착색을 하여도 잘 나타나지 않는 경우가 있어서 화학 조성을 분석해야만 구별이 가능한 경우도 있다.

사암에 들어있는 암편의 양은 기원지 암석이 풍화를 받는 정도에 따라 달라지는 것으로 알려지고 있다. 즉, 다결정질 광물로 이루어진 암 편은 단결정으로 모래를 이루는 석영이나 장석에 비하 여풍 화과 정에서 화학적 풍화에 가장 약하기 때문에 암 편의 양이 기원지의 기후에 가장 민감하게 반응하는 것으로 알려진다. 하지만 화학적 풍화는 기후에만 관련이 되는 것은 아니다. 화학적 풍화의 정도(intensity of weathering)는 중화의 강도와 통화의 기간(duration of weathering)에 따라 달라진다. 여기에서 중화의 강도는 기후와 밀접하게 관련되어 있는 것으로 주어진 시간 동안 일어나는 풍화의 양을 가리킨다. 중화의 강도가 기후와 관련되어 있는 것은 주로 온도와 강수량과 관계가 있다. 강수량에 있어서 인간 단위면적에 흐르는 총유수의 양인 유효 강수량(effective precipitation)으로 가늠해 볼 수 있다. 이 유효 강수량은 총강수량에서 증발산 작용(evapotranspiration)으로 빠져나가는 양을 제외한 것이다. 하지만 풍화의 기간은 풍화를 받는 기원지 지형의 사면의 경사와 반대로 관련되어 있다. 즉, 사면의 경사가 급하면 침식률이 높아지게 되고 이로 인해 물질이 풍화를 받는토양층준에 머물러 있는 시간을 줄이게 된다. 따라서 유역 분지에 배수량이 많고 낮은 사면의 경사(3) 899 velligneous rock fragments) 지각에는 화성암 중 심성이 화산암이나 화산쇄설암(응회암)보다는 훨씬 많이 존재하지만 퇴적물에는 화산암의 편(그림 6.28)이 더 많이 나타난다. 그 이유는 앞에서 살펴본 대로 퇴적물 입자 크