퇴적암의 물리적 특성

퇴적암의 물리적 특성

그림 5.47 빙교란 구조(cryoturbation structure), 이 구조는 네덜란드의 Bosscherheide에 분포한 최후기 방기의 하성 퇴적물에 발달한 교란 구조로 Younger Dryas Stadial 때 생성된 것으로 여겨진 (Love and Walker, 1997).
해 일어난 것으로 해석한다. 퇴적 동시성 변형 구조를 지진 활동과 연관시켜 해석하는 경우에는 변형 구조가 주요 단층대를 따라 발달해 있거나 변형 구조의 산출 빈도와 변형 정도가 단층대에 가까울수록 증가를 하는 경향 그리고 변형 구조가 수 km에 걸쳐 상하에 전혀 변형을 받지 않는 지층들 사이에 끼어서 나타날 경우 및 화산 활동과 연관되는 등의 관찰 사항으로 뒷받침될 수 있다.(Alem, | 1975: Anand and Jain, 1987: Scott and Price. 1988). 지진이 일어나면 다양한 종류의 변형 구조와 사면을 따른 슬럼프와 같은 질량류 퇴적물이 형성된다. 퇴적물의 변형 작용은 지진이 일어날 때 퇴적물에 함유된 물의 양에 따라 다르며 퇴적물의 반고 화가 일어난 경우에는 쇄성 변형 (brittle deformation)으로 균열이 많이 생성된다. 군엘은 대체

이밖에도 퇴적 동시성 변형 구조는 하주 변 지역(periglacial area)에 쌓인 퇴적층에서도 자주 관찰된다. 이러한 환경에 발달하는 퇴적 동시성 변형 구조는 위에서 설명한 퇴적 동시성의 퇴적 구조와 매우 유사하게 관찰된다. 그러나 변형 구조의 생성 기작이 전혀 다르므로 이에 대하여 살펴보기로 하자. 빙하 주변 지역에서 관찰되는 퇴적 동시성 변형 구조(그림 5.47)는빙교란 구조(cryoturbation structure)라고 부르는데, 이 구조는 영구 동토층(pemafrost) 위에 놓인 지층 이를 활성층(active layer)이라고 하며, 여름에는 녹고 겨울에는 한다.]에 들어있는 공극수가 결빙되어 공급 압의 증가로 만들어지는 것으로 알려져 있다. 외형적으로는 convolute 엽 층리 구조의 간격이 불규칙하거나 균질하지 않게 나타나는 것처럼 보이지만 자세히 관찰하면 어떠한 규칙성을 가지고 발달한 것이다. 빙하 주변 지역에 발달하는 방교란 구조는 다음 세 가지 기작에 의하여 형성되는 것으로 알려진다. (1) 활성층이 결빙 상태에서 해방될 경우 상부와 하부의 퇴적물의 밀도가 역전되기 때문이다. 즉, 활성층이 녹을 대 불균질 하게 녹아 유동성이 있는 물로 채워진 퇴적물의 포켓이나 층준이 형성되면 퇴적물은 액화되어 아직 덜 녹은 상부 퇴적물로 관입을 하면 밀도가 크고 물기가 적은 퇴적물이 아래로 가라앉으면서 형성된다. (2) 정수압(cryolitydrostatice pressure)이 생성되어 물질의 이동이 일어나 형성되는 경우로, 매년 가을에 활성층이 지표로부터 얼어가는 전편(freezing front)이 활성층 하부의 영구동토층면으로 점차 내려가는데 아직 얼지 않은 활성층의 하부 퇴적물이 위로는 결방된 지표층과 아래에는 영구동토층의 사이에 위치하며, 이 층은 점차 공급 압이 높아지게 된다. 이에 따라 이곳의 퇴적층이 액화되면서 퇴적층의 변형 작용이 일어난다. (3) 퇴적층의 조성이 다른 경우 결빙 정도의 차이가 있으므로, 차별 서릿발 작용(ainerential frost heave)으로 변형 작용이 일어나는 경우이다. 즉, 조립질 되적물과 세립질 퇴적물이 서로 충을 이루고 쌓여있는 경우 세립질 퇴적물에 들어있는 물의 방점이 낮기에 서릿발 작용은 세립질 퇴적물보다는 조립질 퇴적물에서 더 빠르게 일어난다. 이에 따라 지반이 걸빙될 경우 조립질 퇴적물과 세립질 퇴적물 사이에는 서로 다른 압력이 작용 하이 압력의 차이로 되식물의 변형이 일어난다. 최근 들어 지진 활동에 의해 생성된 지진성 변형 구조에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이는 지진성 지진 재해에 대한 관심이 높아졌기 때문이다. 다양한 퇴적 동시성 변형 구조가 수평층을 따라 넓은 지역에 걸쳐 발달해 있는 경우에는 지진이 일어났을 때 지층 내 공극 압의 증가로 지층에 수직 또는 거의 수직으로 발달하며, 각 균열은 서로 고각(高A)으로 교차를 하거나 가지를 치기도 한다(그림 5.48), 균열은 철산화물의 용발에 의해 주변의 퇴적물과 색으로 구별된다. 또한 균열은 하부로 갈수록 폭이 좁아지면서 사라진다. 이 균열은 변형에 의한 균열(stris fracetire)로서 퇴적물의 상단부에서는 수평적인 인장 압력(tensile stres)으로 발달한(Matsuda, 2000;Shiki and Yamazaki, 1996; Rosset and Samtos, 2003), 퇴적물의 고화가 덜 되어 물의 함수량이 높은 경우는 상부에 놓인 퇴적물과의 밀도의 역전 현상으로 상부 퇴적물이 짐으로 하중을 가하면 하부의 퇴적물이 상부 퇴적물 위치로 이동을 하면서 간격이 불규칙하게 발달하는 연성 변형(ductilereformation)으로 convolute 습곡이 형성된다. 또한 높은 밀도를 가지는 상부 퇴적물이 낮은 밀도

가지는 하위의 퇴적층으로 가라앉으면서 베개와 같은 변형 구조(pillow-like structure)와 소시지 같은 형태의 구조도 형성된다. 이외에도 앞에서 설명한 바와 같이 퇴적물이 액화(liquidization)된 상태로 변형이 일어나기도 한다. 액화 변형은 모래맥(sand dyke)과 비슷한 모래의 관입이 나타난다. 퇴적 동시성 변형 작용을 받아 변형된 지층과 퇴적물이 암 석화된 후 구조 작용을 받아 변형된 지층 사이의 구별은 가끔 어려울 때가 있으나 퇴적 동시성 변형 작용을 받은 증거로는 변형된 지층 의상 · 하부에 있는 주된 지층들은 변형을 받지 않은 것으로 구분할 수 있다. 심이 반심 해 상부 (upper bathayl)에 해당하는 대륙 연변 부의 퇴적물에 발달하는 같은 방향으로 차례로 배열된 en echelon 맥(vein), convolute 염 층리, 지층 내 각력(intraformational brocia), 상·그림 5.48 지진 활동에 의하여 생성된 쇄성 변형 작용 구조(borme delormation structurel 브라질의 상부 백악기 에스 아리 퇴적물에 발달한 밝은 색의 균열은 철의 환원으로 생성된 것으로 (A)는 단면에서 거의 수적인 균열을 나타내며, (B)는 평면에서 본 균열이다(Rossell and Santos, 2003). 하의 지층과 정합적으로 균질화된 층(concordant homogenization interval), 상 · 하의 지층과 접촉 관계를 가지는 각력과 균질화된 충(disconcordant breccia and homogenized one) 등과 는 퇴적 동시성 퇴적 구조는 이전에는 다짐 작용과 관련된 탈수 작용 그리고 이에 따른 물리적 인용에 의하여 생성된다고 해석되어 왔다. 하지만 최근에는 이러한 퇴적 환경에 쌓인 퇴적물에 되는 퇴적 동시성 변형 구조는 이 퇴적물에 함유된 가스하이드레이트(gas hydrate 또는 clabinate그림 5.49 일반 구조(moned structure), 태백산 분지의 중기 오르도비스기 영흥(강원도 자국(足, track)과 연속적인 자국 (trail) 등의 생물기원 구조를 흔적 화석 (REMIEG. mice fossil) 또류를 한다.

불안정성에 기인한다고 해석되고 있다(Kemnet and Fackler Adams, 2000). 가스하이드레이트란 적물 내 유기물이 해저에 얕게 매몰되는 동안 유기물이 부패하면서 발생하는 메탄, 또는 매우 깊은 매몰 조건에서 열성숙과정을 거쳐 생성된 메탄이 비교적 해저 얕은 곳으로 이동하면서 낮은 온도와 높은 압력 하에서 퇴적물 내 공극수가 결빙된 얼음 내에 포획()되어 생성된 물체이다. 이러한 가스하이드레이트(메탄하이드레이트)는 메탄의 생성과 온도, 압력의 조건이 갖추어진 대륙 연변 부와 영구 동토지대에서 생성되는 것으로 알려지고 있다. 이 가스하이드레이트는 온도와 압력 조건이 약간만 변하여도 이들의 안정성에 영향을 받아 불안정해지며 얼음이 녹아 메탄과 물로 해리된다. 퇴적물에서 가스하이드레이트의 안정 영역은 얕은 매몰 조건에서의 지온 상승을 일으키는 저층수의 온난화, 피압(confining pressure)의 증가와 매몰로 지온()의 상승을 일으키는 퇴적물의 누적 퇴적작용, 그리고 피압(의 변화를 일으키는 해수면의 변화나 해저면의 질량류 활동에 의하여 변형된다. 가스하이드레이트의 안정 영역이 바뀌면 가스하이드레이트에 붙잡혀 있는 많은 양의 메탄가스와 물이 해리되어 지층 내 과압력(overpressure) 현상을 일으키고 메탄가스와 물의 흐름을 야기한다. 이에 따라 가스하이드레이트가 함유되어 있던 층준에서는 퇴적물 변형 작용이 일어나 되적 동시성 변형 구조가 생성될 수 있다.

한편, 퇴적 동시성 변형 구조를 이용하여 퇴적 환경을 알아보려는 시도가 있었다. 그러나 이와 같은 변형 구조를 일으키는 수력학적인 메커니즘이 어느 한 퇴적 환경에 국한되지 않고 여러 퇴적 환경에서 일어날 수 있으므로 이러한 시도는 적합하지 않다. 퇴적 동시성 변형 구조의 가치는 이러한 구조가 생성될 수 있는 수력학적인 조건을 알려주며, 고수류의 해석과 고기후와 고기 지진의 발생을 해석하는 데 도움을 준다.
 생혼 화석(生化石, ichnofossil)이라고 한다. 흔적 화석은 몸체 화석과 마찬가지로 형태학적 분생물이 파놓은 굴에 퇴적물이 채워지면 주변의 원래 퇴적물과는 다른 조직이 나타나게 되며, 그리하여 생긴 구조를 얼룩(반점) 구조(motled structure, 그림 5.49)라고 한다. 또한 이 구조는 생물제들이 퇴적물 사이를 지나가는 통로에 퇴적물의 조직을 변화시켜 형성되거나 이들 통로를 따라 상부의 물이 스며들어 화학적인 조건(예 : 환원 환경에서 산화 환경으로)이 바뀌면서도 만들어진다. 생물체가 퇴적물을 헤집고 다니는 작용을 생교란작용(生作用, bioturbeation)이라고 한다. 생물세가 퇴적물 내로 헤집고 다니는 정도가 심해지면 퇴적물들은 점차 섞이게 되어 군질화되며 이로 말미암아 퇴적 당시에 생성되었던 퇴적 구조들은 모두 파괴된다. 따라서 퇴적 구조가 잘 관찰되지 않고 군질하면서 괴상으로 나타나는 암상은 일단 생교란작용을 받은 것으로 의심하여 볼 수도 있다. 흔적 화석은 실트와 모래 퇴적물에 잘 보존되어 있다. 흔적 화석을 기재하는 여러 가지 용어는 그림 5.50에 나타나 있다. 흔적 화석은 그 구조가 모래 퇴적물의 상부 표면(exogenetic)에 나타나 있는가 아니면 퇴적층 내(endogenetic)에 생성되어 있는가로 구별할 수 있다. 그러나 생물체는 모환형동물, 연제동물, 갑각류와 곤충 등의 많은 저서 생물체는 먹이를 구하거나 생명의 위험을 느끼 피하 거나 설 곳을 찾아서 퇴적물을 헤집고 다닌다. 퇴적물에 굴을 파고 사는 생물체는 수없이 많으며, 이들의 생명 활동은 다양한 퇴적 환경에서 중요한 역할을 한다. 퇴적물이 쌓인 후 퇴적층이 생물의 활동에 의해 교란받을 때에 생성된 퇴적 구조를 생물기원 구조(biogenie structure)라고 한다. 물론 스트로마톨라이트(그림 12.23)와 같은 퇴적물도 시아노박테리아에 의해 생성되는 생물기원의 되적 구조이지만 스트로마 라이트는 여기에서 다루는 생물기원 구조와는 생성 원인이 매우 다르기 때문에 포함시키지 않았다. 적물 속을 궁진한 자국(burrow), 퇴적면에 생긴 불연속적인