1.지층의 기록
1)퇴적암의 흔적
물결처럼 보이는 무늬가 있는 암석을 보면 물이 흐르는 것 같은 느낌을 받는다.
이처럼 지표에서 관찰되는 퇴적암에는 과거 생성 환경에 따라 서로 다른 특징을 보이며, 이를 통해 과거 지구 환경에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있습니다.
이들이 생성되는 과정에서 과거 환경에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있습니다.
이들이 생성되는 과정에서 과거 환경이 어떻게 기록되는 것일까?
퇴적물은 부서진 암석 조각이나 물속에 녹아 있던 화학 성분, 생명체의 유해등으로 이루어져 있습니다.
유수나 바람 등으로 운반되거나 물속에서 떠다닌 퇴적물은 유속이 느려지면 침전되면서 쌓이게 됩니다.
퇴족물이 쌓이는 과정에서 아래쪽에 쌓인 퇴적물은 위쪽에 쌓인 퇴적물의 무게에 의해 눌리면서 입자 사이의 공간이 줄어듭니다.
이후 물속에 녹아 있는 물질들이 침전되어 입자 사이에 남아 있던 공간을 메우고, 시간이 지나면서 서서히 굳어지며 퇴적암이 생성됩니다.
이때 퇴적물이 쌓이는 과정에서 입자의 크기와 색깔에 따라 다양한 두께의 줄무늬를 만드는데, 이를 층리라고 합니다.
퇴적암은 생성 과정에 따라 다양한 퇴적 구조가 만들어집니다.
특히 퇴적물이 쌓이는 환경이 어떤 곳인가에 따라 퇴적 구조가 달라지므로 퇴적 구조를 통하여 퇴적 환경을 추정 할 수 있습니다.
퇴적암이 만들어지는 퇴적 환경은 위치에 따라 육상 환경, 연안 환경, 해양 환경으로 나누어집니다.
육상환경은 육지에서 만들어지는 환경입니다.
육지에서는 주로 침식이 일어나지만, 일부 지대가 낮은 곳에서는 퇴적이 일어납니다.
육상환경에는 선상징, 강바닥, 호수, 사막, 빙하 등이 있습니다.
육상환경에는 쇄설성 퇴적암이 많이 분포합니다.
선상지는 경사가 급한 계곡이 평탄한 지역과 만날 때 다양한 크기의 퇴적물들이 아래로 내려가면서 점점 유속이 느려져 퇴적되는 지형입니다.
연안 환경은 육상 환경과 해양 환경이 만나는 곳에서 만들어지는 환경입니다.
강의 하구와 바다가 만나는 삼각주나 해안가에서 만들어지는 모래톱 등이 있습니다.
삼각주는 강에서 바다로 이동하면서 바다쪽에 가까워지면서 유속이 느려져 퇴적되는 지형입니다.(선상지와 다르게 입자가 작은 물질이 퇴적되어 있습니다.)
해양 환경은 바다 밑에서 만들어지는 환경으로 탄산염 환경, 대륙봉, 대륙사면, 대륙대, 심해 평원이 있습니다.
2)퇴적암의 종류와 구조
| 쇄설성 | 역암(2mm이상) | 사암 | 셰일(1/16mm이하) | 응회암 | 화산재,화산력 | 화산암괴,화산탄 |
| 자갈 | 모래 | 진흙 | ||||
| 화학성 | 석회암 | 처트 | <-화학적 침전물 | 석고 | 암염 | <-잔류,증발,건조 |
| CaCO3 | SiO2 | NaCl | ||||
| 유기성 | 석회암 | 석탄 | 처트 | |||
| 조개 껍질 | 식물 | 규질 |
다양한 퇴적 구조(지층의 역전 여부)
퇴적 환경에 따라 퇴적된느 물질의 종류 및 퇴적되는 모양에 차이가 생깁니다.
특히 지층에 나타나는 독특한 퇴적 구조는 생성 환경과 과정을 알려주는 중요한 지표입니다.
퇴적 구조는 지층의 퇴적 환경을 알려줄 뿐만 아니라, 지층의 역전을 판단하는 좋은 기준이 됩니다.
연흔: 잔물결이나 유동하는 물의 작용이 물 밑 표면에 미치면 물결 자국이 새겨지는데, 이렇게 만들어진 퇴적구조를 연흔이라고 합니다.
연흔이 발견된 퇴적암은 얕은 강이나 바다속에서 형성되었음을 알 수 있습니다.
점이층리: 퇴적물이 부유했다가 침전될 때 큰입자가 먼저 가라앉고 작은 입자가 큰 입자 위에 쌓일 때 만들어지는 퇴적 구조입니다.
저탁류에 의해 퇴적물이 대륙 사면을 따라 흘러내려 사면의 하부나 대륙대에 쌓일 때 나타납니다.
사층리: 사층리는 모래나 실트로 만들어지는 지층에서 볼 수 있는 평행하지 않은 구조로, 물이나 바람의 유동 방향과 수심이 얕은 물 밑이나 사막의 사구, 삼각주 퇴적 환경임을 알 수 있습니다.
건열: 얕은 물 밑에 쌓인 점토와 같은 퇴적물이 수면 위에 노출되어 건조되면 수분이 증발하여 퇴적물이 수축되면서 갈라진 것입니다.
주로 셰일층에서 잘 발달합니다.
3)지질구조
지구 내부에서 발생하는 힘에 의해 일어나는 지각 변동으로 지층은 다양한 형태로 변형됩니다.
이에 따라 지층은 휘어지기도 하고 끊어지기도 하면서 특징적인 지질 구조를 나타내게 됩니다.
지질 구조가 변형되는 정도는 지층에 작용하는 장력이나 횡압력 같은 힘의 종류와 변형이 일어자는 깊이나 온도 등에 따라서도 달라집니다.
또한, 같은 종류의 힘을 받는 경우에도 암석의 종류가 다르면 지질 구조가 달라질 수 있습니다.
따라서 지질구조를 통해 과거에 어떠한 지각 변동이 있었는지를 파악할 수 있습니다.
지질 구조로 과거에 일어났던 지각 변동을 어떻게 알아낼 수 있을까?
습곡:수평으로 퇴적된 지층이 횡압력을 받아 휘어진 구조를 습곡이라고 합니다.
습곡에 지층이 블록하게 휘어진 부분을 배사, 아래로 들어간 부분을 향사라고합니다.
습곡은 암석이 끊어지거나 부서지는 것이 없이 모양만 변하는 것이므로 고온-고압의 땅속 깊은 곳에서 주로 만들어집니다.
단층: 암석 중에 생긴 틈을 경계로 양쪽의 암반이 상대적으로 이동하여 어긋난 구조를 단층이라고 합니다.
단층면을 경계로 위쪽의 암반을 상반, 아래쪽의 암반을 하반이라고합니다.
지각에 장력이 작용하면 상반이 아래쪽으로 이동한 정단층이, 횡압력이 작용하면 상반이 위쪽으로 이동한 역단층이 만들어 집니다.
단층이 일어나면 수직적인 이동이 발생하기 때문에 절벽이 만들어지기도 하고, 단층면을 따라 진징 발생하기도 합니다.
절리:암석 내에 존재하는 틈이나 균열을 절리라고 하는데, 갈라진 면을 경계로 이동이 없습니다.
주상절리는 지표 아래에서 용암이 급격히 냉각 수축할 때 주로 육각기둥 모양으로 형성되며, 현우암과 같은 화산암에서 잘 나타납니다.
판상절리는 주로 지하 깊은 곳에서 만들어진 심성암에서 잘 나타납니다.
심성암 위에 놓였던 암석들이 풍화와 침식으로 제거되면 암석에 가해지던 외부 압력의 감소로 인해 압력 면의 수평 방향으로 틈이 생기는 것입니다.
관입과 포획: 검은색 무늬는 마그마가 주위 암석을 뚫고 들어가 생성된 암맥입니다.
이와 같이 마그마가 기존의 암석을 관입하여 식으면 관입암이 생성됩니다.
마그마가 관입할 때 기존에 존재하던 암석의 조각이 마그마 속으로 떨어져 포획된 암석입니다.
지층에서 관입을 당하거나 포획된 암석이 발견되는 경우 기존의 지층이 더 오래된 것 입니다.
부정합: 두개 이상의 지층이 퇴적의 중단 없이 연속적으로 쌓여 시간의 공백이 없는 지층의 관계를 정합이라고 합니다.
그러나 지표에 노출된 지층이나 암석은 퇴적 작용이 중단되고 풍화와 침식을 받으면 일부가 깎여 나갑니다.
이후 지층이 침강하여 침식을 받은 지표면 위에 새로운 지층이 쌓이게 되면 상하 지층의 경계면에는 큰 시간적인 공백이 생기는데, 이 관계를 부정합이라고 합니다.
--->지루: 융기된 부분(상대적으로)/ 산악지역을 형성하여 분지에 쌓이는 퇴적물 공급지
지구: 침강된 부분(상대적으로)/ 긴 골짜기를 이루는 경우가 많음
평행 부정합: 나란하면 / 조륙운동-->융기, 침강
경사 부정합: 나란하지 않으면 / 조산운동
난정합: 화성암(심성암), 변성암 / 관입
4)지층의 생성 순서를 결정하는 법칙들
모든 퇴적암은 퇴적물이 아래에서 부터 순서대로 쌓여 형성되는 것입니다.
따라서 외부 원인에 의한 지층의 역전이 없었다면 하부에 있는 지층은 상부에 놓인 지층보다 오래된 것이라는 것을 알수 있습니다.
이를 지층 누중의 법칙이라고합니다.
한편, 호수나 바다 밑에 퇴적물이 쌓이는 경우에는 중력의 영향을 받아 거의 수평으로 쌓입니다.
이처럼 퇴적물이 수평으로 쌓이는 것을 수평 퇴적의 법칙이라고 합니다.
따라서 퇴적암으로 이루어진 지층이 심하게 경사져 있거나 습곡 등이 관찰되면 퇴적암이 생성된 이후 어떤 힘이 작용했다고 볼 수 있습니다.
퇴적암에서 화석이 관찰되는 경우에는 하부 지층에서 상부 지층으로 갈수록 진화된 생물의 화석이 존재합니다.
퇴적된 시기가 다른 상하 지층에서 화석 생물군이 달리지는 것을 동물군 천이의 법칙이라고 합니다.
이법칙을 이용하면 연속한 지층의 상하 관게를 판단할 수 있으며, 거로 멀리 떨어져 있는 지층의 선후 관게를 알수 있습니다.
마그마가 주위 암석을 관입하여 관입암이 생성될 때 관입한 암석이 관입을 당한 암석보다 나중에 생성된 것입니다.
이러한 암석의 긴 시간적 관계를 관입의 법칙이라고 합니다.
마그마가 관입할 때 주위의 암석이 포획된 경우에 포획된암석 조각은 암석 자체보다 더 오래되었다는 것을 알 수 있습니다.
한편, 부정합면을 경계로 형성된 상하 두 지층 사이에 큰 시간의 간견이 존재하는데, 이를 부정합의 법칙이라고 합니다.
부정합에서 부정합면을 기준으로 상하 두 지층은 구성 암석의 종유와 지질 구조에 큰 차이가 있으며, 발견되는 화석의 종류가 달라지기도 합니다.
이러한 특징 때문에 부정합은 지질 시대를 구분하는데 중요한 기준이 됩니다.
과학자들은 현재 일어나는 지질학적 현상들과 지층에 남아 있는 흔적들을 관찰하여 지구 역사를 해석하는 기본적인 법칙을 밝혀냈습니다.
이처럼 지층의 순서를 결정하는 데 이용하는 법칙을 지사 법칙이라고합니다.
지사 법칙을 통해 지층에 남겨진 기록을 해석하고 지층의 생성 순서를 결정 할 수 있습니다.
그러나 이러한 방법이 지구 역사의 몇년간의 기록인지를 정확하게 알려주지 않습니다.
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