사암은 퇴적암에서도 굉장히 흔하고, 중요한 암석 중 하나입니다. 그래서 석회암에 이어 자세한 분류를 알아 볼건데, 다행히도 석회암에 비해 분류 방법이 복잡하지는 않습니다. 그런데 신기한건 사암의 분류를 판 구조 운동과도 연계하여 설명할 수 있다는 건데, 이는 포스팅의 마지막에 다루어 볼까 합니다.
1. 기질의 함량과 QFL의 함량에 따른 분류
사암을 이루는 주 입자 석영(Q, Quartz), 장석(F, feldspac), 암편(L, Lithics) 사이에 있는 기질(matrix)의 구성 퍼센트에 따라 1차로 구분 합니다. 기질의 함량이 전체의 0~15% 수준이면 아레나이트(Arenite), 15~75% 수준이면 와케(wacke), 기질이 75% 이상이면 이건 그냥 사암이 아니고 이암이라 분류해 버립니다. 여기서 석영(Q)는 말 그대로 석영이고, 장석(F)은 말 그대로 장석류 광물입니다. 다만 생소한놈이 암편(L)인데, 암편은 화성암, 퇴적암, 변성암 같은 기존 암석의 파편과 함께 화성 쇄설물을 총칭하는 아이쯤으로 생각하면 됩니다.
가. 아레나이트(Arenite)
여기서부터 삼항플롯(ternary plot)방법으로 구분합니다. 그래프에 사용하는 3가지 성분은 석영(Q), 장석(F), 암편(L)입니다.석영이 압도적으로 많은 경우 석영사암(Quartz arenite), 장석이 많으면 장석사암(Arkosic arenites), 암편이 많으면 암편사암(Lithic arenites)으로 구분합니다. 그 중간 쯤에 있는건 각각 subarkose(준장석사암)와 sulith-arenite(준암편사암)로 구분합니다. 여기서 석영 사암은 주로 해변과 같은 해안가의 모래들로 구성 됩니다. 또한 장석사암은 위 그래프처럼 사암을 구성하는 성분 중 장석이 많은 아이를, 암편 사암은 암편이 풍부하게 포함된 돌맹이를 의미합니다. 아래는 각각 해외 홈페이지 및 위키피디아에서 가져온 사진들입니다. 참고하세요.
나. 와케(Wacke)
국문으로 번역하면 잡사암으로 불리는 아이들입니다. 마찬가지 QFL diagram을 이용해 분류하고, 석영이 많으면 석영잡사암(Quartz wacke), 장석이 많으면 장석잡사암(feldspathic wacke 또는 feldspathic gray wacke), 암편이 많으면 암편잡사암(Lithic wacke)으로 구분합니다. 기질의 함량이 75%를 넘어가는 순간 사암이 아닌게 되 버리고 이암이라 부르게 됩니다. 기질의 함량이 좀 높다보니 색이 많이 어둡습니다.
2. QFL diagram과 판 구조운동
여기가 정말 재미있는 부분인데, 사암에 있는 Q와 F와 L의 함량을 가지고, 판구조 환경과 연계하여 생각해 볼 수 있다는 점입니다. 아래 그림부터 하나씩 살펴보겠습니다.
• Q : quartz, 석영을 의미합니다.
• F : feldspar, 장석입니다.
• L : lithic, 암편 또는 석질 입니다. 화성 쇄설물 기원 물질입니다.
• craton interior : 안정강괴(안정대륙 내부), 오랜시간 지각변동을 받지않은 곳입니다.
• transitional continental : 전이대륙대, 안전 강괴와 대륙융기 중간지점
• basement uplift : 대륙융기, 융기가 발생하는 지역
• recycled orogenic : 재순환된 조산대, 조산운동이 일어나는 지역(습곡산맥이 형성되는 섭입대)
• dissected arc : 개석된 호, 호상열도의 풍화
• transitional arc : 전이 호, 개석된 호와 미 개석된 호 중간
• undissected arc : 미 개석된 호, 호상열도
사암을 구성하는 Q와 F, 그리고 L 중에서 가장 풍화에 오래 견디는 것은 석영입니다. 따라서 오랜 시간이 지나면 장석류나 암편이 먼저 제거되고, 석영이 끝까지 남게 됩니다. 이런 내용을 바탕으로 위 그래프를 해석하면
- 안정강괴는 오랜시간 지각변동을 받지 않으며 풍화 침식에 상당한 시간 노출이 되었을 것입니다. 따라서 이 구역에 석영이 다량 포함된 사암이 많은 것입니다.
- L이 다량 포함된 경우는 호상열도와 상관 있는데, L(석질, 또는 암편)은 화성활동 기반 쇄설물질입니다. 따라서 활동중인 호상열도에는 이런 화산활동에 기반하여 형성된 쇄설물질로 만들어진 사암이 다량 존재할 가능성이 큽니다. 다만, 이 호상열도가 오랜시간이 흘러 풍화침식을 받아 dissected arc가 되는 과정에서 많은 석질(암편)들이 제거되면서 상대적으로 장석이나 석영의 함량이 증가하는 것입니다.
- Basement uplift와 같이 융기가 발생하는 지점은 화산활동과는 크게 관계가 없으니 L의 함량이 낮습니다. 하지만 지질활동 후 오랜시간이 지나며 안정 강괴 방향을 향하면 점점 장석이 풍화침식에 사라지고 사암 내에는 석영의 함량이 높아집니다.
아래 수 많은 그림들은, 이런 판 구조 활동이 발생하는 모식도를 QFL Diagram과 연계하여 같이 그려놓은 것입니다.
다음번 지질 관련 포스팅에서는 변성암에 대한 내용을 다루어 볼 까 합니다. 또한 저기 나온 삼항플롯(ternary plot)을 해석하는 방법은 지난 화성암 분류 때 소개하였습니다. 아래 포스팅을 참고하세요.
excel을 이용하여 화성함을 분류해보기(화성암의 IUGS 분류)
이번 포스팅 내용은 중, 고등학생들 보다는 대학 학부생들을 위한 포스팅이 될 것 같다. 하지만, 중, 고등학생들 중에서도 지구과학을 좀 더 심도있게 다루고자 하는 친구들이나, 특수목적고, 영
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