본 포스팅에서는 퇴적암에 대한 이야기를 좀 풀어볼 까 합니다. 알고보면 재미있는 지질학이라는 내용으로 퇴적 구조에 대해서는 다룬적이 있는데, 정작 퇴적작용이나 퇴적암에 대한 이야기는 한 적이 없더라구요. 이에 여기서는 퇴적물과 퇴적작용에 대한 내용을 다루고, 이후 퇴적암의 종류에 대하여 다루어 보겠습니다. 이후, 사암의 자세한 분류방법도 다루어 보겠습니다.
1. 퇴적물
퇴적물이라는것은 물이나 바람과 같은 것에 실려서 운반되는 돌부스러기를 총칭합니다. 이런 돌부스러기들은 입자의 크기나 모양, 기원 등 여러가지 방법으로 분류합니다.
가. 입자의 크기에 따른 분류
언젠가 부터 보니 지구과학1 교과서에도 입자의 크기에 따라 퇴적물을 정량적으로 구분하는 방법이 실려있는것을 보았습니다. 교과서에서는 구체적으로 언급하고 있지 않지만, 교과서에 나온 분류방법은 퇴적물의 입자 크기에 따라 파이 스케일이라는 개념을 사용해 입자를 분류합니다. 파이 스케일의 수학적 관계는
입니다. 식을 보시면 쉽게 아실 수 있을텐데, 1mm인 d0와 비교한 스케일을 씁니다. 이 파이스케일에 따라 입자의 크기를 분류하면, 아래 표와 같습니다.
그러니 결국 파이스케일이 작을수록 입자는 크고, 파이스케일이 클수록 입자는 작습니다. 그래서 입자가 큰 것에서 작은 것 순으로 나열하면 거력, 왕자갈..... 점토 순으로 나열됩니다.
입자의 크기 측정은 어떻게 할까?
덩어리가 큰 거력같은건 문제가 안되는데, 실트나 점토는 자로 재는게 불가능합니다. 말이 쉬워서 저정도 크기를 보인다 라고 되있지, 저정도면 진짜 고운 설탕보다도 작습니다. 저런건 직접 측정하는게 아니라 거름 채 같은걸 사용합니다. 요 거름채는 방충망 처럼 촘촘히 뚫린 여러 구멍이 있는데, 채마다 이 구멍의 크기가 다 다릅니다. 그래서 이 방충망 구멍을 통과하냐 못하냐, 어니까지 통과하냐를 가지고 사이즈를 구분합니다. 요 거름채를 시빙기라고 불렀던거 같은데 정확히 기억나질 않네요;;;
어찌되었든 어떤 입자가 모여 암석을 이루는지가 달라집니다. 파이스케일이 작은, 그러니까 입자가 큰 아이들은 각력암이나 역암이 되고, 모래정도의 작은 입자들은 사암이 되며, 이보다 더 작은 아이들은 이암이 됩니다.
** 아래 입자의 형태에 따른 분류는 고등학교 교육과정을 벗어나니 넘어가셔도 좋습니다**
나. 입자의 형태에 따른 분류
입자의 형태나 모양, 표면 조직을 기준으로 구체화 하기도 합니다. 이 때 사용하는 개념이 원마도나 구형도 등이 있습니다. 입자의 표면조직을 현미경으로 관찰함으로써 입자의 생성 과정, 기원등을 알 수 있다고 합니다.
원마도의 경우 모서리의 마모 정도를 판단하는데 사용하는 개념이라고 합니다. 이를 이용해 기원암, 운방 방식, 광물 성분, 풍화정도를 판단하는데 사용할 수 있다고 하는데, 표준 입자의 모양과 실제 입자를 비교하여 사용합니다. 표준입자의 모양은 sediment roundness chart 라고도 합니다.
원마도를 수치화 하는 과정과 표준입자의 모양을 판단하는데 사용하는 척도인 sediment roundness chart는 아래와 같습니다.
입자가 얼마나 구에 가까운지는 구형도로 판단합니다. 이 때 입자의 장축, 중간축, 단축의 길이 비를 이용하고, 스니드와 포크가 제안한 최대 구형도를 활용하는데, 입자와 동일한 체적을 가진 구체의 투영면적과 입자의 최대 투영면적의 비로 나누면 됩니다. 아래 내용은 이에 관한 것입니다.
다. 입자 기원에 따른 분류
입자 기원에 따른 분류는 꾀나 중요한 요소입니다.
- 쇄설성 입자 : 다른 기존의 암석이 부스러지고 그 돌부스러기들이 여기에 해당합니다.
- 화학적 기원 입자 : 유체로부터 직접 침전되는 경우가 여기에 해당합니다.
- 생화학적 입자 : 유기물(생물)의 생명활동과 연관된 것입니다. 동식물의 똥, 조개 껍데기 등이 여기에 해당합니다.
- 화산 쇄설성 입자 : 화산활동과 관련된 입자들입니다.
2. 퇴적작용
퇴적작용은 퇴적입자가 암석이 되는 과정을 말합니다. 이런 암석화 작용을 속성작용이라고 하는데, 속성 작용에는 크게 다져짐작용(다짐작용, compaction), 교결작용(cementation)이 있습니다.
가. 다짐작용(compaction)
다짐작용은 퇴적물 입자가 쌓여갈 수록 기존에 쌓인 입자들이 위에 새로이 쌓인 퇴적물에 의한 압력에 의해 조직이 치밀해 지는 작용을 말합니다. 그리고 여기서 입자와 입자사이 공간을 공극이라고 하는데, 다짐작용이 지속되면 될수록 이 공극은 점점 작아지게 됩니다. 공극이 작아지며, 공극사이에 있는 물인 공극수는 자연히 밖으로 빠져나가게 되구요.
사실 위 그림이 굉장히 중요한 그림입니다. 다짐작용이 계속 진행되려면 위에 새로운 퇴적물질이 쌓여 입자의 조직이 치밀해 져야 합니다. 그럴려면 계속 새로운 입자가 쌓여야 합니다. 자연히 가장 바닥의 퇴적물일수록 조직이 치밀해 있고, 위로 올라갈 수록 조직이 헝글어집니다. 이 부분은 학생들이 많이 간과하는 부분인데, 매우 중요한 부분이니 잘 알아두어야 합니다.
나. 교결작용(cementation)
단순히 다져짐작용 만으로 퇴적물들이 단단하게 붙어 굳기는 어렵습니다. 교결작용이라는것이 반드시 필요한데, 교결작용은 입자와 입자사이 공극에 존재하는 공극수에서 교결물의 침전에 의해 발생합니다. 여기서 교는 한자로 아교 교자를 결은 맺을 결자를 사용, 쉽게말해 풀로 붙인다는 의미입니다. 어찌되었든, 입자와 입자사이의 공극수에서 교결물이 침전하며, 일종의 광물질로 성장하는데, 이 과정을 통해 공극수는 빠져나가고 동시에 공극이 좁아지며 입자와 입자가 단단하게 붙게 됩니다. 이때 교결물에는 규산화 광물, 방해석, 산화철 등이 있습니다. 교결작용을 통해 입자와 입자는 단단하게 결합되며 비로서 퇴적암이라는 형태의 암석이 될 수 있는 것입니다.
다음 지질 포스팅에서는 퇴적암의 종류에 대하여 다루어 보겠습니다.
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