퇴적암 2 - 퇴적암의 종류

지난 포스팅에서 퇴적작용과 퇴적물에 대한 내용을 포스팅 하였습니다.

퇴적암 1 - 퇴적물과 퇴적작용

이번 포스팅에서는 이렇게 만들어진 퇴적암의 종류와 특징에 대해 다루어 볼 예정입니다. 그리고 사암의 경우에는 다음 포스팅에서 좀 더 자세하게 다루어 보겠습니다.

퇴적암은 퇴적물질의 기원이 무엇이냐에 따라 크게 쇄설성 퇴적암, 화학적 퇴적암, 유기적 퇴적암으로 구분합니다. 여기서 쇄설성 퇴적암은 말 그대로 돌부스러기가 모여서 만들어진 놈들이고, 화학적 퇴적암은 물에서의 침전 과정으로, 유기적 퇴적암은 생명 활동과 관련된 것으로 만들어진 암석을 말합니다. 쇄설성 퇴적암부터 하나씩 짚어보도록 하겠습니다.

  1. 쇄설성 퇴적암

말 그대로 작은 돌부스러기들이 모여 만들어진 퇴적암입니다. 종류도, 생성과정도 너무 다양하여 여기다 모두 언급하기에는 양이 너무 많아, 대표적인 아이들 몇 가지만 우선 다루어 보고, 정말 중요한 녀석들은 추후 좀 더 상세히 다루어 볼 예정입니다. 우선 퇴적물질은 지난 포스팅에서도 다룬것 처럼, 입자 크기를 기준으로 파이스케일이라는 수학적 도구를 사용하여 분류합니다. 이렇게 분류하면 아래 식과 표와 같이 분류할 수 있습니다.

가장 입자가 큰 각력암 또는 역암부터 이암까지 분류합니다. 하나씩 보도록 하겠습니다.

가. 각력암

입자의 크기가 4mm 이상인 돌덩이가 있고, 이 아이들이 둥글둥글하지 않으며 각진 상태로 존재하는 암석을 각력암이라고 합니다. 4mm 이상의 돌과 돌사이에는 기질(matrix)와, 기질 사이에는 다시 교결물질(cement)들이 혼재해 있는데, 기질(matrix)는 진흙과 같이 매우 미세한 입자들이고, 교결물질은 물에서 침전된 규산염물질, 탄산염물질등으로, 입자와 입자를 단단히 붙여주는 아이들입니다. 쉽게말해 기질은 떠내려온 입자들, 교결물질은 퇴적암 형성과정 중 공극수에서 침전된 입자들입니다.

위 그림을 보면 기질과 교결물질을 좀 더 쉽게 알 수 있을 것 같습니다. grain은 메인 입자, cement는 기질과 입자 사이에서 성장한 침전물질, matrix(기질)은 입자 사이에 채워진 돌부스러기, pore는 공극입니다. matrix가 특히 눈에 쉽게 띄는 아이들이 각력암과 역암입니다.

 

어쨌든 맨 위의 각력암 사진을 보시면 알 수 있듯, 입자들이 매우 각졌고, 크기도 지멋대로입니다. 이렇게 각진아이들은 원마도가 좋지 못하다고 이야기 하며, 크기도 지멋대로이면 분급이 불량하다고 이야기 합니다. 보통 이런 입자들이 모여있다는건, 기원지로부터 멀리 운반되지도 못했을 때 나타납니다. 육상환경에서 짧은 거리를 이동하였을 때 나타날 가능성이 높습니다.

위 사진은 영월 현장답사를 갔을 때 촬영한 사진입니다. 정확한건 전문가 진단을 받아야 하겠지만, 각력암으로 보이네요.

나. 역암

각력암보다는 분급과 원마도가 양호합니다. 쉽게 말해 더 둥글둥글하고, 입자크기도 더 고른 아이들입니다. 이정도쯤 되려면 각력암을 이루는 입자보다 풍화침식을 더 많이 받아야 하기 때문에, 각력암의 입자보다 더 먼거리를 이동하여 쌓여야 합니다. 각력암과 마찬가지로 입자사이는 기질(matrix)과 교결물질(cement)이 들어가 있습니다. 생성환경도 각력암과 유사하게 육상에서 많이들 만들어진다고 합니다.

위 사진은 강원도 영월 요봉층 부정합에서 보이는 역암(왼쪽)과 사암(오른쪽)입니다. 역암의 일부 알갱이가 빠져 나와있는게 보입니다. 오른쪽 사암은 아래 글에서 다루겠습니다.

다. 사암

0.1~1mm 정도로 작은 모래입자들이 쌓여 만들어진 퇴적암으로, 퇴적암 중에서는 셰일 다음으로 흔한 비교적 매우 흔한 암석 중 하나입니다. 육상이나 얕은 해상에서 모두 생성이 가능하며, 주로 석영알갱이로 되어있지만, 장석이나, 기질 등 다른 물질이 더 많이 포함된 사암도 있습니다. 이렇게 사암 내에 어떤 입자가 많이 들어있는지에 따라 사암을 또 자세하게 세분하는데, 이에 대한 내용은 다음번에 다루겠습니다.

사암도 역암이나 각력암처럼 주요입자 사이에 기질(matrix)가 들어가 있습니다. 하여 기질이 얼마나 포함되어있는지, 진짜 모래알갱이는 얼마만큼인지에 따라 보이는 색도 다양합니다. 중요한건, 모래입자나 장석이 많이 포함되어있어야 하며, 입자가 엄청 작지는 않기 때문에 만졌을 때 까끌까끌한 무언가가 느껴져야 합니다. 

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라. 이암과 셰일

이암은 0.016~0.004mm 수준의 매우 작은 진흙입자가 쌓여 만들어진 암석입니다. 굉장히 고운 입자들이 쌓여 만들어져야 하는 암석인데, 이런 작은 입자들이 물에서 흘러내려가지 않고 안정적으로 쌓이려면 유속이 매우 느린 환경에서나 가능합니다. 필트에서 이암을 만져보면, 사암과는 달리 까끌까끌함이 느껴지지 않습니다. 위 그림은 해외 홈페이지에서 가져온 것인데, 사암과 이암을 구분하기 딱 좋습니다.

셰일은 이암과 많은 부분에서 유사합니다. 다만 차이점은 이암의 경우 위 그림처럼 층리가 보이지 않고, 셰일은 층리가 보인다는 점입니다. 그외에 입자크기라던가 종류 등등은 유사점이 굉장히 많습니다.

마. 응회암

화산폭발에 의해 발생한 화산재가 쌓여 만들어진 암석을 총칭합니다. 우리나라에서는 제주도에서 흔하게 볼 수 있는 암석이기도 합니다.

  2. 화학적 퇴적암과 유기적 퇴적암

화학적 퇴적암과 유기적 퇴적암은 유사점이 많습니다. 다만 차이점은 생명활동에 의한 것인가, 또는 유체에서 직접 침전되었는가의 차이 정도를 생각해 볼 수 있습니다. 그래서 화학적 퇴적암과 유기적 퇴적암(생물학적 퇴적암)은 따로 분류하지 않고 함께 볼 예정입니다. 이런 화학적 퇴적암이나 유기적 퇴적암에서 가장 흔하고, 또 가장 중요한게 석회암입니다. 그래서 석회암부터 알아보겠습니다.

가. 석회암

<석회암>

화학적, 유기적 퇴적암에서 가장 흔하고 중요하며, 엄청나게 많이 보이는 돌맹이입니다. 탄산염 물질이 쌓여 만들어지는 아이이며, 잘 알려져 있듯 주요 성분은 CaCO₃입니다. 주로 따뜻한 바다환경과 같이 탄산염물질이 많이 녹아있고, 침전도 활발한 곳에서 잘 만들어 집니다. 심지어 생명체들이 지들 껍데기 만드는데 이걸 또 가져다 쓰기 때문에, 생명활동에의한 석회암도 많이 만들어집니다. 다만 평균적으로 해수 수심 4500m 이상에서는 석회암이 만들어질 수 없습니다. 이 깊이를 탄산염보상심도(CCD)라고 하는데, 이거보다 깊은 곳에서는 침전속도보다 녹는속도가 더 빨라 화학적으로 탄산염 물질이 보전되기 어렵습니다.

 

석회암은 종류도 색깔도 굉장히 다양하여 대표적인 몇가지 암석만 보이겠습니다.

<석회암>

 

석회암은 기본적으로 화학식은 CaCO₃입니다. 그런데 매우 흔한 확률로, 해저에서 Ca와 이온상태의 Mg가 치환하여, (Ca,Mg)CO₃의 형태로 나타나기도 합니다. Mg가 100% 치환될수도 있고, 적당히 치환될 수도 있는데, 이렇게 Mg가 치환되여 형성된 광물을 백운석(dolomite)이라 하고, 이론 백운석이 모여 만들어진 암석을 백운암(dolomite)라고 부릅니다.

요 돌로스톤도 색이 굉장히 다양하다 합니다. 위 색은 다소 어두운 돌로스톤(백운암)인데, 밝은 돌로스톤도 굉장히 많습니다.

나.  처트

엄청 유명한 아이는 아니지만, 퇴적암을 언급하며 종종 다루는 아이입니다. 석회암이 탄산염 물질을 주 성분으로 한다면, 이 돌맹이는 규소, 그러니까 SiO2 물질이 침전되어 만들어 진 돌맹이입니다. 모래알갱이가 쌓여 만들어진 사암과 성분이 비슷하지만, 생성과정이 완전히 다르기에 주의해야합니다.

 

일반적으로 처트는 규소를 몸뚱이로 하는 생명체들에 의한 유기적 퇴적암인 경우가 많지만, 규소 성분이 직접 침전되어 만들어지는 처트도 있습니다. 90%이상 규소 성분으로 되어 있으나 미량의 방해석과 같은 아이들이 섞여 있을 수 있다 합니다.

다.  암염

쉽게 말해 소금덩어리 입니다. 보통 바닷물이 증발하는 건조한 환경에서 생성 가능한데, 바닷물이 쫄면서 소금 성분이 침전되어 만들어 집니다. 이런 아이들을 따로 증발암이라고 부르기도 합니다. 바닷물의 증발과정이 동반되야하기 때문에 일반적으로 건조한 환경에서 만들어 질 수 있다고 합니다.

 

여기까지 쇄설성, 화학적, 유기적 퇴적암을 모두 알아보았습니다. 종류가 워낙 다양하여 몇 가지 누락했을 수 있지만, 중요하다고 생각되는건 최대한 집어 넣었습니다. 혹시 누락된 부분이 있다면 추후 추가하겠습니다. 그리고 사진들은 최대한 제가 필드 다니며 찍었던 사진들로 조금씩 바꾸겠습니다.

 

다음번 지질 포스팅에서는 석회암과 사암의 분류에 대한 자세한 이야기를 다루어보도록 하겠습니다.