다양한 나이의 암석들

화성암

화성암은 지구의 멘틀을 구성하고 있는 마그마가 끓어오르면서 형성된 것입니다. 초고온으로 뜨거워진 마그마가 화산이나 멘틀의 틈 또는 좁고 집중되어 있는 상승류를 통하여 지표에 이릅니다. 가장 흔하고 흔한 화성암은 화강암과 현무암입니다. 로키산맥 중부는 대부분의 화강암으로 이루어져 있습니다. 식은 마그마로고도 불리는 현무암은 하와이 섬의 용암 분출 사진에서 볼 수 있는 놀라운 화산암류가 식은 것입니다. 정말 놀랍습니다. 

퇴적암은 지각의 상당 부분을 구성하고 있습니다, 크게 쇄설성 퇴적암과 화학적 퇴적암이 침식되고 부서져서 형성된 것입니다. 이러한 암석들은 산이나 고도가 높은 지역으로부터 침식되어 운반되어 온 것입니다.

암석의 빠른 침식은 고도가 높은 지역에서 암석의 틈에 물이 스며들고 이 물이 얼어서 암석을 부수는 것과 같은 풍화작용 때문입니다. 이런 암편, 즉 쇄설물들은 중력, 산사태, 빙하 등에 의해서 개울과 강의로 도달하게 되고, 개울가 강은 자신들의 힘이 다할 때ㄷ까지 이 쇄설물들을 운반하게 됩니다. 쇄설성 퇴적물들은 입자의 크기에 따라서 다른 이름을 갖고 있습니다.

 

• 자갈 :입자의 크기가 가장 큼
• 모래(조립질, 중립질, 세렙질)
• 실트
• 점토(클레이)

모래의 경우는 육안으로도 구별이 가능하지만 실트는 입자가 매우 작아서 현미경에서만 점토와 구별할 수 있습니다. 점토는 실제로 입자의 구별이 거의 불가능합니다. 어떤 열성적인 지질학자는 야외에서 암편의 일부를 입에 넣고 씹어서이 사이에서의 느낌으로 실트와 점토를 구별하기도 합니다.

 

물길을 따라서

 

쇄설성 퇴적물 중에서 입자가 가장 큰것은 가장 가까운 곳에서 퇴적되고 입자가 가장 작은 것은 멀리 운반됩니다. 큰 자갈은 산 가까이에, 실트와 점토질 퇴적물은 호수와 바다에 퇴적됩니다. 예를 들면, 미국 대륙의 경우 큰 자갈들은 유속이 빠른 로키산맥의 계곡의 시내에 퇴적되고 작은 자갈과 모래들은 하천의 상류지역(산후안, 플랫, 매디슨, 옐로스탄, 스네이크, 등)에 퇴적됩니다. 미주리 강과 미시시피 강은 세립질의 실트와 점토질 퇴적물을 멕시코 만까지 운반합니다. 

일단 바다에 도착한 퇴적물들은 파도와 해류로 해안선을 따라서 이동하기도 하고 더욱 세립한 퇴적물들은 씻겨나가고 비교적 조립질의 퇴적물만 남게 됩니다. 미시시피 강으로부터 멕시코 만으로 공급된 세립질의 퇴적물은 서쪽으로 흐르는 해류를 따라서 루이지애나 주의 연안에서 텍사스로 이동합니다.

퇴적물의 순환은 계속적으로 반복됩니다. 과거의 바다에 퇴적되었던 쇄설성 퇴적물은 치밀해지고 고화되어 암석층을 형성합니다. 이러한 퇴적암은 조산운동(산과 산맥을 만드는 지구조 운동)이나 용암의 상승으로 융기되고 다시 풍화를 겪으면서 침식되어 바다로 흘러들어 와서 또 다시 퇴적됩니다. 이렇게 새롭게 형선된 퇴적물은 원래의 퇴적암이나 광물과 물성 등의 같을 수도 있고 다를 수도 있습니다.

쇄설성 퇴적물이 공급이 거의 없거나 아주 적은 바다의 경우 단단한 껍질을 갖고 있는 생물들이 많이 삽니다. 이러한 생물들이 두 번째로 중요한 화학적 퇴적물을 형성합니다. 석회질로 구성된 껍질을 갖고 있는 산호 생물의 경우 산호초의 군집을 형성하며 살고 있습니다. 산호는 실제로는 동물인데, 이들은 주로 단단한 암석 구조를 만들며 성장합니다. 석회질로 된 껍질을 갖고 있는 생물들이 죽으며 껍질이 바닥에 쌓이고, 산호초와 마찬가지로 오랜 기간 동안 고화과정을 거쳐서 석회암을 만듭니다. 과거의 바다에서 형성된 산호초의 가장 극적인 예가 텍사스 주, 엘파소의 북쪽에 위치하고 있는 엘끼피탄입니다.

 

퇴적물의 고화

바다에 퇴적되어 있는 자갈, 모랴, 실트, 점토질 퇴적물 위에 또 다른 쇄설성 퇴적물이 두껍게 쌓이게 되면 이미 퇴적되어 있던 퇴적물들은 치밀해지면서 각각 역암, 사암, 실트질 암석, 셰일이 됩니다. 퇴적물이 암밑작용으로 치밀해지는 동안에 퇴적물 입자 사이의 바닷물이 빠져나오고 입자들이 맞닿게 되면서 서로를 지지하게 됩니다. 바닷물에 녹아 있는 실리카와 탄산칼륨이 입자 사이를 순환하면서 입자의 주변에 침전됩니다. 이 침전이 시멘트 역할을 하여, 미고결 상태의 입자들을 단단하게 결합시킴으로써 사암을 형성합니다. 마찬가지로 석회암도 석회질 퇴적층 위에 석회질 퇴적물이 계속 쌓이면서 압밑작용이 진행되어 형성된 것입니다. 백운암은 또 다른 화학적 암석인데, 석회암과 다른 점은 바닷물이 순환되면서 칼슘의 일부가 마그네셤으로 치환된 것입니다.

우리가 먹는 소금도 석유와 관련된 중요한 화학적 퇴적물입니다. 증발 잔류암인 소금, 즉 암염은 오랜 기간 동안 바닷물이 증발하면서 많은 얇은 층을 형성하며 퇴적합니다. 유타 주의 대염호와 주변의 사막지역은 비나 강물의 유입이 적어서 물의 증발이 지속되어 소금을 농출된 것입니다. 멕시코 만과 북해의 엄청난 암염층도 과거에 집적된 거대한 규모의 증발잔류 소금입니다. 이 암염층은 바닷물이 오랫동안 갇혀서 증발이 진행되어 생긴 것입니다.

세 번째 종류의 암석인 변성암은 퇴적암 또는 화성암이 가까이에 관입한 화성암이나 마그마으 ㅣ열을 받아서, 또는 지각 내에 깊이 묻혀서 크게 증가한 암력과 온도의 영향을 받아서 형성됩니다. 점판암은 셰일의 변성암인고, 대리석은 석회암과 백운암의 변성암이며, 석영암은 석영질이 풍부한 사암의 변성암입니다. 일반적으로 가장 오래된 암석들은 대게 변성암입니다. 이런 변성암은 퇴적암이나 화성암이 깊게 묻혀서 변성암이 된 후에는 조산운동으로 융기되어 지표면 가까이에서 발견됩니다. 

지구의 역사는 퇴적, 조산운동, 침식이 끊임없이 반복되는 순환의 과정입니다. 판들이 이동과 화산과 산맥의 형성이 대륙 주변부를 변환시키면서 해안선의 위치도 변하게 됩니다. 한 때는 모래와 실트가 퇴적되었던 연안지역이 바다와 떨어진 내륙지역이 될수도 있고 실트와 점토질 퇴적물만 해류의 영향을 받는 먼 바다가 되고도 합니다. 이 결과 퇴적물은 다양한 암질의 암석을 형성하면서 차곡차곡 쌓이게 됩니다. 그랜드캐니언이나 산의 경사면과 해안 절벽에 노출된 암석층에서 뿐만 아니라 도로공사로 잘려서 드러난 고속도로 주변에서도 습곡으로 뒤틀린 놀랄 만큼 다양한 사암, 셰일, 석회암층을 볼 수 있습니다.