지층이 퇴적되고 나서 일반적으로는 그대로 있는 것이 아니라 이런저런 형태로 변형이 일어납니다.
그러니까 모든 지층이 원래 퇴적된 시루떡처럼 수평으로 있지 않고 구부러지거나, 끊어지거나 심지어 뒤집혀지기까지도 합니다.
이러한 암석의 변형을 연구하는 학문을 구조지질학(structural geology)라고 합니다.
지질학의 기초분야를 크게 퇴적학 (sedimentology), 층서학 (stratigraphy), 구조지질학 (structural geology)라고 하는데 공히 쉽지는 않지만 구조지질학은 3차원 인지능력이 좋아야 합니다.
네네, 저는 역시나 잘 못하는 분야져. (도데체 뭘 잘하는 거야? 라고 묻지말아 주세요. 부끄~)
각설하고, 암석에 변형을 일으키는 힘은 크게 3가지입니다.
그러니까 양쪽에 밀어대는 압축하는 힘, 양쪽에서 반대로 당기는 장력, 그리고 서로 다른 방향으로 작용하는 전단력입니다.
이렇게 암석에 힘이 작용을 하면 암석은 휘거나 깨어집니다.
예를 들어 부드러운 암석이나 고온이거나 아주 천천히 힘이 가해지면 휘게되고,
반대라면 깨어지는 식으로 암석은 반응을 합니다.
이것은 암석의 물리적 특성과 작용하는 힘의 종류와 정도에 따라 달라집니다.
이런 상황들을 밝혀내고 예측하는 구조지질학은 개인적으로 너무 어렵습니다.
때문에 제가 아는 한에서 예를 드는 방법으로 암석의 변형에 대해 설명을 해보겠습니다.
(네네, 쉽게 가는 것이져)
정단층
양쪽에서 당기는 힘이 가해지면 물론 늘어나는 녀석들도 있지만 대부분의 암석은 쪼개지면서 정단층을 만듭니다.
이런 정단층이 잘 나타나는 곳은 이집트와 아라비아반도 사이에 있는 홍해에서 잘 볼 수 있습니다.
네네, 모세 형님이 쫘악 갈랐던 그곳이죠.
지질학적으로도 요사이 홍해는 벌어지고 있답니다.
위의 사진은 대충 인공위성 사진인데, 이것을 단면으로 나타내면 다음과 같습니다.
짜잔,
홍해가 열리면서 (뭐랄까 성경적으로 열리는 것은 물이 갈라지는 것입니다만, 여기서 말하는 열리는 것은 홍해 자체가 넓어지는 것을 말합니다) 양쪽으로 당기는 힘이 작용을 하자 암석으로 구성되어 있는 지각이 정단층으로 쪼개지는 것을 알 수 있습니다.
조금 더 찢어지면 홍해 가운데 MOR (mid-ocean ridge, 한국말로 뭐라할까요?)가 형성되면서 해양지각이 발달하기 시작할 겁니다.
역단층
정단층과 반대로 양쪽에서 누르는 힘이 작용할 경우 암석은 몇가지 다른 변형을 보여주는데, 그 중 하나가 역단층입니다.
그러니까 양쪽에서 누르는 힘이 가해지자 암석이 쪼개지면서 줄어드는 현상을 말하죠.
트러스트
양쪽에서 힘이 가해질 때 생기는 다른 변형은 바로 트러스트(thrust)입니다.
즉 지층의 일부가 쪼개져서 오래된 암석이 젊은 암석 위로 올라타는 변형이 일어나는 것을 말합니다
습곡
만일 암석이 상대적으로 부드럽거나 (ductile), 암석에 가해지는 힘이 충분한 시간을 두고 진행되거나 한다면 암석은 쪼개지기 보다 휘게 되는데 이것을 습곡이라고 합니다.
습곡은 습곡축을 중심으로 배사(anticline)와 향사(syncline)으로 구성이 됩니다.
위의 개념도를 보면 너무 이해하기 쉬운데 실제로 습곡은 대규모로 보았을 때 이렇게 나타나기 보다는 아래 사진처럼 보입니다.
위의 사진에서 하얀줄을 단면으로 나타내보면 아래와 같습니다.
자, 또 다른 습곡을 하나 구경합시다. 아래 사진을 봐주세요.
'이거 뭐 분화구야?'
하는 마음이 들지만 위의 사진에 둥근부분은 습곡의 정부입니다.
주향이동 단층
암석에 가해지는 힘이 양쪽으로 비껴나가는 것일 경우 암석은 주향이동 단층을 만듭니다.
아마도 가장 유명한 주향이동 단층은 미국에 있는 산 아드레아스 폴트일 겁니다.
지금도 활동중인 단층으로 이 단층과 연관된 수 많은 지진이 기록되고 있습니다.
영화도 몇 개 나온 것으로 알고 있죠.
지금까지 암석에 힘이 가해지고 이 때문에 생기는 이런저런 변형이 있음을 설명드렸습니다.
여기까지 보면
'뭐 간단하군'
할 수도 있습니다.
하지만 지질학적인 변형은 오랜시간 동안 다양한 방법으로 일어나기 때문에 위의 간단한 그림처럼 쉽게 이해되지 않습니다. (네네, 그래서 구조지질학자들이 필요하져)
자, 아래 그림을 봐주세요.
위 그림은 미국 동부해안쪽 지도입니다.
여기에 A-A' 단면을 그어서 해석을 해보면 아래 그림과 같이 나옵니다.
단순하게 하나의 단층이나 습곡만으로 형성되지는 않았음을 알 수 있습니다.
이 포스팅을 읽고 나름 암석들도 파란만장한 삶을 살고 있구나라고 느꼈으면 좋겠네요.