건열
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1. 개요
건열은 젖은 진흙 퇴적물이 건조되면서 수축하여 형성되는 지질 구조이다. 건열은 다각형 모양의 균열 네트워크를 형성하며, 균열의 완전성, 방향, 모양에 따라 다양한 형태로 분류된다. 건열은 주로 햇볕이 잘 드는 환경이나 물이 마른 퇴적 환경에서 형성되며, 지질학적 연구에 활용될 뿐만 아니라 세라믹 유약, 페인트 필름 등 인공 재료의 균열 패턴 연구에도 사용된다. 대한민국에서는 막골층과 성포리층에서 건열 구조가 발견된다.
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| 건열 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 지질학적 특징 |
| 설명 | 진흙이나 흙이 마르면서 갈라지는 현상 |
| 형성 과정 | |
| 원인 | 수분 증발 수축 |
| 환경 조건 | 건조한 기후 습한 퇴적물 |
| 특징 | |
| 모양 | 다각형 균열 패턴 |
| 크기 | 다양함 (몇 밀리미터에서 수 미터까지) |
| 깊이 | 다양함 |
| 채움 | 다른 퇴적물로 채워질 수 있음 |
| 지질학적 중요성 | |
| 고환경 지시자 | 과거 기후 조건 및 퇴적 환경을 나타냄 |
| 퇴적 구조 | 퇴적암에서 흔히 발견되는 구조 |
| 관련 용어 | |
| 유사 현상 | 일광 균열 (sun cracks) 수축 균열 (shrinkage cracks) |
| 관련 환경 | 호수 바닥 강둑 갯벌 |
| 추가 정보 | |
| 보존 | 화석으로 보존될 수 있음 |
| 연구 분야 | 퇴적학, 고기후학 |
2. 건열의 형성
자연적으로 형성되는 건열(mudcrack)은 젖은 진흙 퇴적물이 건조되면서 수축할 때 발생한다. 이때 상층이 수축하면서 아래 물질과의 크기 차이로 인해 응력이 발생하고, 이 응력이 커지면 표면에 균열이 생긴다. 이러한 균열은 서로 연결되어 다각형 모양을 이루며, 지질학에서 암석의 원래 방향을 파악하는 데 사용된다.[3]
초기에는 T자형 접합부가 주로 나타나지만, 젖고 마르는 과정이 반복되면 주상 절리나 다각형 지면처럼 열역학적으로 안정된 Y자형 접합부가 우세해진다.[4]
수축 균열은 건열과 비슷해 보이지만, 공기 중 건조가 아닌 염도나 화학적 조건 변화로 인해 물속에서 퇴적물이 수축하며 생성된다는 차이점이 있다.[1]
2. 1. 형성 과정
자연적으로 형성되는 건열(mudcrack)은 젖은 진흙 퇴적물이 건조되어 수축하면서 시작된다. 상층이 수축하는 동안 아래의 물질은 동일한 크기를 유지하기 때문에 응력이 발생한다. 이 응력이 충분히 커지면 건조된 표면에 채널 균열이 형성되어 응력을 완화한다. 개별 균열은 퍼져서 서로 연결되어 "테셀레이션"이라고 불리는 다각형의 상호 연결된 네트워크를 형성한다. 응력이 계속 쌓이면 다각형이 위로 말리기 시작한다. 이 특징은 지질학에서 암석의 원래 방향을 이해하는 데 사용될 수 있다.[3] 균열은 나중에 퇴적물로 채워져서 기저부에 주형을 형성할 수 있다.일반적으로 초기 균열 패턴은 T자형 접합부가 지배적이다. 진흙밭이 반복적으로 젖고 마르면 어닐링(Annealing (materials science))되어 Y자형 접합부가 지배적인 패턴으로 바뀔 수 있는데, 이는 주상 절리 및 다각형 지면과 마찬가지로 열역학적으로 선호되기 때문이다.[4]
수축 균열(Syneresis cracks)은 공기 노출 및 건조가 아닌, 염도 또는 화학적 조건의 차이로 인해 수중에서 진흙 퇴적물이 수축하여 형성되는 광범위하게 유사한 특징이다.[1] 수축 균열은 연속적이지 않고 굽이진, 삼엽형 또는 방추형이라는 점에서 건열과 구별될 수 있다.[5]
2. 2. 수축 균열 (Syneresis crack)
수축 균열(Syneresis cracks)은 염도나 화학적 조건의 차이로 인해 수중에서 진흙 퇴적물이 수축하여 형성되는, 건열과 유사한 특징이다.[1] 수축 균열은 연속적이지 않고 굽이진, 삼엽형 또는 방추형이라는 점에서 건열과 구별될 수 있다.[5]
3. 건열의 형태 및 분류
진흙 갈라짐은 위에서 보면 일반적으로 다각형이며, 단면에서는 V자 모양이다. "V"는 퇴적층의 상단을 향해 열려 있으며, 갈라진 틈은 아래로 갈수록 좁아진다. Allen(1982)은 진흙 갈라짐의 완전성, 방향, 모양, 채움 물질의 종류를 기준으로 분류 체계를 제안했다.[5]
3. 1. 완전성 (Completeness)
'''완전한 건열'''은 상호 연결된 테셀레이팅 네트워크를 형성한다. 균열의 연결은 개별 균열이 합쳐져 더 큰 연속적인 균열을 형성할 때 종종 발생한다.[5] '''불완전한 건열'''은 서로 연결되어 있지 않지만 다른 균열과 동일한 지역 또는 위치에서 형성된다.[5]3. 2. 평면 형태 (Plan-view geometry)
건열의 교차는 선호하는 방향을 가질 수도 있고 무작위일 수도 있다. 방향성이 있는 직교 균열에서 균열은 일반적으로 완전하며 서로 결합하여 불규칙한 다각형 모양, 종종 불규칙한 다각형 열을 형성한다. 무작위 직교 균열에서 균열은 불완전하고 방향성이 없으므로 연결되지 않거나 일반적인 모양을 만들지 않는다. 일반적인 모양을 만들지 않더라도 완벽하게 기하학적이지는 않다.[6]비직교 건열은 기하학적 패턴을 갖는다. 불완전한 비직교 균열에서는 세 개의 균열로 구성된 단일 삼각 별 모양으로 형성된다. 세 개 이상의 균열로 형성될 수도 있지만 일반적으로 세 개의 균열이 최소로 간주된다. 완전한 비직교 균열에서는 매우 기하학적인 패턴을 형성한다. 이 패턴은 반복적인 패턴의 작은 다각형 모양의 타일과 유사하다.[5]
3. 3. 진흙 말림 (Mud curl)
진흙 말림은 건조 작용의 마지막 단계 중 하나에서 형성된다. 진흙 말림은 일반적으로 매우 얇게 퇴적된 진흙 암석의 노출된 최상층에서 발생한다. 진흙 말림이 형성되면 퇴적물 내의 물이 증발하기 시작하여 지층이 분리된다. 개별 최상층은 여러 층보다 훨씬 약하므로 건조가 발생함에 따라 수축하여 말림을 형성할 수 있다.[6] 나중에 흐름에 의해 운반되면 진흙 말림은 진흙 칩 파쇄 쇄설물로 보존될 수 있다.4. 건열의 환경 및 기질
건열은 한때 물에 잠겨 있던 퇴적물에서 형성된다. 버려진 하천, 범람원 진흙, 마른 연못 등은 건열이 형성되는 장소이다.[7]
건열은 주로 햇볕이 잘 드는 환경에서 형성되었는지, 아니면 그늘진 환경에서 형성되었는지를 나타낼 수 있다. 햇볕이 잘 드는 환경에서 발생하는 급격한 건조는 넓게 떨어져 있고 불규칙한 건열을 형성하는 반면, 더 가깝게 떨어져 있고 더 규칙적인 건열은 그늘진 곳에서 형성되었음을 나타낸다.[8]
비슷한 특징은 또한 얼어붙은 땅, 용암류(주상절리와 같이), 그리고 화성암의 암맥과 암상에서도 나타난다.[9]
5. 건열의 보존
건열은 진흙 퇴적층 상단에 V자형 균열로 보존되거나, 상부 층의 하단에 주형으로 보존될 수 있다. 퇴적층 상단에 보존된 경우 균열은 형성 당시와 같은 모습으로 보인다. 기반암 하단에 보존된 경우 균열은 더 젊은 상부 퇴적물로 채워진다. 대부분의 하단 보존 사례에서 균열은 가장 두드러지게 튀어나온 부분이다. 하단 보존은 이미 형성되어 완전히 건조된 건열이 신선하고 젖은 퇴적물로 덮이고 매몰될 때 발생한다. 매몰과 압력을 통해 새로운 젖은 퇴적물이 균열 안으로 더 밀려 들어가 건조되고 굳어진다. 그런 다음 건열암은 나중에 침식에 노출된다.[2] 이러한 경우 원래의 건열은 공간을 채우는 새로운 물질보다 더 빠르게 침식된다. 이러한 유형의 건열은 지질학자들이 습곡 또는 단층을 통해 변형된 암석 표본의 수직 방향을 결정하는 데 사용한다.[13]
6. 대한민국의 건열
대한민국에서는 조선 누층군 막골층과 경상 누층군 성포리층에서 건열 구조가 관찰된다.
6. 1. 조선 누층군 막골층
태백고생대자연사박물관 부근의 막골층 노두에는 사진과 같이 연흔과 건열이 동시에 나타나는 층준이 발견된다.
6. 2. 거제 신선대 성포리층
거제 신선대의 경상 누층군 성포리층에는 선명한 연흔과 건열 구조가 나타나며 연흔과 건열이 동일 층준에서 산출되는 경우도 있다. 건열 중에는 쪼개진 빈틈을 채운 사질 부분이 풍화에 강해 마치 와플 과자와 같이 위로 돌출되어 있는 부분도 있다.
북위 34° 44′ 17.0″ 동경 128° 39′ 46.5″
북위 34° 44′ 21.4″ 동경 128° 39′ 46.7″
북위 34° 44′ 23.3″ 동경 128° 39′ 39.3″
북위 34° 44′ 22.0″ 동경 128° 39′ 42.1″
북위 34° 44′ 21.9″ 동경 128° 39′ 42.0″
북위 34° 44′ 21.9″ 동경 128° 39′ 41.9″
북위 34° 44′ 21.9″ 동경 128° 39′ 41.9″
7. 건열의 응용
세라믹 유약, 페인트 필름, 부실하게 만들어진 콘크리트와 같은 인공 재료에서 진흙 균열과 유사한 다각형 균열 네트워크가 형성될 수 있다. 더 작은 규모의 진흙 균열 패턴은 마이크로 및 나노기술을 사용하여 증착된 기술적 박막을 통해 관찰하고 연구할 수도 있다.[10][11][12]
참조
[1]
서적
Glossary of Geology
American Geological Institute
1997
[2]
서적
Sedimentary Rocks in the Field
Academic Press
2005
[3]
웹사이트
Mudcracks
https://serc.carleto[...]
2022-01-26
[4]
논문
Cracking mud, freezing dirt, and breaking rocks
https://pubs.aip.org[...]
2014-11-01
[5]
서적
Sedimentary Structures: Their Character and Physical Basis
Elsevier
1982
[6]
서적
A Practical Approach to Sedimentology
Allen and Unwin
1987
[7]
서적
Sedimentary Structures
Unwin Hyman
1989
[8]
논문
Some Factors Affecting the Development of Mud-Cracks
https://zenodo.org/r[...]
1917
[9]
서적
Principles of Sedimentology and Stratigraphy
Pearson Education
2006
[10]
논문
Crack Spacing in Brittle Films on Elastic Substrates
1990
[11]
논문
Crack patterns in thin films
2000
[12]
논문
Controlled mud-crack patterning and self-organized cracking of polydimethylsiloxane elastomer surfaces
2015
[13]
서적
Encyclopedia of sediments and sedimentary rocks
https://books.google[...]
Springer
2003
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