점이층리
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1. 개요
점이층리는 입자 크기가 점이적으로 변화하며 층을 이루는 퇴적 구조를 의미한다. 주기적인 퇴적 사건에 의해 형성되며, 층리의 크기는 1mm에서 수 미터까지 다양하다. 터비다이트와 혼탁류 연구에 활용되며, 바우마 시퀀스 A구분에서 나타나는 특징 중 하나이다. 생쇄설 작용, 즉 생물 기원의 물질 퇴적을 통해서도 형성될 수 있다. 에드워드 베일리와 필립 헨리 퀴넨의 연구를 통해 지층 연구에 활용되고 있다.
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| 점이층리 | |
|---|---|
| 정의 | |
| 설명 | 유수(流水)나 사면을 흐르는 물질의 이동에 의해 퇴적된 퇴적층에서, 퇴적물의 입자 크기가 아래에서 위로 갈수록 점차 작아지는 현상. |
| 특징 | |
| 일반적인 형성 과정 | 난류 흐름에서 운반되던 다양한 크기의 입자들이 점차 가라앉아 퇴적될 때, 무거운 입자가 먼저 가라앉고 가벼운 입자가 나중에 가라앉아 형성됨. |
| 분류 | 정 등급 층리 (입자 크기가 위로 갈수록 작아짐) 역 등급 층리 (입자 크기가 위로 갈수록 커짐) 등급 층리가 없는 경우 (Non-grading 또는 Massive) |
| 활용 | |
| 지질학적 해석 | 퇴적 환경과 퇴적 과정을 추론하는 데 중요한 정보 제공. |
| 예시 | 저탁암 (혼탁류 퇴적층)에서 흔히 관찰됨. |
2. 형성
점이층리는 주기적으로 반복되는 퇴적 사건에 의해 형성된다. 이로 인해 형성되는 각 층리(層理)의 크기는 1mm에서 수 미터까지 다양하다.[14] 층 내 물질의 크기와 모양의 균일성은 현재 또는 이전에 수평면에서 존재해야 한다.[6]
터비다이트와 혼탁류 연구에서 급화 층리가 활용된다. 예를 들어 바우마 시퀀스 설정에서 A구분에는 급화 층리가 존재하는 것이 그 조건 중 하나이다. 또한 혼탁류에 의해 형성된 지층은 바우마 시퀀스와 급화 층리가 특징이라고 한다. 그러나 퇴적물의 입자 크기가 원래 동일한 경우나 바우마 시퀀스의 A구분만으로 형성되는 급격하게 퇴적된 지층의 경우에는 불분명하다고 한다.[6]
2. 1. 형성 조건
점이층리는 쇄설 입자가 석화면에 평행하게 크기별로 정렬되는 현상으로, 공극률이 높은 퇴적물은 위로, 낮은 퇴적물은 아래로 모여 퇴적 측면에 층리가 형성된다. 퇴적물이 분리되는 정도는 매질의 점도에 대한 고체 퇴적물의 침전 정도에 따라 결정된다. 점이층리를 최초로 식별한 사람은 1669년 니콜라스 스테노이다.[13]퇴적물이 층을 이루기 위해 가장 중요한 것은 주기성으로, 침전 정도가 다른 물질이 한 번에 쌓이는 사건이 계속 일어나야 한다. 층이 형성되는 데 정해진 시간은 없으며, 형성된 층의 크기는 수 미터에 달하기도 한다.[14]
일반적인 층리가 형성되기 위한 과정은 다음과 같다.[14]
- 풍화: 퇴적물이 형성되기 위해서는 고체 물질이 물리적 또는 화학적으로 분해되어야 한다.
- 침식: 풍화와 비슷한 원리로 물질이 분해되어 이동한다.
- 침전: 물리적 또는 화학적인 침강으로 퇴적물이 수평면에 평행하게 내려앉아야 한다.
층리가 형성될 때 다짐 작용, 교결 작용, 고화 작용이 일어나면 층리가 유지되는 데 도움이 된다.[14]
풍식이나 유체 속에서의 퇴적이 일어날 때, 시간이 흐르며 운동 에너지가 감소할 경우, 퇴적물은 입자의 크기에 따라 일정하게 정렬된다. 물이나 공기의 흐름이 느려지면 탁도가 낮아지고, 쇄설물에 포함된 부유사 또한 퇴적된다. 유체의 흐름이 빠르게 일어날 때에는 입자가 정렬되기 힘들어 점이층리가 나타나지 않는다.[15]
터비다이트와 혼탁류 연구에서 급화 층리가 활용된다. 예를 들어 바우마 시퀀스 설정에서 A구분에는 급화 층리가 존재하는 것이 그 조건 중 하나가 된다.
2. 2. 퇴적 작용
점이층리는 쇄설 입자가 석화면에 평행하게 크기별로 정렬되는 현상으로, 용어 자체에 지질 단면의 형성 과정이 내포되어 있다. 물리적인 관점에서 점이 층리는 서로 크기가 다른 퇴적물 여러 종류가 쌓일 때 만들어지는데, 좁은 환경에서 물질이 아래로 떨어질 경우 물질의 밀도별 무게 차이로 인해 물질이 크기별로 분리된다. 이때 공극률이 높은 퇴적물은 위로, 낮은 퇴적물은 아래로 모여, 퇴적 측면에 층리가 형성된다. 퇴적물이 분리되는 정도는 매질의 점도에 대한 고체 퇴적물의 침전 정도에 따라 결정된다. 점이층리를 최초로 식별한 사람은 1669년 니콜라스 스테노로, 층리 속에 화석이 보존되는 현상을 연구하던 중 점이층리를 설명하는 가설을 제시하였다.[13]퇴적물이 층을 이루기 위해 가장 중요한 것은 주기성으로, 침전 정도가 다른 물질이 한 번에 쌓이는 사건이 계속 일어나야 한다. 층이 형성되는 데 정해진 시간은 없으며, 이 때문에 형성된 층의 크기는 수 미터에 달하기도 한다.[14]
일반적인 층리가 형성되기 위한 과정은 다음과 같다.[14]
- 풍화: 퇴적물이 형성되기 위해서는 고체 물질이 물리적 또는 화학적으로 분해되어야 한다.
- 침식: 풍화와 비슷한 원리로 물질이 분해되어 이동한다.
- 침전: 물리적 또는 화학적인 침강으로 퇴적물이 수평면에 평행하게 내려앉아야 한다.
층리가 형성될 때 다짐 작용, 교결 작용, 고화 작용이 일어나면 층리가 유지되는 데 도움이 된다.[14]
풍식이나 유체 속에서의 퇴적이 일어날 때, 시간이 흐르며 운동 에너지가 감소할 경우, 퇴적물은 입자의 크기에 따라 일정하게 정렬된다. 물이나 공기의 흐름이 느려지면, 탁도가 낮아지고, 쇄설물에 포함된 부유사 또한 퇴적된다. 유체의 흐름이 빠르게 일어날 때에는 입자가 정렬되기 힘들어, 점이층리가 나타나지 않는다. 아래쪽으로 기울어진 넓은 수로에서는 물이 천천히 흐르며 퇴적물을 대량으로 운반하여, 점이층리가 넓게 형성된다.[15]
생쇄설은 보통 생화학적 각암 등 규질 생물이 속성 작용을 받아 생긴 물질에서 형성되며, 늪에서 썩는 식물이 침전되는 경우에도 점이층리가 만들어지기도 한다. 이러한 경우에는 수천 년 후에 이탄이나 석탄이 만들어진다. 또한 이패류, 새우, 해면동물 등 해양 생물은 먹이를 찾는 과정에서 해저의 퇴적물을 섞기 때문에, 이 과정에서도 점이층리가 만들어지기도 한다. 유기물로 구성된 점이층리는 수백만 년에 걸쳐 압력을 받으면 셰일이나 오일 셰일로 변한다.[16]
2. 3. 생쇄설 작용
생쇄설은 보통 생화학적 각암 등 규질 생물이 속성 작용을 받아 생긴 물질에서 형성되며, 늪에서 썩는 식물이 침전되는 경우에도 점이층리가 만들어지기도 한다. 이러한 경우에는 수천 년 후에 이탄이나 석탄이 만들어진다.[16] 이패류, 새우, 해면동물 등 해양 생물은 먹이를 찾는 과정에서 해저의 퇴적물을 섞기 때문에, 이 과정에서도 점이층리가 만들어지기도 한다. 유기물로 구성된 점이층리는 수백만 년에 걸쳐 압력을 받으면 셰일이나 오일 셰일로 변한다.[16]생물 쇄설성 지층은 유기 기원이며, 예를 들어 규질 해양 유기체의 부패와 속성 작용으로 형성되는 생화학적 처트가 있다. 늪이나 늪에서 부패하는 식물 물질의 유기적 퇴적도 점이 층리를 형성할 수 있다. 이러한 작용은 수천 년 후에 이탄이나 석탄 형성을 이끈다. 석회암은 기원이 95% 이상 생물 기원인데, 이는 해양 유기체의 탄산염 화석 퇴적으로 만들어진다. 이매패류, 새우, 해면과 같은 동물에 의해 발생하는 생물 침식은 해양 기질을 변화시켜, 먹이를 찾아 침전물을 체로 쳐서 층상 층리면을 만든다. 유기 쇄설성 층리는 수백만 년 동안 압력을 받으면 셰일과 오일 셰일이 될 수 있다.[8]
3. 연구사
에드워드 베일리는 1910년 및 1936년에 점이층리와 사교 엽리와 같은 퇴적 구조에 주목하여 지층의 상하 판단에 유효하며 사교 엽리와 점이층리는 동시에 존재하지 않으므로 퇴적 환경 분석에 유효하다고 주장했다.[1] 필립 헨리 퀴넨은 베일리가 1930년에 주장한 점이층리의 원리에 관심을 갖고 실험적으로 밀도류와 혼탁류의 존재를 밝혀냈다.[1]
4. 활용
급화 층리는 주기적으로 반복되는 퇴적 사건에 의해 형성된다. 이로 인해 형성되는 각 층리의 크기는 1mm에서 수 미터까지 광범위하다.
터비다이트와 혼탁류 연구에서 급화 층리가 활용된다. 예를 들어 바우마 시퀀스 A구간에는 급화 층리가 존재하는 것이 그 설정 조건 중 하나가 된다. 또한 혼탁류에 의해 형성된 지층은 바우마 시퀀스와 급화 층리가 특징이라고 한다. 그러나 퇴적물의 입자 크기가 원래 동일한 경우나 바우마 시퀀스의 A구간만으로 형성되는 급격하게 퇴적된 지층의 경우에서는 불분명하다고 한다.
참조
[1]
백과사전
fining-upward succession
Oxford University Press
2013
[2]
서적
Sedimentary Rocks in the Field
https://books.google[...]
Wiley
[3]
논문
Time-dependent solutions for particle-size segregation in shallow granular avalanches
[4]
논문
Origin of reverse-graded bedding in air-fall pumice, Coso Range, California
1979
[5]
서적
Hen's Teeth and Horse's Toes: Further Reflections in Natural History
W.W.Norton
2023-01-11
[6]
서적
Structural Geology: An Introduction
Wm.C. Brown
1987
[7]
서적
Basics of physical stratigraphy and sedimentology
https://books.google[...]
Wiley
1988
[8]
논문
Ichnology, Sequence Stratigraphy and Depositional Evolution of an Upper Cretaceous Rocky Shoreline in Central Chile: Bioerosion Structures in a Transgressed Metamorphic Basement
2011-04
[9]
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Time-dependent solutions for particle-size segregation in shallow granular avalanches
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[16]
논문
Ichnology, Sequence Stratigraphy and Depositional Evolution of an Upper Cretaceous Rocky Shoreline in Central Chile: Bioerosion Structures in a Transgressed Metamorphic Basement
2011-04
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