지질의 A에서 어디까지?

쉽게 배우는 지질학 1 ㅣ 쉽게 배우는 학문 1
성종규 지음 / 잼난인연 / 2016년 7월

지구 반지름은 6,400km다. 이를 저자는 지구 중심까지는 6,400km라고 표현했다. 반면 그것을 알기 위한 인간의 노력은 겨우 10km에 불과하다고 설명했다. 그것을 알기 위한 인간의 노력이 10km라니? 인간은 6,400km인 지구 반지름의 0.15%인 10km 정도를 알아냈을뿐이라 하면 좋을 것을...

지각은 암석으로, 암석은 다양한 광물로 이루어졌다. 가장 비중이 큰 산소부터 규소, 알루미늄, 철, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 그리고 가장 작은 마그네슘에 이르는 주요 8 원소들이 지각을 이룬다. 1순위인 산소 두 원자와 2순위인 규소 한 원자로만 이루어진 광물이 차돌이라 불리는 석영이고 이 가운데 특징을 가진 결정형으로 보석으로 사용되는 것을 수정이라 한다.

저자는 암석, 광물, 지질학을 쉽게 배우는 지름길은 작은 돌 하나라도 천천히 아주 자세히 관찰해 보는 것이라 말한다. 다이아몬드는 ’정복되지 않은(untameable)‘을 의미하는 그리스어 adamas에서 왔다. 금강석이 들어 있는 암석을 킴벌라이트, 램프로아이트라 한다.

다이아몬드는 고압과 고온(1500에서 2000도에 이르는)에 의해 만들어지기에 우리나라에서는 발견하기 매우 어렵다. 암석을 이루는 광물을 조암광물이라 한다. 석영, 정장석, 사장석, 흑운모, 각섬석, 휘석, 감람석 등이 주요 조암광물이다. 화강암, 섬록암, 반려암은 심성암이고 유문암, 안산암, 현무암은 화산암이다.

마그마는 특별한 환경에서만 만들어진다. 현무암은 녹색 편암, 각섬암 단계를 거쳐 에클로자이트가 된다. 열점(熱點; hot spot)은 맨틀 내부의 특정 위치에 고정되어 있으며 주위보다 온도가 높아 마그마가 형성되어 화산활동이 일어나는 곳이다.

“마그마는 암석의 일부가 녹은 것이다. 녹는 지역의 암석을 감람암이라고 한다.”(33 페이지) 이 문장(두 번째 문장)도 이해하기 어렵다.(내 내공 부족 탓이겠지만...) 설명이 더 있어야 하지 않을까? 유동성 마그마가 지층 속에 침입하여 굳는 현상을 관입이라 한다.

지하에서 그대로 식는 현무암질 마그마는 반려암이 되고 안산암질 마그마는 섬록암이 되고 유문암질 마그마는 화강암이 된다. 지표로 나와 식는 현무암질 마그마는 현무암이 되고 안산암질 마그마는 안산암이 되고 유문암질 마그마는 유문암이 된다. 유문암질 용암은 현무암질 용암에 비해 점성이 크다.

안산암질 용암은 현무암질 용암과 유문암질 용암의 중간 정도의 성질을 갖는다. 그래서 어떤 때는 흘러나오고 어떤 때는 폭발한다. 암석에서 끊어진 것이 어긋나면 단층이라 하고 금만 나 있으면 절리라 한다. 주상절리는 용암이 급하게 식을 때 만들어진다. 주로 현무암에서 나타나지만 유문암이나 안산암에서도 나타난다.

하나의 용암이 흘러서 생긴 주상절리의 경우 대개 기둥 모양의 상부와 하부가 자리하고 그 사이에 경사가 져 있으며 기둥 굵기가 기둥 모양의 것에 비해 가는 엔타블러쳐가 있다. 저자는 판이 1년에 약 10cm 움직일 경우 산출되는 초당 0.000003mm라는 지극히 느린 속도가 과연 지진을 일으킬까 묻는다.

저자에 의하면 지진은 땅의 순간적인 변형에 의해 생긴다. 단순히 충돌하기 때문에 지진이 발생한다면 지진은 항상 발생해야 한다, 판에 쌓이는 변형력이 한계를 넘을 경우 어느 부위가 깨지거나 뒤틀리며 에너지를 내놓는 현상이 지진이다.

바닷물, 나무뿌리 등은 암석의 풍화(암석이 물리적 작용이나 화학적 작용으로 인해 점차 토양으로 변해가는 현상)를 일으키는 대표 요인이다. 풍화에 강한 부분은 침식(깎여나감)이 더디고 약한 부분은 빠르다. 궁금한 것은 흙이 되는 것을 토화(土化)라 하지 않고 왜 풍화(風化)라 했는가, 이다.

침식 정도가 다른 것을 차별침식이라 한다. 산 정상에 따로 솟은 바위 덩어리를 주변에서 흔히 볼 수 있다. 절리를 따라 나무나 풀이 자라고 풍화가 된다. 풍화된 부분의 흙이 없어지면 크고 둥근 바위가 정상부에 홀로 또는 무더기로 나타난다. 이런 지형을 토르라 한다.

벌레가 파먹은 것 같은 구조의 바위를 타포니라고 한다. 강물이나 바닷물은 암석을 침식시킬 수 있고 암석 알갱이를 이동시킬 수 있다. 암석 알갱이는 강이나 바다의 바닥에 퇴적되기도 한다. 모래가 쌓이는 곳은 계속 모래만 쌓이고 석회질 물질이 쌓이는 곳은 석회질 물질만 쌓인다. 계속 쌓이면 위의 퇴적물이 누르는 힘으로 인해 물이 빠져나감에 따라 더욱 단단해진다.

물속에 녹아 있던 석영, 방해석, 점토광물, 철 등의 광물질이 퇴적물 알갱이를 붙여주는 접착제 역할을 한다. 이로써 퇴적물은 암석이 된다. 이렇게 만들어진 바위를 퇴적암이라 한다. 점토암 중 퇴적된 방향으로 납작하고, 납작하게 잘 부서지는 암석을 셰일이라 하고 덩어리진 모습의 점토질 암석을 이암(泥巖)이라 한다.

석회질 물질이 퇴적된 것을 석회암이라 한다. 한때 바닥이 갈라진 모습이 드러나는 퇴적 구조를 건열(乾裂)이라 한다. 얕은 물에서 찰랑거리는 물이 만들어낸 퇴적 구조를 연흔(漣痕)이라 한다. 비스듬하고 층리와 비슷해 편의상 사층리(斜層理)라 하고 그렇기에 거짓 위자를 써서 위층리(僞層理)라 한다.

자갈, 사암, 이암 등 무거운 것에서 가벼운 것 순서로 쌓인 것을 점이층리(漸移層理)라 한다. 드물게 순서가 반대인 경우도 있다. 과거에 살았던 생물의 유해나 흔적이 돌로 변하거나 돌에 새겨진 것을 화석이라 한다. 과학자들은 화석의 연구를 통해 지구사를 밝힌다.

절리(節理), 단층(斷層), 습곡(褶曲)은 암석에 작용한 힘을 기억하고 있다. 한꺼번에 두 방향의 절리가 만들어진 것을 공액(共軛; conjugate) 절리라 한다.(액은 멍에 액이다.) 스타이롤라이트(stylolite)도 있다. 톱날 같은 구조를 말한다.

정단층은 바깥쪽으로 서로 멀어지는 힘이 작용했을 경우 절리면을 따라 한쪽이 벌어지는 형태의 단층이다. 역단층은 바깥쪽에서 안쪽으로 미는 힘이 작용했을 경우 절리면을 따라 한쪽이 밀려 올라간 형태의 단층이다. 수직 이동 없이 수평 방향으로 이동이 일어난 단층을 주향이동단층이라 한다. 암석층이 끊어져서 생긴 틈에 암석이 채워진 것을 암맥(dike), 광물이 채워진 것을 광맥(vein)이라 한다.

지층이 휜 것을 습곡이라 한다. 온도와 압력의 변화에 견디기 위해 암석도 변한다. 암석을 이루는 광물들이 서로 얽혀 있는 형태가 바뀌거나 더 안정된 광물로 변하거나 원래의 암석의 형태와 조직이 바뀌는 것을 변성작용이라 하고 그렇게 만들어진 바위를 변성암이라 한다.