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코다크롬 분지 내의 쇄설성 관상암과 암맥
(Clastic Pipes And Dikes In Kodachrome Basin)
Ariel A. Roth

     미국 유타주의 코다크롬 분지 주립공원에서는 어떤 독특한 수직적, 관입 퇴적 구조가 발견된다.  형태가 원통형이면 관상암(pipes), 편평하면 암맥(dikes)으로 불린다(그림 1). 종종 50 m가 족히 넘는 이러한 구조는 아래에 있는 퇴적지층에서 밀려 올라 왔다. 같은 지역에서, 아래 지층으로 퇴적물이 붕괴된 징조도 있다 (Christiansen 1952).  

 

 

 

 

 

 

그림 1. 코다크롬 분지 내에 노출된 가장 커다란 '관상암(pipes)' 중의 하나. 주변의 부드러운 암석은 침식되어 사라져 50m의 '단일암석 기둥(monolith)'을 남겨놓았다. 관상암의 표면은 몹시 침식되어있다.

쥐라기 지층에서의 이러한 모습은 그 지층과 관계된 시간의 길이에 관해서 흥미로운 질문을 불러일으킨다. 다른 지층이 원래 지층을 뚫고 관입되기 위해서는, 원래 지층은 부드러웠을 것이다. 퇴적물은 영원히 부드러운 채로 남아 있을 수 없다. 그들은 바로 굳어지는(교결되는) 경향이 있다. 교결작용(cementation)은 물 속에 용해되어 있는 광물이 퇴적물 속으로 운반되어 퇴적물을 암석으로 굳게 만들 때 일어난다. 이 관상암의 다른 특징들도 이 지층의 퇴적과 최근의(Plio-Pleistocene) 지질활동 사이에 많은 시간이 흐르지 않았음을 보여주고 있다. 표준 지질주상도 상의 연대 틀에 의하면, 이 퇴적물이 퇴적된 시기와 관입된 시기 사이에 1억5천만 년이 훨씬 넘는 시간을 추정하고 있는데, 이것은 수수께끼이다.

Thompson과 Stokes는 (1970) 약 600m 두께의 이 지층에 대한 상세한 부분을 연구했다 (그림2 참고). 그 가운데 쥐라기 지층의 연대는 1억4400만년~2억800만년 전으로 추정된다. 이 층군(group)의 Carmel 지층은 평균적으로 약 1억7900만 년 전이고, Entrada 지층은 약 1억6600만 년 전이다. 이 지역의 일부에서는 이름 없는 Plio-Pleistocene 수로와 판상역암(sheet conglomerate)이 여러 지층들을 덮고 있다 (Gregory 1951). 그런데 이 지층에 단지 1~6백만 년 전으로 추정되는 화산성 역암(pebbles)이 포함되어 있다. 그러므로 이 지역의 주된 쥐라기 퇴적층보다 훨씬 더 젊은 지층으로 해석된다.

 

그림 2. 코다크롬 분지 내의 관상암과 암맥을 포함하는 지층의 대략적인 단면도.

Legend for formations: Tr/Jn - Triassic-Jurassic Navajo; Jcj - Jurassic Carmel, Judd Hollow; Jpt - Jurassic Page Sandstone, Thousand Pockets Tongue; Jcp - Jurassic Carmel, Parla River Member; Jcw - Jurassic Carmel, Winsor Member; Jcww - Jurassic Carmel, Wiggler Wash Member; Jeg - Jurassic Entrada, Gunsight Butte Member; Jec - Jurassic Entrada, Cannonville Member; Jee - Jurassic Entrada, Escalante Member; Jh - Jurassic Henrieville Formation; Kdt - Cretaceous Dakota-Tropic Formations

Hornbacher(1984)는 이 지역에 있는 67 개의 관상암과 암맥에 관한 지도를 만들고 기술했다. 이것들은 여러 지층 고도(stratigraphic levels)에서 발견되나, Entrada의 Gunsight Butte 층원 내에서 대부분 발견된다 (그림 2). 어떤 것은 Entrada의 Escalante 층원이 있는 곳까지 관입되어 있다. 관상암은 노출된 높이로는 최고 52 m 까지, 그리고 직경은 15 m 까지의 범위에 걸쳐있다. 관상암 내의 암석과 광물에 대한 분석에 의하면, 암석의 구성성분은 주로 아래에 있는 상부 Paria River 지층과 하부 Winsor 지층과의 유사성을 보여준다. 그것들은 대부분의 관상암에 있어서 가장 가능성 있는 근원암이다. 페이지 사암층(Page Sandstone, 그림 2 참고)의 상부 Winsor 지층과 Thousand Pockets Tongue 지층의 일부와 아마도 다른 지층들도 또한 종종 관상암의 근원암으로 역할을 했다.

관입을 일으킨 메커니즘은 확실치 않으며, 어쩌면 결코 알 수 없을지도 모른다. Hannum (1980)은 관상암이 냉천(cold springs)에서 왔을 것이라고 제안했다. Hornbacher (1984)는 지진에 의해 유도된 퇴적물 액화작용(liquefaction)이 관입을 일으켰다고 했다. 일부 관상암(그림 3)의 비교적 부드럽고 줄무늬가 있는 벽 모습(striated wall pattern)은 후자의 해석을 지지한다. 미스터리에 덧붙여, 관상암을 둘러싸고 있는 퇴적암 내에 층리면의 교란이나, 압축 변형의 증거가 거의, 혹은 전혀 없는 것으로 나타났다. 이것은 관상암이 형성될 때, 관상암 물질(관입하는 지층암석)과 주변 퇴적물(관입당하는 지층암석)이 양쪽 다 부드러웠다는(굳지 않았다는) 것을 나타내고 있다.

 

 

 

 

 

 

그림 3. 수직방향의 줄무늬(striations, 조선)를 보여주고 있는 한 관상암의 표면에 대한 확대 모습. 오른쪽에 있는 약간 더 어두운 쐐기 모양의 수직적 암석은 관상암의 일부가 아니라, 관상암이 관입한 주변 '암석'의 남아있는 부분이다.

Hornbacher (1984)는 관입이 최근의 플라이오-플라이스토세(Plio-Pleistocene) 시기의 역암 퇴적물에서 일어났다는 증거를 제시했다. 그 내용은 다음과 같다:  1)플라이오-플라이스토세 역암과 관상암 맨 윗부분과의 밀접한 관계; 2)이 관상암으로부터 역암으로 유체가 흘러간 구조(fluid escape structures); 그리고 3)제시된 관입 메커니즘에 필요한 이 지역 내의 플라이오-플라이스토세 구조적 운동(즉 지진, 조산운동). LeFevre 등(1987)은 관상암이 형성된 시기를 쥐라기로 주장하나, 직접적으로 이를 뒷받침하는 어떠한 증거도 제시하지 못했다.

이 관상암들은 피관입암인 쥐라기 지층이 1억5000만 년이 넘는 시간 동안 부드러운(암석화되지 않은) 채로 있어야만 하는 것을 요구하기 때문에, 표준 지질주상도에 의한 연대 척도에 있어서 심각한 문제점을 제시하는 것으로 보인다. 얼마나 쉽게 교결 광물들이 퇴적물을 이동하여 암석화를 일으키는지를 고려할 때, 이것은 거의 있을 수 없는 것 같이 보인다. 또한 이 관상암들이 발견되는 광범위한 지역에 걸쳐 비암석화작용 과정 (교질물의 용해)이 두껍고 매우 다양한 지층연속체 전체에 동시에 일어났을 것이라는 것도 거의 있을 것 같지 않아 보인다.

 (교질물 - 퇴적암을 구성하는 입자들 틈을 채운 물질. 흔히 화학적으로 침전된 것이기 때문에 입자들이 묶여 단단한 암석이 된다. SiO2, 탄산염, 다양한 철산화물이 흔한 교질물이나, 쇄설성 점토광물이나 그밖에 세립의 입자들도 교질물 역할을 한다. 시멘트, 교결물은 동의어)

비록 Plio-Pleistocene 관입의 증거를 고려하지 않는다 할지라도, 여전히 표준 지질주상도 상의 연대 척도에는 문제가 있다. 관상암의 근원지와 그것들의 현 위치 사이의 수직적 거리에 해당하는 연대의 차이는 수백만 년이다 (만약 Carmel과 Entrada의 평균 연대를 사용한다면 1300만 년). 하지만, 근원 물질들이 그러한 광대한 시간동안 미고결된(암석화되지 않은) 채로 남아 있을 수는 없을 것이다. 일부 관상암은 100 m의 퇴적암을 관입했다.

현재 수백만 년으로 추정되는 부드러운 퇴적물이 해양저에 있기 때문에, 마찬가지로 관상암을 생성한 퇴적암과 주변 암석이 수백만 년 동안 부드러운 채로 남아있을 수 있다고 주장할 수 있다. 하지만, 이 관상암들과 관련된 상황은 그와 같은 것으로 보이지 않는다. 관상암들을 가지고 있는 일부 지층들은 바다에서가 아니라, 육상에서 기원한 것으로 해석되었다. 우리는 현재 대륙 지각에서 관상암을 이룰 수 있는 유체(액체) 상태의 오래된 지층을 보지 못한다. 주변 지층을 관통하면서 관상암에서 기원한 길고 가는 맥(veins)은 이러한 관상암 및 암맥과 연관이 있다. 이것은 근원암(관상암 그 자체)이 고도의 유체 상태를 요구하는 것처럼 보인다. 하지만, 이러한 맥 내의 관입 물질이 오랜 기간 동안 부드러운 채로 남아있었다는 것은 사실상 불가능하다. 이러한 관상암들이 발견되어 노출되어 있는 지역에는, 1200 m 가 넘는 퇴적암 표토층이 한 때 덮여 있었다. 이 덮여진 퇴적층은 275 X 105 파스칼(4000 lb/in2)의 압력을 만들었을 것이다. 이러한 압력은 Plio-Pleistocene의 관입을 막으면서 빠른 교결작용을 유발했을 것이다.

이러한 관상암들은 놀라운 구조이다. 데이터들과 가장 적합한 것으로 보이는 지층 모델은, 최근의 창세기 홍수 동안 빠른 엄청난 퇴적작용이 있었으며, 굳어지지 않은 액화된 퇴적물이 연속적인 지진활동 등으로 부드러운 퇴적물 속으로 관입하면서 관상암과 암맥을 형성한 것으로 보인다.

 

*한국창조과학회 자료실/노아의 홍수/격변적 지층형성에 있는 많은 자료들을 참조하세요

    http://www.kacr.or.kr/library/listview.asp?category=C04

 

*참조 : 페루 삭사이와만 요새의 미스터리가 밝혀졌다!
조금의 틈도 없는 돌벽은 부드러운 상태의 암석으로 축조되었다!
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6785

 

 REFERENCES

.Christiansen, F. W. 1952. Slump structures and associated 'clastic intrusions' in Upper Jurassic sediments, Kane and Garfield Counties, Utah. Geological Society of America Bulletin 63:1359.

.Gregory, H. E. 1951. Geology and geography of the Paunsaugunt region, Utah. U.S. Geological Survey Professional Paper 164.

.Hannum, C. 1980. Sandstone and conglomerate - breccia pipes and dikes of Kodachrome Basin area, Kane County, Utah. Brigham Young University Geology Studies 27:31-50.

.Hornbacher, D. 1984. Geology and structure of Kodachrome Basin State Reserve and vicinity, Kane and Garfield Counties, Utah. M.A. Thesis. Loma Linda University.

.LeFevre, L. M., G. L. Pollock, and C. F. Lohrengel II. 1987. Geology of Kodachrome Basin State Park. Encyclia. 64:114-120.

.Thompson, A. E. and W. L. Stokes. 1970. Stratigraphy of the San Rafael Group, southwest and south central Utah. Utah Geological and Mineralogical Survey Bulletin 87.

출처 : Origins 19(1):44-48, 1992
URL : http://www.grisda.org/origins/19044.htm
번역자 : IT사역위원회

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