층서학
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층서학(層序學, stratigraphy) 또는 층위학(層位學)은 지층의 층서와 성층을 연구하는 지질학의 한 분야이다. 주로 퇴적암과 층을 이룬 화산암을 대상으로, 지층의 순서·분포·형성 시기와 서로 떨어진 지역의 지층을 대비하는 방법을 다룬다.[1] 지층 자체의 특징을 다루는 것과 달리, 층서학은 여러 지층 사이의 시간적·공간적 관계를 밝히는 데 중점을 둔다.
층서학은 지질 시대의 상대적인 순서를 세우고 지질도의 단면을 해석하는 데 중요하다. 지층의 순서와 화석, 방사성 연대, 자성 등을 함께 이용하면 특정 지역의 지질사를 복원하고 멀리 떨어진 지층을 비교할 수 있다.
기본 원리
[편집]층서학에는 지층의 형성 순서를 해석하기 위한 몇 가지 기본 원리가 쓰인다. 중첩의 법칙에 따르면 크게 교란되지 않은 퇴적층에서는 아래에 있는 층이 위에 있는 층보다 먼저 형성되었다. 퇴적층 수평의 원리는 퇴적물이 대체로 수평 또는 거의 수평으로 쌓인다는 원리이며, 측방 연속성의 원리는 퇴적층이 처음에는 옆으로 이어지다가 침식이나 지질 구조에 의해 끊어질 수 있음을 설명한다. 단층·관입체처럼 다른 지층을 가르는 구조는 그것이 가르는 지층보다 뒤에 형성되었다는 절단 관계도 지질 사건의 순서를 판단하는 데 이용된다.
다른 암석 안에 들어 있는 자갈·암편·포획물은 이를 둘러싼 암석보다 먼저 형성되었다고 해석하는 포함 관계의 원리도 층서 관계를 판단할 때 쓴다. 생물층서학에서는 같은 화석군이 나타나는 지층을 대비하고, 화석군의 출현과 소멸이 일정한 순서로 일어난다는 생물군 천이의 원리를 상대 연령을 정하는 자료로 활용한다.[2]
하위 분야
[편집]암석층서학
[편집]암석층서학은 암석의 종류와 특징, 층의 경계를 기준으로 지층을 구분하고 분류한다. 비슷한 암상과 일정한 분포를 보이는 지층을 하나의 지층 단위로 설정하여 지질도를 만들고 지역 간의 지층을 대비한다. 이 분야에서 쓰는 단위와 명명은 지층의 물질적 특징에 바탕을 둔다.
생물층서학
[편집]생물층서학은 지층에 들어 있는 화석의 종류와 변화 양상을 이용한다. 짧은 기간에 넓은 지역에 분포했고 식별하기 쉬운 화석은 지층의 상대 연령을 비교하는 데 특히 유용하며, 이를 표준 화석이라고 한다. 화석의 출현·소멸 순서는 지층을 대비하고 과거 생물과 환경의 변화를 이해하는 단서가 된다.
연대층서학
[편집]연대층서학은 지층과 지질시대 단위의 시간적 관계를 다룬다. 방사성 동위 원소 연대 측정으로 얻은 절대 연령은 상대적인 층서 관계를 보완하며, 지질 시대의 경계를 정하는 자료가 된다. 고지자기학 자료를 이용하여 지구 자기장의 역전 기록을 지층과 대비하는 방법은 자기층서라고 한다.
활용
[편집]층서학은 한 지역의 퇴적 분지가 어떻게 발달했는지, 바다와 육지의 분포가 어떻게 달라졌는지, 생물이 언제 나타나고 사라졌는지를 연구하는 데 쓰인다. 지층 대비는 지질도를 작성하고 지하의 암석 분포를 추정하는 기본 자료이기도 하다. 석유·천연가스·석탄·지하수와 같은 지하 자원을 조사할 때에도 지층의 연속성과 암석의 성질을 파악하는 일이 중요하다.
층서 대비에는 불확실성이 따르므로, 암석의 특징만으로 대비한 결과와 화석·연대 측정·자기층서 자료를 함께 검토한다. 특히 퇴적이 중단되거나 침식이 일어난 곳에서는 지질 기록에 시간적 공백이 생길 수 있다.
정식 층서 단위
[편집]암석층서학에서 가장 기본이 되는 정식 단위는 주변 암석과 구별되는 암상으로 정의되고 지표 또는 지하에서 추적할 수 있는 누층이다. 누층은 두께만으로 정하지 않으며, 암석의 광물·화학 조성, 조직, 색, 퇴적 구조와 암석을 이루는 화석 등의 특징을 종합하여 경계를 정한다. 여러 누층은 층서군으로 묶을 수 있고, 누층보다 규모가 작은 공식 단위는 부층(member)으로 나눌 수 있다. 누층의 이름에는 일반적으로 처음 보고된 지역의 지명이 사용되며, 다른 단위와 혼동되지 않도록 기준 노두나 표준 단면을 제시한다.[3]
누층은 주로 퇴적암에 적용되지만 저변성 암석과 화산암에도 사용할 수 있다. 관입 화성암이나 심하게 변성된 암체처럼 암층의 연속성을 추적하기 어려운 경우에는 암석덩어리 단위인 암석체를 별도로 사용한다. 층서 단위는 화석의 분류나 절대 연령만으로 정의하지 않으며, 생물층서 단위·연대층서 단위·화학층서 단위를 암석층서 단위와 구별하여 함께 기록한다.
화학층서는 암석 단위 안팎의 미량 원소와 동위 원소 조성 변화를 이용해 지층을 대비하는 방법이다. 또한 광물 조성·입자 크기·층 두께·화석 다양성의 주기적 변화를 기록하면 계절성이나 더 긴 시간 규모의 고기후 변화와 퇴적 환경의 반복을 해석할 수 있다. 이런 지표는 암상이나 화석이 뚜렷하지 않은 구간에서도 다른 대비 자료와 함께 사용할 수 있지만, 하나의 화학적 또는 주기적 신호만으로 같은 시기의 지층이라고 단정하지는 않는다.[4]
자기층서에서는 단면을 따라 채취한 방향 시료의 잔류자화를 측정하여 각 지층이 형성될 때의 자기극성을 정한다. 퇴적암에서는 미세한 자성 광물이 퇴적할 때 당시의 지구 자기장 방향을 기록할 수 있고, 화산암에서는 마그마가 식어 결정화할 때의 자화가 남을 수 있다. 이렇게 만든 지역 자기층서 주상도는 전 지구 자기극성 시간 척도와 대비하여 화석이나 삽입 화성암이 드문 지층의 연대를 추정하는 데 이용한다.[5]
서로 떨어진 노두의 층을 대비할 때는 하나의 지표만으로 동일성을 단정하지 않는다. 암상의 변화가 지역적으로 반복될 수 있기 때문에 층서학자는 표준 화석, 화산재층, 자기 역전, 방사성 연대와 같은 독립적인 표지를 결합한다. 이 방법은 침식이나 퇴적 중단으로 생긴 부정합을 식별하고, 노두 사이의 시간적 공백을 층서 기록에 표시하는 데에도 유용하다.
역사적 발전
[편집]니콜라스 스테노는 1669년에 중첩의 법칙, 퇴적층 수평의 원리, 측방 연속성의 원리로 이어지는 생각을 제시하여 층서학의 이론적 토대를 마련하였다. 19세기 초 윌리엄 스미스는 지층에 따른 화석의 차이를 이용해 지층을 대비하고 잉글랜드의 지질도를 만들었다. 조르주 퀴비에와 알렉상드르 브롱니아르도 파리 분지의 지층과 화석을 연구하여 층서학의 발전에 기여하였다.[6]
20세기 이후에는 방사성 연대 측정, 고지자기, 미량원소 분석과 컴퓨터 자료베이스가 층서 대비에 널리 쓰이면서 지역적인 지층 연구가 국제적인 지질 시간 척도와 연결되었다. 국제층서위원회는 지질 시대 단위와 경계의 표준화를 추진하며, 각 지역의 층서 코드는 단위의 정의와 명명, 기준 단면의 기록 방법을 정한다.
같이 보기
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각주
[편집]- ↑ Boggs, Sam (2014). 《Principles of Sedimentology and Stratigraphy》 5판. Pearson. 1–5쪽.
- ↑ Boggs, Sam (2014). 《Principles of Sedimentology and Stratigraphy》 5판. Pearson. ISBN 978-0-321-64318-7
|isbn=값 확인 필요: checksum (도움말). - ↑ North American Commission on Stratigraphic Nomenclature (2005). “North American Stratigraphic Code”. 《AAPG Bulletin》 89 (11): 1547–1591. doi:10.1306/07050504129.
- ↑ Boggs, Sam (2014). 《Principles of Sedimentology and Stratigraphy》 5판. Pearson. ISBN 978-0-321-64318-7
|isbn=값 확인 필요: checksum (도움말). - ↑ Boggs, Sam (2014). 《Principles of Sedimentology and Stratigraphy》 5판. Pearson. ISBN 978-0-321-64318-7
|isbn=값 확인 필요: checksum (도움말). - ↑ Davies G.L.H. (2007). 《Whatever is Under the Earth the Geological Society of London 1807-2007》. London: Geological Society. 78쪽. ISBN 9781862392144.
외부 링크
[편집]- (영어) ICS Subcommission for Stratigraphic Information
- (영어) Front Range stratigraphy 보관됨 2010-06-12 - 웨이백 머신
- (영어) International Commission on Stratigraphy
- (영어) Stratigraphy.net A stratigraphic data provider.
