지사학 법칙과 지층의 생성 순서

핵심 정리

지층의 생성 순서를 정할 때는 지층의 현재 위치만 보지 않고, 퇴적층의 위아래 관계와 지질 구조가 만든 교란을 함께 살핀다. 누중의 법칙은 퇴적층이 뒤집히거나 크게 교란되지 않았다면 아래에 놓인 지층일수록 먼저 생성되었다는 원리다. 아래에 놓인 지층일수록 먼저 생성된다. 아래층과 위층의 순서는 지질도에서의 고도나 지표 노출 위치가 아니라 실제 층서 관계로 판단한다.

부정합이 없다면 일반적으로 위에 있는 지층일수록 나중에 쌓인다. 퇴적 시기의 순서를 정할 때도 아래에 있는 지층부터 먼저 퇴적된 것으로 해석한다. 다만 지층이 기울거나 습곡·단층을 이루면 지표에서 보이는 배열이 원래의 퇴적 순서와 다를 수 있으므로, 층의 경사와 구조를 확인해야 한다. 부정합은 오래된 지층이 퇴적된 뒤 융기·침식 등의 과정을 거치고 다시 퇴적이 시작되었음을 보여 주는 경계다. 부정합면을 기준으로 아래 지층이 먼저 형성되고 그 위 지층이 나중에 형성된다.

지층과 암석체가 서로 자르거나 포함하는 관계도 시간 순서를 알려 준다. 절단 관계에서 다른 암석이나 지층을 자르는 단층·관입체는 잘리는 대상보다 나중에 생겼다. 따라서 관입한 화성암은 관입당한 암석보다 나중에 생성된다. 관입에 의해 주변 암석이 접촉 변성을 받았다면, 그 변성을 받은 암석은 변성을 일으킨 화성암보다 먼저 존재했다. 암석 안에 포함된 암편이나 자갈은 그것을 둘러싼 암석보다 먼저 만들어진 것으로 판단한다. 서로 다른 관계가 동시에 주어지면 각각이 알려 주는 선후를 연결해 전체 생성 순서를 정한다.

화석은 지층의 상대적 생성 시기를 비교하는 자료다. 같은 암석 종류라는 사실만으로 두 지층이 같은 시기에 생성되었다고 단정하지 않는다. 화석의 종류와 지층의 층서 관계를 함께 살펴야 한다. 필석은 고생대 전기에 번성한 화석으로, 그 시기에 생성된 지층에서 산출된다. 필석과 완족류가 산출되는 지층의 생성 순서를 화석 산출 시기로 판단하는 경우도 있다.

자세히

지사학 법칙을 적용할 때는 지층의 현재 모습만으로 사건의 순서를 정하지 않는다. 퇴적과 화성 활동, 변형, 침식처럼 서로 다른 지질 사건을 구별하고, 각 사건이 다른 사건보다 앞섰는지 뒤섰는지 판단하는 원리다. 문제에서는 암석의 종류와 층리, 지층의 경사, 부정합면, 관입체, 단층, 화석 산출 정보가 함께 제시될 수 있다. 먼저 각 자료가 보여 주는 관계를 찾는다. 그런 다음 그 관계들을 연결해 순서를 정한다.

퇴적층이 쌓일 때 새 퇴적물은 일반적으로 기존 퇴적층 위에 쌓인다. 이 때문에 교란되지 않은 퇴적층에서는 아래층이 오래되고 위층이 젊다. 이를 누중의 법칙이라고 한다. 부정합이나 관입 관계가 없는 지층에서는 지층 누중의 법칙에 따라 아래에 있는 지층이 위에 있는 지층보다 먼저 생성된다. 특히 습곡이나 단층이 없다는 조건은 현재 보이는 위아래 배열을 원래 층서 순서로 읽을 수 있게 해 준다. 습곡·단층이 없으면 위의 지층이 아래의 지층보다 젊다는 관계도 적용할 수 있다. 이 원리는 상대적 순서를 알려 줄 뿐, 지층이 실제로 몇 년 전에 만들어졌는지를 알려 주지는 않는다.

누중의 법칙을 적용하기 전에 지층이 뒤집혔는지, 습곡이나 단층으로 배열이 달라졌는지 살핀다. 지질도에서 지층이 지표의 높은 곳이나 낮은 곳에 드러난다는 사실만으로 어느 지층이 오래되었는지 결정할 수 없다. 지층의 경사와 구조를 함께 해석해 실제 층서상 위아래를 찾아야 한다. 부정합이 있는 경우에는 아래와 위를 하나의 연속된 퇴적 순서로 취급하지 않는다. 부정합 아래 지층이 형성된 뒤 퇴적이 중단되고 침식이 일어났으며, 이후 새 지층이 그 위에 쌓였다고 해석한다. 부정합면 위의 지층은 그 아래 지층보다 나중에 생성된다. 지층의 생성 순서는 부정합과 포함 관계를 이용해 아래층부터 차례로 결정할 수 있다.

관입 관계는 누중의 법칙과 다른 종류의 시간 단서다. 화성암이 기존 지층을 가로질러 들어가 있으면, 관입이 일어나기 전에 그 지층이 이미 존재해야 한다. 그러므로 관입암은 잘리는 지층보다 젊다. 관입한 화성암은 주변 암석을 접촉 변성시킬 수 있다. 접촉 변성은 관입체 주변에서 일어나며, 변성을 받은 암석은 원래 관입체보다 먼저 존재했던 암석이다. 변성 흔적이 보이는 암석과 관입체의 관계를 판단할 때는 변성된 쪽과 변성을 일으킨 쪽을 구분해야 한다. 변성의 범위가 넓어 보인다는 이유만으로 그 범위 안의 모든 지층을 관입체보다 나중이라고 해석하지 않는다. 실제 접촉 관계와 변성 흔적이 있는 위치를 확인한다.