부정합·단층·습곡과 지질 구조 해석

핵심 정리

지층은 퇴적된 뒤 지각 변동을 받아 기울거나 휘고, 끊어져 어긋날 수 있다. 그 뒤 융기와 침식, 다시 이어지는 퇴적이 일어나면 지층 사이에 시간의 공백을 나타내는 부정합면이 생긴다. 퇴적이 중단된 시기와 그 뒤 침식이 진행된 흔적이 부정합에 함께 남을 수 있다. 부정합 아래의 지층은 부정합 위에 새로 쌓인 지층보다 먼저 만들어졌다.

경사 부정합은 아래쪽 지층이 기울어진 뒤 침식되고, 그 위에 새 지층이 쌓여 형성된다. 풍화·침식을 받은 암석 위에 새 지층이 쌓인 경계도 부정합면으로 해석할 수 있다. 지층이 휘어진 구조가 습곡이며, 지질도에서는 지층 경계의 굽음과 지층 배열의 반복을 살펴 습곡을 판단한다. 배사 구조에서는 가운데 지층이 오래되고 바깥쪽 지층이 새롭다.

단층은 암석이 깨져 양쪽이 상대적으로 어긋난 구조다. 지층이 끊기고 어긋나 연속되지 않는 모습은 단층의 존재를 나타낸다. 단층은 관통하는 지층보다 나중에 생기며, 이미 있던 지층을 자른 단층이 형성된 뒤에는 그 위에 새 지층이 쌓일 수 있다. 정단층은 상반이 하반에 대해 아래로 내려간 단층이다. 정단층은 수평 장력과 관련되고, 역단층은 수평 압축력에 의해 형성되며 상반이 하반에 대해 위로 올라간다. 관입한 화강암은 주변 지층보다 나중에 생성된다.

자세히

지질 구조를 해석할 때는 먼저 자료에 표시된 경계와 지층의 순서를 읽는다. 그런 다음 구조를 만든 사건의 선후 관계를 판단한다. 지층이 퇴적되어 쌓인 뒤에는 지각 변동으로 기울거나 습곡을 이룰 수 있다. 암석이 지표에 드러나면 풍화와 침식을 받고, 그 뒤 다시 물속이나 퇴적 환경에 놓여 새 퇴적물이 쌓일 수 있다. 이때 아래쪽의 오래된 암석과 위쪽의 새 지층 사이에는 퇴적의 연속성이 끊긴 구간이 남는다. 따라서 부정합은 단순히 서로 다른 암석이 맞닿은 경계가 아니라 퇴적 중단과 침식 뒤 새로운 퇴적이 이어진 경계로 읽는다. 부정합면을 기준으로 아래 지층이 먼저 만들어졌고 위 지층이 나중에 쌓였다는 상대적 순서를 정할 수 있다. 다만 이 경계가 보여 주는 것은 두 지층이 맞닿기까지의 상대적 사건 순서이며, 그 자체만으로 공백의 구체적인 기간이나 모든 사건의 세부 사항을 정할 수 있는 것은 아니다.

부정합의 모양을 구분할 때는 위아래 지층의 자세를 비교한다. 경사 부정합에서는 아래쪽 지층이 먼저 퇴적된 후 기울어지고, 지표에 노출되어 침식된 다음, 그 위에 새 지층이 쌓인다. 그러므로 아래 지층의 층리면과 위 지층의 층리면이 서로 다른 방향으로 놓인다. 반면 평행 부정합은 위아래 지층의 층리면이 대체로 평행하게 놓인 상태에서도 퇴적이 중단되고 침식이 일어난 경계다. 평행하다는 이유만으로 퇴적이 계속 이어졌다고 판단하면 안 된다. 부정합인지 판단할 때는 층리의 방향만 보는 것이 아니라 침식된 표면, 위아래 지층의 관계, 경계를 가로지르는 사건의 순서를 함께 따져야 한다. 지질도나 단면도에서 경계가 보이면, 경계 양쪽의 지층 배열이 연속적인지, 아래쪽 지층이 기울어져 잘려 있는지 확인하는 것이 유용하다.

습곡과 단층은 모두 지층에 변형이 일어난 결과지만 나타나는 방식은 다르다. 습곡은 지층이 끊어지지 않은 채 휘어진 구조이며, 단층은 지층이 깨지고 양쪽이 어긋난 구조다. 습곡을 지질도에서 판단할 때는 지층 경계가 굽는 모양과 같은 지층이 되풀이되어 나타나는 배열을 살핀다. 지질도는 지표에 드러난 지층의 분포를 나타내므로, 경계 곡선만 따로 떼어 보지 말고 지층의 순서와 반복을 함께 읽어야 한다. 지표의 높낮이를 나타내는 등고선은 지형 정보이지, 그 자체가 습곡의 증거는 아니다. 지층의 띠가 반복되더라도 그것이 실제로 휘어진 것인지 다른 구조나 노출 조건 때문인지를 자료의 층서 관계로 점검해야 한다. 배사에서는 가운데 지층이 오래되고 양쪽 바깥으로 갈수록 새 지층이 놓인다. 이 순서는 구조를 판단하는 데 쓰이며, 지질도에서 가운데와 바깥의 지층 나이를 비교하지 않고 단순히 선의 모양만으로 배사라고 결론 내리지 않는다.

단층의 종류는 단층면을 기준으로 상반과 하반을 먼저 정한 다음, 두 부분의 상대적인 이동을 비교해 구분한다. 단층면 위쪽에 놓인 암체가 상반이고 아래쪽에 놓인 암체가 하반이다. 단층면의 기울기가 그림에 나타나 있으면 그 면을 기준으로 어느 쪽이 위에 놓이는지를 확인한다. 그 뒤 지층의 대응 관계를 따라가 어느 쪽이 상대적으로 올라가거나 내려갔는지 판단한다. 상반이 하반에 대해 내려간 단층은 정단층이고, 상반이 하반에 대해 올라간 단층은 역단층이다. 그림에서 지표 높이나 특정 지층의 현재 위치만 보고 상반·하반을 정하면 안 된다. 단층면에 대한 위치와 양쪽 지층의 어긋남을 함께 확인해야 한다.