퇴적 지층 사이의 간격들 2

퇴적 지층 사이의 간격들 2 

(Those Gaps in the Sedimentary Layers 2)

Ariel A. Roth


      호주의 동부 해안을 따라, 유명한 석탄층이 노출되어 있다. 불라이 석탄층(Bulli Coal) 꼭대기에는 또 다른 간격이 있다 (그림 7 화살표). Pogson(1972)의 자료는 그 간격을 500만 년으로 추정하고 있다. Herbert와 Helby는(1980, p.511) 이것은 아마도 전 세계적으로 중요한 'basin-wide hiatus' 라고 지적했다. 지질학 지도 자료(Pogson 1972)에 의하면, 이 간격은 90,000km에 걸쳐 펼쳐져 있다. 불라이 석탄층이 존재하는 지역에서, 500만 년 동안이라는 광대한 시간동안, 그리고 광범위한 지역에 걸쳐 이러한 석탄층이 파괴됨 없이 남아있을 수 있었다는 것을 상상하기란 매우 어렵다.    

그림 7. 호주 New South Wales에 있는 호주 동부 해안. 화살표는 석탄층 위와 500만 년의 간격으로 추측하고 있다.

유럽의 알프스 산맥에는 거대한 충상과 접혀져 있는, 나페(nappes)라고 불려지는 복잡한 지층 단위의 일부를 가지고 있다. 이 나페 내의 지층들 사이에 추정되는 간격들은 다른 지층들에서 보여지는 것과 같은 침식 현상의 결여를 똑같이 보여주고 있다. 그림 8 은 스위스 론(Rhone) 계곡에서 보여지는 Morcles Nappe의 일부를 보여주고 있다. 화살표는 3천5백만 년 이상(Upper Cretaceous)의 간격을 가리키고 있다. 더군다나, 화살표 아래 부분의 지층의 전 순서는 그 위의 지층순서와 완전히 뒤바뀌어(역전되어) 있다. 이 지층들은 알프스 산맥의 형성 초기에 옆으로부터 밀려와서 올라타고 접혀졌다고 말해지고 있다.  

그림 8. 스위스의 론 계곡. 화살표는 3500만 년 이상의 간격을 가리키고 있다.

몇몇 지질학자들은 이들 간격 사이에서 기대되는 변화의 증거들이 결여되어 있음을 말하고 있다. 준정합(paraconformities) 이라 불리는 이러한 종류의 간격들에 관해서 Norman Newell (1967)는 다음과 같이 말했다.  

”특히 석회암 지층에서 유사정합의 놀라운 점은 표면지층 아래에 용해의 증거가 대부분 없다는 것이다. 오랫동안 지표면에 노출되었다면 기대되어야만 하는 잔존 카르스트 표면은 결여되어 있고, 확인되지 않고 있다.”

그들의 기원에 관하여 심도있는 조사를 실시한 후, 저자는 다음과 같이 추가하였다.

”준정합의 기원은 불확실하다. 그리고 나는 이 문제에 대해 한 가지의 해답도 분명히 가지고 있지 못한다.”

Newell (1984, p. 125) 또한 말하였다.

”지질시대의 경계선에서, 그리고 주요한 화석학적 경계선(biostratigraphic boundaries, 다른 화석 집단들이 나오는 경계) 에서 수수께끼같은 점은 대기 중에 노출되었다는 물리적인 증거들이 대개가 결여되었다는 것이다. 심지어 바로 아래의 지층이 처트 석회암(cherty limestones) 인 경우에도 깊은 침출(용해, leaching), 침식, 수로의 발달, 잔류 자잘의 흔적들을 찾아보기 힘들다는 것이다.(Newell, 1967b). 대개 이러한 준정합의 경계선은 오로지 고생물학적(화석) 증거에 의해서만 결정되었다는 것이다.”   

T. H. Van Andel (1981)는 말했다.

”베네수엘라에서 해안가 늪지에서 퇴적된 것으로 추정되는 30 cm 정도의 회색 점토층에 의해서 분리된 두 층의 얇은 석탄층이 초기 신생대 팔레오세 시대와 후기 에오세 시대였다는 것을 확인하게 되면서, 나는 나의 경력 초기에 많은 영향을 받게 되었다. 노출된 면은 뛰어났고, 세밀한 검사에서도 바로 위의 지점이 1500만 년이나 차이가 난다는 것을 판명하는데 실패했다.” 

이 의문과 관련해서 부가해야할 흥미로운 점은 현재 지구상의 침식률은 너무 빨라서 간격들 사이의 많은 잃어버린 지층들로 인해 추정되는 광대한 기간이 실제로 있었다면, 침식으로 인해 여러 번 없어져야만 했을 것이라는 것이다. 오늘날 미국대륙의 침식률은 평균 1000년에 약 6.1cm 이다 (Judson과 Ritter 1964). 이것은 100만 년에는 61m, 1000만 년에는 600m의 침식이 예상된다. 오늘날의 침식율로 미국은 1000만 년 이내에 사라져버릴 것으로 말해지고 있다.

오늘날의 침식률은 오래된 지질시대와는 쉽게 화해될 수 없다는 것이 인정되고 있다. 지금의 침식률과 관련하여 Sparks (1986, p.510)는 그 문제들을 강조했다.  

”이러한 몇몇 침식률은 확실히 혼란스럽다. 황하강은 1000만 년이면 에베레스트 높이의 지역을 평원으로 만들어버릴 수 있다.”

그러므로, 만약 오래된 지질시대를 상상한다면, 지층 간격 사이에 시간이 흘렀다는 증거가 전혀 없다는 의문뿐만 아니라, 간격들 사이에 퇴적지층의 존재에 관한 의문이 일어나게 된다. 오늘날의 평균 침식률로 광대한 시간이 흘렀다면, 대륙에서 발견되는 퇴적 기록의 몇 배를 침식시켜버렸을 것이다. Sparks (1986)은 다음과 같이 말하고 있다.

”학생들은 두 가지 길 중에서 선택해야 한다 : 단 기간의 표면침식 모습의 긴 외삽을 허락하여 침식이 일어났을 실제성을 의심하는 것과, 현재의 느린 침식률의 긴 외삽의 유효성을 의심하는 것이다.”

나는 딜레마를 해결할 수 있는, 즉 오랜 기간의 결과라는 모순을 해결하기 위해 노력할 필요가 없는, 현생대의 짧은 기간 내에 현재의 침식률을 받아들이기 위한, 세 번째 길을 제안하고자 한다. 격변설과 관계가 되어있는 이것의 의미는 모든 곳에서 논의되어 왔었다 (Roth 1986).

이 글을 요약한다면, 지구의 퇴적지층에 추정되는 시간 간격들은 흔히 발견된다. 수백만 년의 추정되는 시간에 대한 물리적 증거는 없다. 정상적인 상황 하에서는, 침식 아니면 퇴적이 기대된다. 그러나 준정합(paraconformities)과 평행부정합(disconformities)의 표면은 둘 중의 어느 것도 보이지 않는다.  

명심해야만 하는 것은 한 지역에서 잃어버린 시간의 증거는 전 지구적인 잃어버린 시간의 증거를 제시하고 있다는 것이다. 시간이 흘렀다는 증거가 없다는 것은 퇴적지층이 창세기에 묘사된 격변적인 홍수와 관련된 결과에 의해서 빠르게 퇴적되었다는 모델에 의해 화해될 수 있다. 간격들 사이에 광대한 시간이 흘렀다면, 현재의 침식률에 의한 엄청난 침식으로 사라졌어야한다는 사실에 의해서, 이 모델은 지지되고 있는 것이다. 


몇 가지 질문들

우리는 지금 위에서 살펴본 사례들에 의해 제기될 수 있는 몇 가지 질문들을 살펴보자.

1. 이러한 간격들을 나타낼 수 있는 평탄한 지역이 지구상에 있지 않은가?
지구는 평탄한 지역을 가지고 있다. 가장 평탄한 곳으로는 호수 바닥과 대양 깊은 곳의 바닥이다. 그러나 퇴적물이 평탄한 형태로 퇴적되는 곳에서도 퇴적 시에 간격은 나타나지 않는다. 퇴적이 일어나지 않고, 침식이 일어나는 지역에서도 그들 모두는 전혀 혼동이 일어나지 않아야만 한다. 지층 사이에 시간 간격은 침식이 일어나는 지역에서 기대된다. 퇴적물은 일반적으로 수평적인 상태로 퇴적된다. 미국 미시시피강 하류, 뉴질랜드 캔터베리 평원 같은 곳에는 광범위하고 평평한 지역이 있는데, 그곳에서 퇴적물은 넓은 지역에 평탄한 형태로 퇴적되고 있다. 그러나 퇴적물의 퇴적현상이 일어나지 않는 지역에서는, 침식이 일어나기 때문에, 대체적으로 불규칙하다. 일반적으로 간격이 있었다고 추정하는 평탄한 접촉면은 침식지역에서 정상적으로 보이는 불규칙한 모습을 보이지 않고 있다. 그곳에서는 또한 퇴적현상을 보이지 않았다. 보였다면, 그곳에 시간 간격이 있었다고 추정하지는 않았을 것이다.

2. 지구상에 퇴적도, 침식도 일어나지 않으면서 평탄한 지역이 있을 수 있는가?
그러한 지역이 다소 있을 수도 있다. 그러나 그러한 지역은 예외이고, 이러한 평탄한 간격들이 지구의 전 퇴적지층을 통해서 풍부하게 존재한다는 것을 설명할 수 없다. 몇몇 지형학자들은 건조한 호주 중부 지역에서는 퇴적도 침식도 매우 느리게 일어난다는 것을 제시하고 있다. 그곳은 지구의 정상적인 퇴적과 침식을 나타내지 않는 하나의 예외적인 곳이다. 모든 간격과 관련된 지층들은 풍부한 화석들이 발견되는데, 이들 화석들은 그 당시의 기후가 건조한 호주 중부와 같지 않았음을 나타내고 있다. 예를 들어 Ogallala 지층에서 발견되는 말과 마스토돈 화석들은 그들의 생존에 필요한 식물들이 자라기 위한 많은 강우가 있었음을 나타낸다. 이러한 간격들 사이에 있었을 것으로 상상하는 광대한 시간동안, 정상적인 기후 환경 아래에서 많은 침식과 많은 퇴적이 있었을 것이 예상된다.

침식이 많이 일어나지 않았으면서도 오래된 연대로 추정되는 지표면이 지구상에 몇 군데 있다. 그들의 중요성은 그들의 추정되는 연대 때문이다. 앞에서 언급했던 Llano Estacado도 그들 중 하나이다. 그러나 그 지층은 단지 200만 년 정도로 추정된다. 훨씬 중요한 지역이 호주 남부 걸프스 지방 근처의 캥거루섬(Kangaroo Island)과 같은 지역이다. 캥거루섬은 60~140 km의 크기로 표면 지층은 2억 년 정도로 추정되고 있다.(Daily, Twidale and Milnes 1974). 내가 그 섬을 방문했을 때, 극도로 평탄한 모습이 매우 인상적이었다. 그림 9 는 이 섬의 단지 일부만 보여주고 있다. 그러한 평탄한 지표면이 2억 년 동안 침식도 퇴적도 일어나지 않은 채 유지될 수 있을까? 빙하기와 기후 요소들은 극적인 변화를 일으켰을 것이 분명할텐데 말이다. 트위달(Twidale, 1976)은 이러한 오래된 연대에 대한 문제점을 다음과 같이 말하고 있다.

”오늘날의 육지 표면의 붕괴율(rate of degradation)은 과거의 지질학적 침식률을 비교하기위한 비교표준(yardstick) 으로는 너무 높아서 (Dole and Stabler, 1909; Judson and Ritter, 1964; see also Gilluly, 1955; Menard, 1961), 현재의 지형에서 관찰되는 오래된 지층들이 광대한 시간동안 사라지지 않고 남아 있다는 것은 불가능하다. 호주 중부의 silcreted 지표면은 풍화작용와 변화된 기후환경 하의 침식작용에서도 2억 년 동안 존재해 오고 있다. 또한 대륙 북쪽 지역에는 홍토(紅土, laterite) 표면을 가지고 있다.  호주 남부의 걸프스 지역의 홍토 표면은 더욱 주목할만 하다. 왜냐하면 그 표면은 2억 년 동안이나 유지되오고 있기 때문이다. 호주 에어 반도(Eyre Peninsula)의 화강암층 위에 보존된 형태로 홍토 표면은 광대한 기간에 걸친 노출을 견뎌왔다. 그리고 이제 수백만 년 동안의 기후작용에 의해 발달된 지형의 모습들을 보이고 있다.”

그림 9. 호주 남부의 캥거루 섬(Kangaroo Island)의 일부 전경. 만(bay)을 건너 이 섬의 모습은 매우 평탄하게 보인다. 이 섬의 표면 지층은 대략 2억 년 전으로 추정되고 있다.

트위달은 또 언급했다 :

”이러한 고평원(캥거루섬과 같이)의 존재는 일반적인 기존의 지형 발달 모델과 비교해 볼 때 매우 당황스럽다.”  

캥거루섬의 평탄한 지표면의 잔존은 오래된 연대를 상상하지 않는다면, 당황스럽지 않다. 트위달(1976)은 이러한 문제에 대한 몇 가지 해결책을 제시했다. 현재와 같은 1000년에 3cm 정도의 침식률이라면, 캥거루섬은 2억 년 동안 6km 깊이를 침식당했어야만 한다는 딜레마에 직면하게 된다. 2억 년 동안 캥거루섬의 지표면이 남아있을 수 있다는 것을 설명하기 위해서는 매우 이상한 상황을 가정해야만 한다. 극히 이상한 상황이 가정될 수도 있는데, 비정상적인 것들을 너무도 많이 일반화 해버리는 것은 매우 조심되어야만 한다. 퇴적도 침식도 수백 수천만 년 동안 전혀 일어나지 않았다고 가정하는 것은 받아들이기 어렵다. 정상적인 침식률을 살펴볼 때, 장구한 연대를 가진 평탄한 지층에 전혀 침식이 일어나지 않았다고 보기는 매우 어렵다.              

3. 평탄한 침식도 가능하지 않을까?
우리는 일반적으로 시간이 흐르면서 침식작용은 지형들을 불규칙하게 만든다고 생각하고 있다. 침식이 오랜 기간동안 계속될수록, 계곡과 협곡과 골짜기는 더욱 깊어진다. Twidale, Bourne과 Smith(1974), Twidale(1976)은 이러한 요소들을 통합하는 지형 모델을 제시해 왔다. 중력에 의해 물이 아래쪽으로 내려가는 길이가 길어질수록, 이러한 종류의 작용이 기대된다.

한편, 우리들이 숙고해왔던 평탄한 간격들을 설명하기 위해서, 몇몇 모델들은 측면에서의 침식으로 인한 평탄한 표면을 제안했었다. 가장 유명한 것이 1 세기 전에 유명한 하버드 대학의 지형학자 데이비스(W. M. Davis)에 의해서 제안된 준평원(peneplain) 개념이다. 그는 특별한 상황 아래에서 사건적인 평탄한 침식을 가정했었다. 이것은 준평원(거의 평면)을 형성했다는 것이다. 20세기 초기에 잠시 받아들여졌던 그의 모델은 더 이상 받아들여지지 않았다. Garner(1974, p12)는 다음과 같이 말했다. ”준평원은 데이비스의 '노년기' 지형의 모습이다. 그것은 상상의 지형( imaginary landform)이라 불린다.” 아마도 그것은 과거의 지질학적 기록에서 풍부하게, 넓은 지역에 펼쳐져 있는, 평탄한 간격들의 형성과정이 오늘날에도 지구상의 지표면에서도 보여질 수 있기를 기대했던 것 같다. Bloom(1969, p.98)은 말했다. ”불행하게도, 아무 것도 알려진 것이 없다.” 그리고 Pitty(1982, p.77)는 지적했다. ”비록 논증할 수 있는 부정합이 있다 할지라도, 오늘날 분명한 준평원의 예를 지적한다는 것은 어렵다 라고 데이비스도 인정했다.”

평탄한 표면의 측면에 남겨진 경사진 침식에 관한 상당한 토의와 논쟁이 있어왔다 하더라도, 준평원 모델을 대신해서 받아들여진 다른 일반적인 개념은 없다. 남아프리카의 L. C. King(1950)은 침식과 퇴적을 둘 다 포함하는 과정인 산록평탄화작용(pediplanation)을 제안했다. 이 모델은 퇴적이 멈추고 간격에 시간이 시작될 때, 오랜 기간동안 일어날 것이 예상되는 연속적인 침식을 거의 설명하지 못하고 있다.  

사람들은 평탄한 침식이 단단한 석회암 층과 같은 단단한 표면에서 일어날 수 있는지를 물어볼 수 있다. 석회암은 다른 암석들처럼 빠르게 붕괴되는 반면에, 그것은 셰일층과 같은 부드러운 지층과 비교할 때 때때로 저항성 있는 지층을 형성한다. 이것은 평탄한 침식의 문제를 해결하지 못할 것이다. 왜냐하면 우리가 토의하고 있는 많은 간격들은 풍부한 셰일을 가지고 있는 부드러운 지층이기 때문이다. 앞에서 언급한 텍사스와 뉴멕시코의 Ogallala Formation 지층은 2 억 년 전으로 추정하는 부드러운 퇴적물 위에 놓여져 있다. 미국 남서부의 Shinarump 지층은 1천만 년 전으로 추정하는 부드러운 Moenkopi 지층 위에 놓여져 있다. 이러한 비교적 부드러운 지층들이 수십만 km2에 걸쳐서, 그 광대한 기간동안, 침식이 일어나지 않은 상태로 존재했다는 것을 상상하기란 매우 힘들다. 이것은 또 다른 의문을 일으킨다.

4. 이러한 시간 간격들은 과거에 그들 위에 놓여있는 저항성이 있거나, 두터운 지층에 의해서 보호되어 내려올 수 있었는가?
이러한 가정은 왜 침식이 단단하고 두꺼운 보호 지층에서는 일어나고, 앞에서 언급한 부드러운 지층들에서는 일어나지 않았는 지에 관한 의문을 야기시킨다. 이러한 부드러운 단위들은 얇고, 넓고, 비교적 잘 보존되어 있다. 간격 사이에 오랜 세월을 가정하지 않는 빠른 퇴적 현상은 이러한 자료들의 보다 만족스런 설명이 될 수 있다.

5. 이러한 시간 간격에서 침식의 증거는 없는가?
이러한 수많은 간격들 사이에 매우 적은 침식의 증거들만이 있다는 것은 놀라운 일이다. 침식은 물과 바람에 의해서 일어나, 간격들 위의 퇴적물들을 이동시킨다. 이러한 과정들은 좀처럼 평탄하게 일어나지 않는다. 극히 드물게, 평탄한 간격에서 침식이 깊게 일어난 증거들이 있는데, 어떤 곳은 수백 미터 깊이의 침식을 보이기도 한다. 그러나 일반적인 패턴은 거의 침식을 보이지 않고, 접촉면들은 현저하게 평탄하다는 것이다 (그림 1~3, 4~8). 더군다나, 침식의 존재는 빠른 작용을 의미한다. 침식은 격변적인 홍수 상황에서 매우 빠르게 일어날 수 있다.

6. 만약 간격 위의 지층들이 물 속에 있었다면, 이것은 침식으로부터 배제되는 것이 아닌가?
침식과 퇴적은 물의 아래에서나 위에서나 진행된다
. 현재에도 퇴적과 침식이 일어나지 않는 물 속의 광범위하고 특별한 환경은 없다. 이러한 간격들 아래의 지층들 중 몇은 (앞에서 언급한 Trujillo와 Chinle 지층 같은) 물 속 환경에서 기대되는 어떠한 종류의 화석도 가지고 있지 않다. 


결론

퇴적 지층들 사이에 추정되는 간격들(gaps)은 쉽게 구별되지 않아 찾아내기가 어렵다. 왜냐하면 지층의 위 아래는 서로서로 밀착되어 접촉되어 있고, 보통 평행 또는 거의 평행으로 놓여 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고 이들 간격들은 매우 풍부하다. Bloom (1969, p.98)은 말한다.

”퇴적암의 지질학적 기록은 대륙 크기로 일어난 침식과 오랜 기간을 나타내는 부정합들로 가득 차 있다. 그런데 이 부정합들은 대개가 거의 평면이라는 것이다.”

이러한 간격들에서 보이는 평탄하고, 평행이고, 거의 평행인 정렬은 오늘날 침식 현상을 보이는 지구상 대부분의 지표면들과는 매우 다르다는 것이다.

이러한 간격들에 광대한 시간이 흘렀다는 점이 갖는 어려움은 퇴적과 침식에 많은 시간을 가질 수 없다는 것이다. 퇴적 중에는 침전물이 계속 쌓이기 때문에, 간격이 있을 수 없다. 침식이 일어난다면 풍부한 수로, 깊은 계곡, 협곡의 형성 등이 예상된다. 그러나 접촉면은 보통 '거의 평면(nearly planar)' 이다. 광대한 시간동안 이러한 과정이 일어났다면, 침식은 아래 지층을 매우 많이 파놓았어야만 한다. 수백 수천만 년 동안 지구 행성의 지표면에 전혀 아무 것도 일어나지 않았다고 상상하기 어렵다. 간격들은 매우 적은 시간이 흘렀음을 제시하고 있는 것처럼 보인다.

우리의 현재 지형은 옛날 과거로부터 연장되었음을 보여주지 않고 있다. Ashley(1931)의 도발적인 연구에 의하면, 현재 지형의 99%는 1천5백만 년 이내에 형성되었다는 것이다. 수십억 년의 나이로 추정하는 지구의 모습이 매우 최근에 형성되었다는 것이다. Thornbury(1969, p.25)은 지구 지형의 아주 적은 부분만 신생대 Tertiary(6천7백만 년) 보다 오래되었고, 대부분은 Pleistocene(2백만 년 전) 보다 오래되지 않았다고 말한다.

이것은 지형학에 있어서 이전의 수억년 동안 무엇이 발생했는가에 대한 의문을 야기시킨다. 오늘날의 지형의 모습은 매우 극적이어서, 과거의 오래된 지형에는 변화가 없었다는 것을 생각하기란 매우 어렵다. 아직 에베레스트와 그랜드 캐년에는 과거의 기록이 분명히 없는 것처럼 보인다. 반면에 과거는 지구의 오래된 퇴적지층에 아직까지 잘 나타나 있다. 융기와 침식에 광대한 시간이 흘렀다면, 추정되는 지층 간격 사이에는 극적으로 울퉁불퉁한 지형의 모습이 관찰되어야만 한다.

과거에 무엇이 일어났는지를 알아내는 것은 어렵다. 그러나, 퇴적지층 사이에 추정되는 시간 간격들은 과거가 현재와는 매우 달랐다는 것을 가리킨다. 여러 면에서 그 차이는 이러한 지층들의 매우 빠른 퇴적을 제안하는 창세기의 홍수와 같은 격변적 모델과는 쉽게 화해될 수 있다는 것이다. 

 

*참조 : Antiquity of landforms

http://creationontheweb.com/content/view/1635

No sedimentation over a broad area of South Pacific for 85 Ma?
http://creationontheweb.com/images/pdfs/tj/j21_2/j21_2_4-5.pdf

 

REFERENCES
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출처 - 창조지 제 136호 [2003. 4~6], Origins 15(2):75-92, 1988.

번역 - 미디어위원회

링크 - https://www.grisda.org/origins-15075



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