지질주상도 3 : 혈암층과 난정합 그리고 쇄설성 암맥

지질주상도 3 : 혈암층과 난정합 그리고 쇄설성 암맥

(Shale Beds, Nonconformities and Clastic Dikes)


혈암층(shale beds, 셰일층)은 (예컨대 사진으로 주어진 Yenaby Sea Stacks와 Dougherty Gap Outcrop과 같은) 자주 혈암과 사암층이 교대로 층(layers)을 이루고 있다. 이 층들은 두께가 1-2 mm에서 수 m 까지 다양하다. 점토(clay)였던 층들은 압력을 받아 혈암으로 굳어진다. 그런 층들은 얕은 호수, 늪, 강의 반복적인 퇴적물에 의해 수백만 년에 걸쳐서 이루어졌다고 일반적으로 생각하고 있다.

빙하의 활동 때문에 변화된 해수면과 더불어, 이 지역의 주기적인 물의 침습으로 꽤 광대한 기간동안 점토, 미사, 모래들이 주기적인 퇴적을 일으켰다고 생각하여왔다. 이 지층들 중 약간은 사실 매우 두껍다. 예를 들면, 헤이몬드 층(Haymond Beds)은 두께가 평균 약 1,300 m 이고, 수천의 혈암과 사암의 교대된 층들을 포함하고있다. 그러나, 특별히 흥미로운 것은 이 지층들 중 많은 층들에서 '흔적 화석(trace fossils)'을 포함하고 있다는 것이다.40

흔적 화석이란 비록 생물의 실제 신체가 거기에 남아있지 않는다 해도, 일부 생물체들이 남겼던 발자국이나 자취들이 분명히 새겨져 있는 화석을 말한다. 예를 들어 혈암이 처음 형성될 때, 유기물이 풍부한 점토에는 굴(burrows, 터널)을 파고 사는 많은 생물들(burrowing creatures)이 영양분의 섭취를 위해 구멍을 뚫고 그 안에 살았다. 그들은 그것을 통하여 움직임으로서 흔적을 남기게 되었던 것이다. 이 점토가 혼탁한 모래입자들의 흐름에 의해 묻혀질 때, 모래는 이 터널, 발자국, 흔적 안으로 채워진다. 모래가 굳어짐에 따라, 이 터널과 다른 흔적들의 캐스트(casts)는 모래 층 밑에 보존되는 것이다. 이러한 한 층의 밑부분은 'sole' 이라고 불려지고, 점토에서 보존된 인상들(impressions)을 'sole casts' 라고 불려진다.


각 점토층에 이러한 굴을 파고 사는 생물들의 군락이 서식하고 굴을 남기기 위해서는 시간이 필요했을 것이기 때문에, 이러한 층들은 오랜 시간에 걸쳐 형성됐음이 틀림없다고 많은 사람들은 주장하고 있다. 굴들은 만들어지는데 어느 정도 시간이 필요하다. 그러나 Glenn Morton (음파 지질학자)는 다음과 같이 말했다. ”이러한 굴들은 수평적이고, 동물이 판 것처럼 보이지 않는다. 그들은 퇴적되는 동안에 파여진 것으로 보인다. 그곳에는 굴을 가지고 있는 수천의 층들(layers)이 있다.” 39Morton은 실제로 각 모래 혼탁류가 점토층을 덮었을 때, 굴을 파는 생물들은 굴을 파지 않았으며, 그들은 모래층이 점토층을 덮었을 때 죽었다고 제안했다. 그는 말했다. ”파묻혀 버린 굴을 파는 생물들은 살아남지 못했음을 우리는 알고 있다.”

 



만약 그들이 묻혔다면, 그들은 그들의 매장지에서 탈출하기 위해서 모래를 관통하여 통로를 팠어야만 한다. 그곳에 모래를 관통하여 지나가 있는 굴은 존재하지 않았다. 그리고  만약 이러한 굴들이 실제 있었다면, 굴 안으로 약간의 모래더미가 흘러내려 모래의 윗쪽 표면에는 가운데가 움푹 들어간 자국이 있어야만 한다. 그러나 그러한 모습도 그곳에는 없었다.' 40



Glenn Morton은 이와 같은 생각을 가지고 있는 유일한 사람은 아니다. 이것은 사실 이 지층들이 어떻게 형성되었을 것인가에 대해 널리 알려져 있는 패러다임이다. 그러나, 훨씬 더 합리적인 설명이 있을지도 모른다. 만약 이 층들이 오랜 세월에 걸쳐 형성되었다면, 즉, 각각의 층들이 적어도 2, 3 년에 한 개 정도씩 만들어졌다면, 사실 그 층은 굴을 파는 생물체들에 의해서 난잡하게 엉클어져 있는 모습으로 보여야 할 것이다.


위에서 제시한 사진을 보라. 대부분의 층들은 두께가 평균 수 센티미터 정도로 매우 얇다. 그렇지만 그들은 상당히 잔무늬가 있고, 위 아래의 층들이 분명히 구분되어 있다. 호수, 늪, 또는 대양 바닥에 사는 굴을 파는 생물들은 모든 군데에다 굴을 파고, 퇴적층을 혼합시킨다. 그러한 혼합을 '생물교란(bioturbation)' 이라고 한다. 그러나, 가장 얇은 사암층 단위도 지층 경계면의 흐려짐이나, 내부 층 모습의 불명확과 같은 생물교란의 어떠한 징후도 보이지 않는다. 오히려 그들은 균질화된 작은 입자의 사암층이 위 아래에 분명한 혈암층과 경계를 갖으며 나타난다.

지층들이 매우 급속하게 형성되었다는 더 많은 증거들은 1967년 Kuenen에 의해 행해진 연구에서부터 얻어졌다. Kuenen은 interdistributary 만(bay)의 퇴적물과 심해퇴적물(turbidite) 사이의 모래 구조의 차이를 기록했다. 그의 연구는 심해퇴적물 관입과 가장 관련이 있는 Dougherty Gap에서 발견된 사암 단위를 기준으로 하여 암석학과 bioturbation에 기초를 두었다. 또한 Coleman과 Prior의 연구는 이 생각에 대한 더 많은 지지를 하게 하였다.


1980년 그들은 오늘날의 interdistributary bay에서 취해진 내부(cores) 사진들을 발표했다. 이것은 Dougherty Gap 장소에서 노출되어 발견된 퇴적 모습과는 층서학적으로 닮지 않았다.41 또 다른 흥미로운 발견은 이 층들은 여러 노두(outcrops)를 움직일 만큼 두꺼워졌다는 것이다. 이러한 모습은 급속한 저탁류의 퇴적시에 나타나는 흔한 특징으로, 바다밑 fan lobes의 움직임(progradation)에 기인하는 것으로 믿어지고 있다.' 41 어떤 경우든지, 이 발견은 광대한 기간동안 천천히 주기적으로 일어난 퇴적과는 일치하지 않는다.

또한 사암층의 모래는 잘 '분류되어(sorted)' 있었다. 이것은 천천히 퇴적되지 않았음을 의미한다. ”퇴적이 매우 빠르게 일어나지 않았다면 계속해서 미사와 점토들이 퇴적되었어야하는 환경에서 모래가 발견되기 때문에, 잘 분류되어 있다는 것은 특별히 중요하다.” 41

또한, 거의 모든 사암층은 꼭대기 표면층에는 물결무늬 자국(ripple marks)을 가지고 있을 뿐만 아니라, 바닥 표면층에는 약간 정도의 바닥 캐스트(sole casts)가 나타나 있다. 모든 사암층의 윗 표면은 두껍거나 얇거나 상관없이, ”비대칭적인 물결무늬(asymmetric, linguoid ripples)”를 포함하고 있는 것이 발견되었다. Sheehan에 따르면, ”이 구조들은 한 방향으로 물이 흘러갈 때, 동시에 또는 즉각적인 후속 발생으로 퇴적되면서 일어나는 반응에 의해 퇴적층이 형성되었음을 말하고 있다” 41 는 것이다.

모든 이러한 발견들이 주어질 때, 어떤 이론이 더 이치에 맞는가? 이 지층들은 수백 수천년이 경과하면서 천천히 퇴적되었는가? 아니면, 미사를 가득 함유한 연속적인 저탁류의 흐름에 의해서 빠르게 퇴적되었는가? Glenn Morton 같은 사람들이 굴을 파는 생물체들은 오래된 퇴적의 증거라고 제시하는 것은 논리적인가? 그러한 굴을 파는 생물들은 새로운 군락이 점토층의 윗층에 형성되어야만 하기 때문에, 모래를 함유한 저탁류에 의해서 죽었음에 틀림없다는 주장은 무엇인가? 이 주장은 전혀 이치에 맞지 않는다. 수 센티의 모래는 굴을 파는 어떠한 생물이라도 죽이는가?  

이러한 주장은 해변에서 그런 생물을 모래에 파묻으려고 노력해본 사람이 있다면, 그에게는 매우 어리석게 들릴 것이다. 그들은 잽싸게 밖으로 모래를 파고 탈출한다. 그러나 사실 밖으로 탈출한 어떠한 증거도 없다는 것은, 즉 굴 안으로 약간의 모래더미가 흘러내려 모래의 윗쪽 표면에 가운데가 움푹 들어간 분화구와 같은 자국들이 없다는 것은 무엇을 말하는가? 물결자국이 보이는 각 모래층의 꼭대기에서 그러한 질문을 하는 사람은 없을 것이다. 왜냐하면 물의 흐름은 그러한 모래더미가 만들어지자마자 짧은 시간에 제거했을 것이기 때문이다. 저탁류에 의해 새로운 모래가 퇴적되었을 때, 굴을 파는 생물은 모래 위에 유기물질이 풍부한 미사로 빠르게 퇴적된 새로운 지층으로 이동하기 위해서 모래를 통하여 굴을 팔 것이다.      

수많은 지층들은 아래 지층에 bioturbation을 남길 시간이 없이 빠르게 연속적인 과정에 의해서 형성되었음이 틀림없다.41 우리는 지층들 사이에 bioturbation을 전혀 보이지 않는 사암과 혈암이 교대로 나오는 경계가 분명하며 얇은 이상한 지층들과, 지층 형성시 이동에 의해 두께가 두꺼워진 지층들을 발견한다. 이런 종류의 지층들은 빠른 퇴적과 잘 일치하며, 수백만 년에 걸쳐 이러한 혈암층들이 만들어졌다는 기존의 통용되던 패러다임으로는 설명될 수 없다.

 

난정합 (Nonconformities)

저탁암만이 유일한 문제점은 아니다. 지층기둥 내에 존재하는 소위 '난정합(nonconformities)' 이라고 불리는 것도 있다. 난정합은 기대되지 않거나, 또는 그것이 오래 전의 지층이라는 상태가 주어지지 않는다면, 직관에 의해 쉽사리 인식되지 않는 층서학적 모습이다. 난정합의 보편적인 예로는 전 세계 여러 곳에서 발견되는'충상단층 (overthrusts; 횡와 습곡이 더 심한 압력을 받아서 단층면의 경사가 45도 이하인 대규모 습곡)”이 있다. 이 지역들은 젊은 지층 위에 더 오래된 지층이 명백히 잘못된 순서로 놓여있기 때문에 흥미롭다. 유명한 예로 루이스 충상단층이 있다.

1901 년에 윌리스(Willis)에 의해 처음으로 확인되었으며, 글레이셔 국립 공원을 둘러싸고 있는 이 지역은 길이는 480 km, 폭은 2,500 km 가 넘는다. 백악기 지층 위에 선캄브리아기 지층이 놓여있다. 화석도 잘못된 순서로 있다. 진화론자들은 선캄브리아기 암석을 10억 년으로 추정하는 한편, 백악기 암석은 단지 1억5000만 년으로 추정한다. 이 두 지층 사이의 접촉면은 미끄러짐(sliding), 선상 이동(linear tracking), 혹은 두 표면 사이의 물리적 마찰이나 침식 같은 증거가 전혀 없이 칼날과 같이 이어져 있다. 물론 4.8 km (3마일) 두께를 가진 이 12,000 평방 마일의 암석 판(slab)이 실제로 구부러지고, 빗나가서 아래에 있는 백악기 지층 위로 약 80 km를 미끄러져 올라갔다는 것이 오늘날의 대부분의 지질학자들의 입장이다.6

미끄러지는 과정은 애벌레가 기어가는 것처럼... 어떤 주어진 시간에 전체 암판의 단지 일부에만 천천히 일어났다고 생각한다. 하지만 암석이 만곡되거나 구부러지는 대신 실제로 미끄러져 들어갔다는 것은 얼마나 이상해 보이는가! 이 정도 크기의 암석을 흔들거나 진동하기 위해 필요한 힘이라면 암석이 미끄러지는데 필요한 관성력과 마찰력을 극복하기 전에 암석은 부서지거나 비틀어 버릴 것이다. 또한 두 지층 사이의 접촉면에 미끄러짐의 증거가 없기 때문에, 미끄러졌다는 설명은 매우 부적절한 것으로 보인다. 오히려, 그러한 증거는 발견된 순서대로 원래 퇴적작용이 일어났다는 것과 훨씬 잘 일치하는 것 같다.

만약 이것으로 충분하지 않다면, 스위스의 Schwanden 근처에 위치한 글라루스(Glarus) 충상단층을 고려해 보라. 이 충상단층의 지층 순서는 아래쪽에서부터 에오세(Eocene Epoch), 쥐라기, 페름기 순이다. 물론 원래는 페름기, 쥬라기, 그 다음 신생대 에오세이어야 한다. 글라루스 충상단층은 약 34 km에 걸쳐 나타난다. 이 지층들은 마치 뒤집어진 것처럼 보인다 (세 개의 지층 순서가 역전되어 있음). 하지만, 어떻게 34 km나 되는 견고한 지층암석이 뒤집어질 수 있는가? 아마도 거대한 습곡이 뒤집혀진 외관을 만들었을까? 만약 그렇다면, 습곡 아래 놓여있는 지층을 손상시키지 않은 채 습곡 위에 있는 지층들이 침식에 의해 없어져야만 한다.

또한, 이러한 지층들 사이의 접촉면에는 그들이 어떤 지층 위로 수평방향으로 이동했음을 가리키는 줄무늬나 길게 파여진 홈들이 전혀 없다는 것이다.   

각 지층 바닥의 불규칙성도 닳아서 없어지지 않았다. 어떻게 이것을 설명할 것인가? 사실, 전 세계에 걸쳐 발견되는 이러한 충상단층의 접촉대는 칼날처럼 선명하지만, 층 사이에 어떤 방식으로 파여지거나 교란되지 않은 능선(ridges)이 보존되어 있다. 꽤 극적인 예가 아리조나 남부의 엠파이어 산맥(Empire Mountains)에서 발견되는데, 백악기의 암석이 페름기의 석회암에 의해 덮여있다. 암석 층 사이의 접촉대는 기어가 맞물려 있는 것처럼 기복이 있다. 만약 이 지층의 지질학적 지층순서가 정말로 충상단층의 결과라면, 어떻게 그런 기어의 맞물림 구조가 깎여나가지 않았을까? 그 외에도 접촉대에서는 긁히거나, 파이거나, 선형 줄무늬와 같은 침식의 증거가 전혀 없다.9

또한 현존하는 퇴적지층들 사이의 존재하는 많은 커다란 간격들(gaps)에 주목해야만 한다.  글라루스 충상단층에서, 쥐라기와 에오세 사이에 있는 지층들(팔레오세와 백악기)에 무슨 일이 일어났는가? 또한, 페름기 층을 쥐라기 층으로부터 분리시켜 놓은 것으로 추정되는 트라이아스기 층에는 무슨 일이 일어났는가? 7

또한, 그랜드 캐년에서 발견되는 것처럼 지층순서가 다른 지층들이 되풀이하며 혼재하는(교대로 끼어있는) 어떤 지역에 대해서 어떻게 설명할 것인가? 예를 들어, 한 벌의 카드가 뒤섞여 있는 것처럼... 미시시피기와 캄브리아기의 층들이 앞뒤로 많은 시간대에 걸쳐 교대로 교차되고 있는 지역이 그랜드 캐년에서 발견되었다.24  

목록화할 수 있는 많은 다른 비슷한 예들이 있다. 비록 내가 지질학자는 아니지만, 단지 이러한 문제들은 분명히 지질주상도가 광대한 세월 동안에 형성되었다는 관점으로는 설명될 수 없는 것처럼 보인다. 사실, 급격하고 격변적인 퇴적 사건들은 별 어려움 없이 이러한 문제들을 설명할 수 있는 것 같다.

 

쇄설성 암맥 (Clastic Dikes)

 

지질주상도 전반에 걸친 많은 곳에서 '쇄설성 암맥 (clastic dikes)' 이라고 불리는 것들이 나타난다. 쇄설성 암맥은 다른 지층 아래에 있는 퇴적층이 '치약' 처럼 그 위에 있는 지층을 관통하여 뽀족하게(spikes) 밀려 올라간 곳에 나타난다. 이것은 오늘날에도 홍수 시, 아래에 있는 이토층(mud layer)이 아직 연한 상태에 있을 때, 그 위에 바로 다른 층들이 퇴적될 경우에 일어난다. 부드러운 지층 위에 쌓인 퇴적물의 극도로 큰 압력에 의해 부드러운 지층이 그 위에 있는 지층을 통과하여 '최대한 내뿜게' 된다.8 만일 그 지층들이 수백만 년에 걸쳐 쌓였다면, 아마도 이런 일은 결코 일어나지 않았을 것이다. 왜 일어날 수 없을까?

왜냐하면 비교적 짧은 시간 안에, 퇴적 지층은 암석화 되고, 단단한 암석은 그 위에서 누르는 압력에 상관없이 '내뿜지' 않기 때문이다. 그것은 압력으로 부서질 지는 모르나 유동하지는 않는다.

 

 

제 136호 [2003. 4~6]

번역 - 미디어위원회

링크 - http://naturalselection.0catch.com/Files/geologiccolumn.html ,

출처 - Revolution against Evolution, 2002. 4. 20

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=927

참고 : 274|2104|2050|1493|1464|261|262|263|264|1192|2168|2116|512|1491|557|2383|2386|2390|2093|545|2375|1810|1877|2243|2247|2777|755|1906|2662|2663|3044|2253|925|926|928|549|552|2212|2214|913|1916|2674|2201|2355



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