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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

연대문제

암석의 빠른 변성작용에 대한 증거

암석의 빠른 변성작용에 대한 증거

 (Confirmation of Rapid Metamorphism of Rocks)


     두꺼운 퇴적암 지층들이 커다란 분지(basins)에 연속적으로 퇴적되어 있는 곳에서, 그 층연속체(sequences) 하부 가장 깊은 곳에 있는 지층은 지반이동(earth movements)에 의해 습곡 되었을 수 있는데, 이때 수반되어지는 고온과 고압은 퇴적암을 변성암(meta-morphic rocks)으로 충분히 바꿀 수 있었다. 이리하여 셰일 내의 점토 입자(clay particles)들과 사암 내의 광물 입자(mineral grains)들은 오늘날 편암과 편마암(schists and gneisses) 내에서 발견되어지는 새로운 광물들로 변성되어졌고, 지질학자들은 전통적으로 이러한 변성과정에 수백만 년이 걸렸을 것으로 상상하고 있다.[1]


이와는 달리, 창조 지질학자들은 단지 두꺼운 층서의 퇴적암들은 급격하게 퇴적되었고 지각 구조판(tectonic plates)들의 운동이 1년 정도의 대홍수 격변동안에 급격하게 일어났기 때문에, 이것과 관련된 변성과정도 마찬가지로 빨랐었을 것으로 주장하고 있다. 깊이 묻혀있던 퇴적암과 다른 암석들에 포화되어있었던, 그리고(또는) 암석들 사이를 빠르게 흘렀을 열수(hot waters)가 빠른 광물의 변성을 유발했다는 것이다. [2, 3].

 

노르웨이의 변성암

기존의 지질학자들은 최근에 보도된 급격한 변성작용(rapid metamorphism)을 가리키는 상세한 증거들에 대해 매우 놀랐다.[4] 노르웨이의 남서쪽 해안을 따라 베르겐(Bergen) 지역에는, 이전의 화성암질 (관입)암석들이 백립암(granulite)*으로 알려져 있는 높은 등급(high-grade)의 변성암으로 철저하게 변성되어있다. 이 암석은 선캄브리아대 후기의 지각 깊은 곳에서 높은 압력을 받아 만들어진 것이었다.[5] 실루리아기에 일어났던 연속적인 대륙판의 충돌 동안에 뜨거운 유체(hot fluids)가 가까운 공간의 전단대(shear zone, 전단 변형의 결과로 각력화한 암석의 띠)를 따라 침투하였고, 그곳에 있는 암석들은 서로 측면으로 이동되어지면서 소성적으로(plastically) 변형되어졌고, 대부분의 백립암은 에클로자이트(eclogite)**라고 불리는 또 다른 변성암으로 변형된 것으로 여겨졌었다.[6]


이들 에클로자이트는 매우 아름다우며, 조립질(coarse-grained)로서 휘석(pyroxene)이 풍부한 초록색의 기질에 커다란 분홍색 석류석(garnet)이 특징적이다. 그것은 전통적으로 약 60km 깊이에서 대략 700°C 온도에서 형성되는 것으로 여겨지고 있었다.[7] 하지만, 이 노르웨이의 에클로자이트는 이러한 추정과 다르게 지표면 근처에서 낮은 온도를 가진 판구조 과정과 더 일반적으로 관련되어진 특징들을 보여주고 있었다.[8, 9]


게다가, 비록 에클로자이트의 형성에 필요한 것으로 추정되는 온도가 그 이전의 ‘연대’를 지워버렸을 지라도 [12], 이 에클로자이트에 바로 인

접한 백립암 렌즈(granulite lenses)들의 루비듐-스트론튬 방사성동위원소 연대측정(rubidium-strontium radioisotope dating)은 변형되지 않은 백립암의 연대에 더 가까운 연대를 나타내었다 [10, 11]. 따라서 노르웨이의 백립암-에클로자이트 변형은 1백만년 미만에 걸친 짧은 기간동안의 유체 유동(fluid flow) 사건 동안에 발생했음에 틀림없다 [13].


* 백립암(granulite) : ①석영, 장석지의 등립질 변성암으로 명료한 편리를 보이지 않거나 등립질 편리가 약하게 발달. ②석명, 장석, 휘석, 석류석을 주로 하는 그래뉼라이트상 변성암.
** 에클로자이트(eclogite) : 주로 석류석과 소다휘석으로 구성된 입상 조직의 염기성 완정질 변성암. 밀도가 높은(약 3.4g/cc) 점이 특징이다. 전형적으로 금홍석(rutile), 남정석(kyanite), 석영을 포함한다.


너무나 짧은 시간척도

하지만, 이제 엄청나게 짧은 시간척도(drastically shorter timescale)가 제안되고 있다 [14]. 그리고 이것은 많은 지질학자들로 하여금 한숨을 내쉬게 만들 것이다! [15]. 변형되지 않은 백립암 렌즈 내의 각 광물 입자들에 대한 아르곤-아르곤 방사성동위원소(argon-argon radioisotope) ‘연대’를 측정하기 위해서 자외선 레이저(ultraviolet laser)가 사용되었다 [16]. 아르곤은 기체임으로 높은 온도에서는 이러한 광물들을 가로질러 빠르게 확산되고 입자들 사이의 경계를 빠져나가기 때문에, 이 기법에서 광물 내의 (칼륨-40의 방사성 붕괴로 형성되어진) 아르곤-40의 양은 높은 온도가 마지막으로 있었던 시점 이후에 경과된 시간을 잠정적으로 가리킨다고 할 수 있다. 이 방법으로 얻어진 ‘연대(ages)’는 앞선 루비듐-스트론튬 ‘연대(dates)’를 확정해 줄 수 있을 뿐만 아니라, 작은 백립암 렌즈들이 바로 인접한 에클로자이트의 뒤이은 형성에 어떠한 영향을 받았는지를 보여줄 수 있다.


더 나아가, 이러한 아르곤-40의 연대는 에클로자이트 형성 당시 백립암 렌즈 내에 있었음에 틀림없는 높은 온도를 측정하기 위해서 사용되어졌다. 400°C 미만이라는 측정치는 바로 인접한 에클로자이트의 형성을 위해 전통적으로 요구되었던 약 700°C보다 훨씬 더 낮았다. 이렇게 역력한 불일치를 조화시킬 수 있는 유일한 길은, 그 열이 인접한 에클로자이트로의 변성작용 동안 이러한 백립암에 가해진 기간을 이전에 제시된 1백만 년(또는 그 미만)보다 현저히 더 짧게 단축시키는 길뿐이다. 열이 가해진 총지속 기간은 광물 입자 내의 아르곤-아르곤 ‘연대’ 도표를 설명하기 위해서는 단지 18,000년 정도였어야만 하는 것으로 계산되었다.


하지만, 열전도(heat-conduction) 계산에 따른 결론은 훨씬 더 극적이다. 뜨거운 유체(약 700°C)가 백립암 내의 전단대(shear zones)를 가로질러 흐르면서 그것들을 에클로자이트로 변성시켰을 때, 각각의 유체 유동(fluid flow)은 단지 10년 미만동안 지속되었어야만 한다는 것이다. 만약 그렇지 않다면, 전단대 사이의 살아남아 있는 백립암 렌즈에는 400°C가 넘는 엄청난 열이 가해지게 되었을 것이다. 게다가, 이것은 유체 이동(fluid migration)이 지진(earthquakes)들과 관련된 많은 간헐적 변형 사건들에 의해서 시발되었다면, 정확히 기대되어질 수 있는 것이라는 것이다. 왜냐하면, 이곳은 뜨거운 유체가 지반이동(earth movements)에 의해 전단대를 따라 분출되어 반복적으로 주입되는 곳이기 때문이다. 이것은 이러한 에클로자이트를 함유하고 있는 전단대[19]의 파쇄대(fractures)를 따라서[18] 마찰용융(friction melting)에 의해 형성된 암석과 유체파쇄작용(hydraulic fracturing, 고압 상태의 물이나 모래를 주입하여 석유나 가스를 포함하는 암석을 파쇄하는 작용)의 증거들과 일치한다 [17]. 따라서 이 모델은 에클로자이트의 변성작용을 초래시킨 조건과는 너무나도 다른 그림, 즉 엄청나게 빠른 변성에 의한 변형이 단지 10년 미만 내에 일어났다는 것을 가리킴으로서, 기존의 오래된 연대 사고를 완전히 뒤집어엎는 발견이었다.


확증적 증거

그렇게 빠른 유체유동 사건은 미국의 코네티컷에 있는 편암(schist)의 광역변성작용 동안에 맥형성(vein formation)에 수반되어 있었으므로 [20], 전례가 없는 것은 아니다. 하지만, 선구 백립암(precursor granulites)의 빠른 변성작용을 초래한 뜨거운 유체의 이러한 흐름이 노르웨이의 에클로자이트 내에서도 있었다는 독립적인 증거들 또한 있다. 흑운모 박편(biotite flakes)을 가지고 있는 관련 에클로자이트의 샘플을 면밀히 조사했더니, 폴로늄-210 방사성할로(polonium-210 radiohalos)가 그 안에서 발견되었다 (각각 20-30개의 흑운모 박편을 함유하고 있는 50개의 현미경 슬라이드 내에서 7개의 폴로늄-210 방사성할로가 발견되었다) [21]. 이러한 발견은 에클로자이트 내에서 방사성할로가 최초로 보고된 것으로서 매우 중요하다.


흑운모(biotite)는 선구 백립암 내에는 없었다. 따라서 흑운모는 에클로자이트의 변성작용과 유체유동 모두의 결과로 형성되었어야만 한다. 물론, 이러한 방사성할로는 단지 흑운모들이 형성된 후 흑운모 입자 내에서 형성되었을 것이다. 게다가, 우라늄-238 모원소나 에클로자이트 또는 선구 백립암 내에서의 방사성붕괴 산물에 대해서는 어떠한 근원도 없기 때문에, 이러한 방사성할로를 만드는데 필요한 많은 양의 폴로늄-210은 외부 원인으로부터 뜨거운 유체에 의해 이러한 암석 내의 흑운모 박편으로 이동되었어야만 했다 [22]. 그러나 폴로늄-210은 반감기가 고작 138일 이기 때문에, 방사성할로는 오직 암석 내에서의 온도가 150°C 이하로 떨어진 후에 형성되어야 살아남을 수 있다. 그래서 이것은 지진에 의해 야기된 뜨거운 유체유동의 기간뿐만 아니라, 수반된 에클로자이트 변성작용의 지속기간도 아마도 단지 몇 주나 몇 달정도까지로 극단적으로 축소되어야만 한다는 것이다! 그리고 백립암을 변성시키기 위해 그 암석 속으로 전달된 열은 대개 전도에 의해서라기보다는 오히려 유체유동과 관련이 있는 대류(convection)에 의한 것일 수도 있기 때문에 [23], 이 에클로자이트의 변성작용은 극단적으로 짧은 수 주(weeks) 정도의 시간척도가 전적으로 적절한 것이다.


결론 (Conclusion)

물론, 수백 수천만년의 장구한 지질시대에 걸친 느리고 점진적인 지질작용을 주장하고 있는 기존의 지질학적 교리(dogma) 내에서, 10년이라는 시간척도는 받아들여지기엔 너무나 극단적이고 많은 논쟁을 불러 일으킬 것이다. 하지만, 1 년간 지속된 전 세계적인 창세기 대홍수동안 가속화된 격변적 침식, 두꺼운 지층연속체의 퇴적, 지반이동, 판구조운동, 그리고 대륙충돌이라는 문맥 속에서, 지진에 의해 야기된 뜨거운 유체의 빠른 유동이 백립암 내의 전단대로 주입되어, 그것을 수 주 내에 에클로자이트로 변형시켰다는 것은 전적으로 적합하다. 계속되는 연구들은 다시 한번 지구역사에 대한 창조-대홍수 모델(Creation-Flood model)이 적합함을, 그리고 정확무오한 하나님 말씀인 성경에 기록된 창세기 대홍수 동안에 암석들의 급격한 변성작용이 일어났을 가능성을 높여주는 증거들을 제공해주고 있는 것이다.

 


References

1. Bucher, K., and M. Frey, 2002. Petrogenesis of Metamorphic Rocks, 7th edition, pp. 67-68, Springer-Verlag, Berlin.
2. Snelling, A. A., 1994. 'Towards a Creationist Explanation of Regional Metamorphism.' Creation Ex Nihilo Technical Journal, 8(1):51-77.
3. Snelling, A. A., 1994. 'Regional Metamorphism Within a Creationist Framework: What Garnet Compositions Reveal.' In Proceedings of the Third International Conference on Creationism, R. E. Walsh (editor), pp. 485-496. Creation Science Fellowship, Pittsburgh, PA.
4. Kelley, S., 2005. 'Hot Fluids and Cold Crusts.' Nature, 435:1171.
5. Wain, A. L., D. J. Waters, and H. Austrheim, 2001. 'Metastability of Granulites and Processes of Eclogitisation in the UHP Region of Western Norway.' Journal of Metamorphic Geology, 19:607-623.
6. Austrheim, H., and W. L. Griffin, 1985. 'Shear Deformation and Eclogite Formation within Granulite Facies Anorthosites of the Bergen Arcs, Western Norway.' Chemical Geology, 50:267-281.
7. Boundy, T. M., and D. M. Fountain, 1992. 'Structural Development and Petro-fabrics of Eclogite Facies Shear Zones, Bergen Arcs, Western Norway: Implications for Deep Crustal Deformational Processes.' Journal of Metamorphic Geology, 10:127-146.
8. Austrheim, H., M. Erambert, and T. M. Boundy, 1996. 'Garnets Record Deep Crustal Earthquakes.' Earth and Planetary Science Letters, 139:223-238.
9. Austrheim, H., and T. M. Boundy, 1994. 'Pseudotachylytes Generated During Seismic Faulting and Eclogitization of the Deep Crust.' Science, 265:82-83.
10. Kühn, A., J. Glodny, K. Iden, and H. Austrheim, 2000. 'Retention of Precambrian Rb/Sr Phlogopite Ages through Caledonian Eclogite Facies Metamorphism, Bergen Arc Complex, W-Norway.' Lithos, 51:305-330.
11. Bingen, B., W. J. Davis, and H. Austrheim, 2001. 'Zircon U-Pb Geochronology in the Bergen Arc Eclogites and Their Proterozoic Protoliths, and Implications for the Pre-Scandian Evolution of the Caledonides in Western Norway.' Geological Society of America Bulletin, 113(5):640-649.
12. Jamtveit, B., K. Bucher-Nurminen, and H. Austrheim, 1990. 'Fluid Controlled Eclogitization of Eclogites in Deep Crustal Shear Zones, Bergen Arcs, Western Norway.' Contributions to Mineralogy and Petrology, 104:184-193.
13. Austrheim, H., and T. M. Boundy (1994), op. cit.
14. Camacho, A., J. K. W. Lee, B. J. Hensen, and J. Braun, 2005. 'Short-lived Orogenic Cycles and the Eclogitization of Cold Crust by Spasmodic Hot Fluids.' Nature, 435:1191-1196.
15. Kelley, S. (2005), op. cit.
16. Camacho, A., J. K. W. Lee, B. J. Hensen, and J. Braun (2005), op. cit.
17. Jamtveit, B., H. Austrheim, and A. Malthe-Sorenssen, 2000. 'Accelerated Hydration of the Earth's Deep Crust Induced by Stress Perturbations.' Nature, 408:75-78.
18. Austrheim, H., and T. M. Boundy (1994), op. cit.
19. Bjornerud, M., H. Austrheim, and M. G. Lund, 2002. 'Processes Leading to Eclogitization (Densification) of Subducted and Tectonically Buried Crust.' Journal of Geophysical Research, 107(B10):2252-2269.
20. VanHaren, J. L. M., J. J. Ague, and D. M. Rye, 1996. 'Oxygen Isotope Record of Fluid Infiltration and Mass Transfer During Regional Metamorphism of Pelitic Schist, Connecticut, USA.' Geochimica et Cosmochimica Acta, 60(18):3487-3504.
21. Snelling, A. A., 2005. 'Radiohalos in Granites: Evidence for Accelerated Nuclear Decay.' In Radioisotopes and the Age of the Earth: Results of a Young-Earth Creationist Research Initiative, L. Vardiman, A. A. Snelling, and E. F. Chaffin (editors), chapter 3, pp. 101-207 (especially Table 4, p. 188). Institute for Creation Research, El Cajon, CA, and Creation Research Society, Chino Valley, AZ.
22. Snelling, A. A. (2005), op. cit.
23. Snelling, A. A., and J. Woodmorappe, 1998. 'The Cooling of Thick Igneous Bodies on a Young Earth.' In Proceedings of the Fourth International Conference on Creationism, R. E. Walsh (editor), pp. 527-545. Creation Science Fellowship, Pittsburgh, PA.

* Dr. Snelling is an associate professor in the Geology Department at ICR.


번역 - 길소희

링크 - http://www.icr.org/index.php?module=articles&action=view&ID=2603

출처 - ICR, Impact No. 392, 2006

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=3172

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