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수성암은 침전암이라고도 부르며 무기광물이나 암석 부스러기, 동식물의 퇴적물이 퇴적되거나 고체화되어 형성되는데,
기존 암석(화성암 등)의 물리적 화학적 풍화 작용에 의해 발생되는 무기광물과 암석부스러기는 수성암으로 진화되는
과정에서 근원적인 역할을 맡게 되는 것입니다. 이런 침전물들은 물이나 바람, 중력(비중을 의미), 빙하
등에 의해서 최종 퇴적 장소까지 운반되며, 운반되는 동안 침전물들이 부서지고 재 분류되게 됩니다. 이것은
대리석의 형성에 있어서 절대 필요한 과정입니다.
산의 하단부나 강 바닥부분에는 입자가 굵은 사력층이 주로 퇴적되며, 모래는 바닷가까지 운반되어 퇴적됩니다.
그리고 고운 침니(모래보다 곱고 진흙보다 거친 침적토)와 진흙이 씻겨 석호, 습지, 만 등에 퇴적되며 탄산칼슘은
물에 녹아 용액 상태로 이동됩니다. 이런 운반과 분류의 과정을 통해 결과적으로 비슷한 크기, 모양, 조성(무게)의
무기광물이 모여 층을 형성하게 되는 것입니다.
수성암의 독특한 특징 중의 하나는 층이 형성되어 있다는 것입니다. 이것은 수 천년 동안 물이나 공기 등에
의해 작은 입자들이 침전되어 층을 이루게 되는 것입니다. 이런 성층(Stratification)은 얇고,
고운 층(Layer)으로부터 수천 미터의 두께를 이루는 경우까지 매우 다양한 모습과 형태를 취하고 있습니다.
수성암 층은 주로 물의 흐름이 있던 장소 즉 대륙에 인접한 얕은 바다나 내륙에 있는 바다, 호수 등에서
대부분 발견되고 있으며 파도, 해류, 조류들이 침전물들이 최종 퇴적되는 곳에 도달할 수 있도록 운반의 모든
과정을 담당하고 있습니다. 이런 해류와 조류는 침전물들을 잘 분류하고, 다시 구분하고 재 분류하며 갈아내는
역할까지 수성암의 형성에 있어서 모든 과정에 관여하고 있는 것입니다.
이렇게 퇴적된 침전물들은 수 만년의 세월 동안 두꺼운 덩어리를 이루게 되며(그 두께가 20 Km가 되는
경우도 있습니다.) 물리적, 화학적 변화에 의해 촘촘하게 밀착되고 단단해져 수성암으로 형성되는 것입니다.
이런 수성암이 퇴적되는 속도와 방법은 여러 가지 요인에 의해서 영향을 받는 것이 보통입니다. 천연 대리석의
첫 단계라 할 수 있는 라임스톤은 25mm 의 퇴적층을 이루는데 약1천년 정도의 시간이 소요되는 것입니다.
이렇게 형성된 퇴적층은 다시 무른 침전물들이 단단한 수성암으로 변환되는 과정 즉 결석(Lithification)의
과정을 거치게 되는데, 이런 과정은 지하수가 칼슘이나 탄산마그네슘, 실리카, 산화철과 같은 무기질을 녹여
침전물로 이주시켜 결석하게 되는 것입니다. 이런 무기질은 무른 결정입자에 퇴적되어 결합을 돕는 결합제의
역할을 하는 것입니다.
퇴적층이 연속해서 겹겹이 층을 이루게 되면 무게에 의해 압력이 발생하여 무른 침전물들이 촘촘하게 밀착하게
되고, 내부에 잔존하던 물을 압착하여 암석의 결정입자 간의 여유 공간을 최소화하게 됩니다. 여기에
순환되는 지하수가 전체적인 고체화 과정을 돕는 역할을 하기 때문에 입자 간의 무기질 결정화 과정이 더 활성화되게
됩니다. 이때 물의 온도가 결정화에 많은 영향을 주게 되는데 지열의 변화가 깊이 30m 당 약1℃의 변화
값을 나타내고 있어, 깊은 곳에서는 온도 만으로도 재결정화를 충분히 활성화 할 수 있는 것입니다.
수 천년에 걸쳐 침전물이 단단해져 결석의 과정을 거쳤다 해도 기공이 있는 모암(Matrix,맥석)을 통해서
용액들은 계속 통과되고 있습니다. 이 때 기공을 통과하는 용액에는 약간의 무기광물이 함유되어 있어 결정입자의
성장을촉진하거나, 암석의 구성 성분과 상호 교체되기도 합니다. 라임스톤이 돌로스톤(Dolostone, 백운석)으로
교체 되듯이 성질이 변화하는 경우도 있습니다. 이런 현상은 디아지네시스(Diagenesis)라고 부르는데,
이것은 무른 침전물이 단지 단단하게 결석(Lithification)하는 공정보다는 넓은 의미의 과정이라
할 수 있습니다.
수분에 의한 결석의 과정과 동시에 침전물들은 지반의 움직임에 의해 반죽의 과정을 거치게 되는데 이런 지반의
작용에 의해 더욱 단단한 암석이 형성되는 것입니다. 이런 침전물들은 보통 수평압과 수직압을 받게 되는데,
결과적으로 암석도 같은 종류의 압력을 받아 구조적으로 틈이 갈라지거나(Rift), 균열이 생기거나(Crack),
단층이 생기거나(Fault) 하는 것입니다. 시간이 흐르면 이런 틈새에는 암석층에서 스며 나온 지하수에
함유된 같은 종류의 무기질이나 여러 종류의 무기질들에 의해 채워지게 되며, 이렇게 촘촘하게 밀착되고
단단해진 암석들은 다양한 종류의 무기광물이 함유되어 다양한 구조와 색상을 나타내게 되는 것입니다.
수성암에 가장 많이 함유되어 있는 광물로는 석영(Quartz), 방해석(Calcite), 백운석(Dolomite),
점토(Clay) 등이며 침전물의 근원에 따라 크게 2가지로 분류됩니다.
1) 쇄설성 침전물(Clastic Sediments):
쇄설성 침전물은 자연계의 자연적인 침식 작용으로 기존암석을 모체로 여러 가지 형태로 분리되어 발생한 무기광물과
암석 부스러기로 구성되어 있습니다. 주로 발원지 근처에서 퇴적되거나 혹은 물과 중력, 바람, 유빙에 의해서
그들이 퇴적된 곳까지 이송된 것이라 할 수 있습니다. 쇄설성 침전물의 대표적인 암석으로는 입자 크기에 따라
역암(Conglomerates), 각력암(Breccia), 이판암(Shale), 침니(Silt), 사암(Sandstone)
등으로 구별됩니다.
2) 비쇄설성 침전물(Non-Clastic Sediments):
비쇄설 침전물은 동식물의 퇴적물이나 물에 의한 침전물로 기존의 암석이 아닌 새로운 원인에 의해 새롭게 형성된
무기광물로 구성되며, 생물화학적 수성암이라 할 수 있습니다. 육지에서 바다로 침전물이 이송되는 동안에 대리석의
주요 성분인 방해석(Calcite, 탄산칼슘 결정체)이 물에 녹는데 이것이 사암이나 이판암을 결합시키는
역할을 하는 것입니다. 또한, 생명체에 의해서 흡수되어 그들의 뼈대나 껍질을 구성하며, 생명체가 죽었을
때 뼈대나 껍질은 분해의 과정을 거쳐 퇴적물이 됩니다. 이런 퇴적물은 시간이 흘러 라임스톤으로 진화하는
것입니다. 대표적인 암석으로는 그 조성에 따라 수정(Crystalline), 어란상암(Oolitic),
백운석(Dolomite), 화석(Fossiliferous), 석회석(Travertine) 등으로 구별할
수 있습니다.
모든 수성암의 전형적인 특징은 층을 형성하고 있는 것으로 이 층은 수성암이 진화되는 과정에서 변형에 의해
발생하는 것으로 지층 사이를 구별하는 선이 됩니다. 보통 이를 성층곡(Bedding Plane, 미국의
그랜드캐년 따위)이라 부르며 수 밀리미터에서 수백 미터에 달하는 것까지 다양한 두께를 나타냅니다 .
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