환경지질연구정보센터

암상의 색깔

행매층의 황갈색 함력 석회암은 정선 서부에서 처음으로 히사코시에 의해서 명명 된 후 태백산 지하자원조사단에 의해서 그 연장성이 확인 되었다. 그 이후 이하영교수님과 그의 제자들에 의해 코노돈트 미화석의 생층서학적 연구가 수행된 것이 이지역에 대한 층서 고생물학적 연구의 대부분이 되었다. 정선 서북부 조정리 지역에서 잘 발달되는 황갈색 함력석회암은 서북부까지 그 연장성이 확인되나 안미리를 거쳐서 북쪽의 대화면에 가서는 층의 두께가 얇아지면서 또한 지표에 많이 노출되지 않는다. 일반적으로 행매층을 조사한 경력이 있는 사람은 야외에서 매우 눈에 쉽게 띠는 특징을 지닌 황갈색의 행매층이 상하부 층과 현저히 구별이 되는 점을 인식해왔다. 이런 황갈색의 특징은 아마도 남한의 하부 고생대 지층 중에서는 꽤 독특한 색을 띠고 있다고 해도 과언이 아닐 것이다. 이런 특이한 암상의 색깔은 무엇보다도 행매층의 분포와 상하부 층을 구별하는 데에 있어서 매우 중요한 역할을 해왔다(사진1). 그렇다면 이러한 황갈색은 어떻게 해서 띠게 되었을까?

행매층 함력석회암이 황갈색을 띠는 이유 중의 하나는 바로 많은 석회암 속에 포함되어 있는 철(Fe) 성분 때문이다. 많은 석회암들은 퇴적과 동시에 혹은 퇴적된 후 형성된 철(Fe)성분을 얻게 된다. 이 철 성분은 siderite(Feco3) 같은 탄산염 광물에 포함되어 있기도 하고 많은 경우에 있어서는 주로 황철석(Pyrite, FeS2)이나 Pyrrhotite(FeS)같은 황화철광물류에서 유입된다(사진2). 이러한 철 성분은 시간이 지남에 따라 차츰 산화되어 약간의 붉은 색을 띠게 된다. 하지만 석회암 자체가 진한 붉은색을 띠게 되는 경우는 그리 많지 않고 대부분 아주 미미한 양의 철의 산화색 때문에 우리 눈에 오히려 미색(tan color)에 가깝게 보이게 된다. 남한의 하부 고생대 탄산염암이 가장 흔하게 옅은 회색과 더불어 약간의 미색을 띠는 종류가 바로 이 때문이다. 그 중에서 흔하게 미색을 띠는 석회암 종류로는 머드스톤(mudstone) 혹은 와케스톤(wackestone)을 들 수 있다.

야외에서 관찰되는 행매층을 구성하고 있는 대부분의 암상들은 그레인스톤(grainstone)으로 이루어져있다. 현미경 하에서 대부분을 차지하는 입자들은 석영이다. 석영은 주로 단결정질로 이루어져 있으며 간혹 다수의 석영 입자가 모여서 grain aggregate 형태를 보이기도 한다. 행매층 암상이 황갈색을 띠는 가장 중요한 이유 중의 하나는 바로 이 석영 입자를 감싸고 있는 기질(matrix) 속에 포함된 철 성분이 산화되었기 때문이다. 대부분의 기질은 흔히 말하는 미크라이트(micrite)로 되어있으며 이 미크라이트(micrite)는 퇴적될 당시에는 마이크론 크기의 탄산염 머드(carbonate mud) 상태였으며 현재는 저마그네슘 방해석으로 되어있다. 이 미크라이트(micrite) 안에는 주로 속성작용에 의해서 형성된 것으로 생각되는 황철석(pyrite) 등이 나타나는데 이속에 포함된 철분이 산화되면서 생긴 현상으로 판단된다. 이러한 황갈색의 암상은 비단 대부분을 차지하는 행매층내 그레인스톤(grainstone) 암상 내에 뿐만 아니라 머드스톤(mudstone)으로 이루어져있는 부분 또한 외견상 황갈색의 똑같은 색깔을 지닌다. 흔히 풍화가 많이 받은 행매층 노두에서는 이 같은 머드스톤 층리면의 관찰이 거의 되지 않으므로 세심한 주의가 요구된다.

행매층내 머드스톤(mudstone) 의의

대부분이 황갈색 그레인스톤(grainstone) 암상으로 이루어진 행매층 내에는 심심치 않게 머드스톤(mudstone) 층이 관찰된다. 이는 얇게는 약 5cm 두께부터 두껍게는 수 미터에 이르기 까지 다양한 두께를 보인다. 지역적으로는 남부의 지동리 보다는 좀 더 북쪽으로 가면서 현저히 두껍게 나타나는데 그레인스톤과 입자의 크기 외에는 외견상 색깔 만으로는 구별하기 힘들다. 다만 행매층내 이 머드스톤부분의 퇴적암석학적 의의는 매우 중요하다고 할수 있으며 다음과 같이 요약될 수 있을 것이다. 하나는 대부분의 탄산염 머드스톤층이 subtidal 혹은 lagoon과 같은 저에너지 환경에서 퇴적되는 것으로 해석되는바 과연 이 머드스톤 부분은 행매층의 대부분을 차지하는 함력질 그레인스톤 층과 서로 다른 에너지 차이를 보이는 환경에서 퇴적되었는가? 아니면 행매층이 퇴적될 당시에 환경의 차이는 존재하지 않았고 다만 간헐적인 규산염 퇴적물의 유입으로 인해서 서로 상이한 암상의 차이를 가져왔는가를 밝히는 것이다. 왜냐하면 머드스톤(mudstone) 과 같이 저에너지 상태의 퇴적환경에서 보다 상이한 암상의 특징을 보이는 대다수의 함력질 석회암의 퇴적환경을 해석하는 것은 퇴적구조의 도움 없이는 아주 어려운 일이다. 이 지역을 조사한 많은 조사자들이 잘 알다시피 행매층의 여러 노두에서 그것도 대부분이 풍화로 인해서 질퍽질퍽 하다 시피한 노두에서 이러한 점을 밝혀내는 것은 쉽지 않기 때문이다. 하여튼 이러한 의문점은 보다 좋은 노두가 발견되고 그곳에서 주의 깊은 관찰을 통해서 만이 가능할 것이다.

역의 종류

과거 행매층을 조사했던 보고서들에 의하면 행매층을 대표하는 함력석회암은 대부분의 역 들이 석영, 규암, 셰일 과 같은 성분으로 구성 되어있다고 보고 되어왔다. 이번 조사의 결과에 의하면 이중에서 가장 많은 비중을 차지하는 비 탄산염(non-carbonate) 성분으로는 단연 석영을 꼽을 수 있다. 하지만 석영 자체는 주로 모레(sand) 크기의 입자를 구성하고 있기 때문에 역을 구성한다고는 말하기 어렵다. 그렇다면 다른 주 된 역 성분으로는 셰일과 규암 등인데 현미경 관찰에 의하면 셰일이라고 여겨졌던 역들은 대부분이 미크라이트(micrite)로 구성된 인트라클래스트(intraclast)로 보는 것이 타당할 것으로 생각된다. 왜냐하면 인트라클라래스트 내에도 다량의 석영이 또한 포함되어 있으며 이는 셰일과 아주 흡사한 조직을 보인다. 하지만 이것을 셰일이라고 명할때는 외지성(allochem)의 성격을 지닌 규산염광물 성분일것이고 인트라클래스트(intraclast)라고 한다면 이는 재순환작용(reworking)에 의해서 퇴적된 미크라이트(micrite) 성분의 입자가 될 것이다(사진3). 이는 암석학적인 면에서나 또는 퇴적학적인 면에서도 현지성(autochtonous)인 성격을 지니므로 아주 상이한 성격인 셈이다. 비슷한 조직을 보이는 많은 인트라크래스트들이 서로 다른 석영의 함량을 보이며 행매층내에 나타나는 것으로 보아서는 이러한 역들은 셰일보다는 인트라클래스트로 해석되야 할 것이다. 따라서 행매층내 대부분 아니 거의 전부를 차지하는 규산염 광물은 바로 석영 뿐 인 것으로 판단된다. 과연 이러한 많은 량의 석영은 어디서 어떠한 방법으로 이곳으로 유입되었는가 하는 것은 행매층의 성격을 좀 더 깊이 이해하는 데에 있어서 꽤 중요한 요소가 될 것이다.

사진1) 행매층내 황갈색 함력석회암의 야외사진. 바탕을 이루고 있는 것은 방해석과 미정질의
    micrite 로 구성되어있으며 단결정질 석영이 모여서 주된 역의 성분을 이루고있다.

사진2) 행매층내에 협재하는 머드스톤에 나타나는 pyrrotite 결정의 SEM 사진

사진3) 함력석회암에 포함된 역의 SEM 사진. 저마그네슘 방해석으로 구성되어
있으며 셰일이라기 보다는 평범한 micrite의 조직을 보인다.