암반

암반(岩盤, bed rock, Rock Mass)은 어떤 공간적인 폭을 가진 자연의 암석집합체를 말한다. 암석은 통상 지질학적 분리면이나 불연속면을 포함하고 불균질 비등방성이다. 기반암의 다른 표현이기도 하다.

개요

암반의 공학적 의미는 토목공사의 대상이 될 정도의 공간적 크기를 갖는 자연의 암석집합체로서, 불연속면을 포함한 현장의 자연 상태로 존재하는 암석을 말한다. 암반은 크게 현지의 상태(in-situ)에 있는 암석의 집합체(mass)를 가리키며, 이 덩어리 내에는 단층(fault), 절리(joint), 열극(fissure), 습곡(fold) 등의 구조적인 특징을 포함하고 있다. 따라서 암반은 구조적인 불연속성, 불균질성(heterogeneity), 이방성(anisotropy)을 보이며, 이러한 특징들이 암반의 공학적인 거동을 좌우한다.

암반이 갖는 불연속면(Discontinuity)은 방향성과 연속성을 가지며, 이에 따른 강도를 갖는다. 불연속면에는 충전물질로 채워질 수 있으며 이는 간격, 틈새에 좌우되며, 투수정도를 결정하게 된다. 암반의 분류법으로는 RQD(Rock Quality Designation, 암질지수), RMR(Rock Mass Rating, 암반등급), 풍화도에 의한 분류법, 균열계수에 의한 분류법, Q-system 등이 있으며, 사면 및 지하공간 개발 등에 매우 중요한 역할을 한다.

기반암

기반암은 풍화나 침식을 받기 전의 단단한 결정질 암석체로 화성암 또는 변성암 복합체이다. 지역에 따라서 기반암의 생성 연대는 제각기 다르게 나타나며, 학자에 따라서는 선캄브리아기의 결정질 암석에 대해서만 제한적으로 사용하기도 하지만 보통 퇴적층 밑에 있는 결정질 암석의 복합체를 의미한다. 지층의 융기 작용을 겪거나 풍화, 침식 작용을 받은 기반암은 지표면에 노출된다. 노출된 기반암은 물리적, 화학적 풍화를 겪고 균열이 생기면서 암석으로 쪼개지고 시간의 경과에 따라 모래와 흙으로 변하면서 토양층이 된다.

층서학에서 정의되는 용어이지만 지질학 및 지리학 전반에서 널리 사용된다.

퇴적암은 어딘가에 물질이 이동하여 쌓이고 고결된 암석이다. 그 말은 그 퇴적물이 안착하는 '그릇'이 있어야 한다는 의미이다. 단순하게, 퇴적층이 연속적인 층리로 겹겹이 쌓아 올려진 구조라면, 과연 그 층리의 밑바닥은 무엇인가에 대한 대답이다. 즉, 퇴적암은 지표 근처에서 제동되는 물질의 퇴적과 고결이므로, 그 아래에는 반드시 더 단단하고 오랜 세월을 견딘 암석이 존재하기 마련이다. 이를 퇴적층의 기반을 이룬다하여 기반암이라고 부르게 되는 것이다. 이 때문에 기반암은 퇴적암을 제외하는 암석, 즉 변성암과 화성암을 대상으로 하기 마련이며, 화성암 중에서도 퇴적층이라고 말하기 어려운 결정질 암석, 즉 심성암이 대상이 된다.

오랜 지질학적 세월 동안 킬로미터 두께로 쌓인 퇴적층을 묵묵히 지탱하는 암석층인 만큼, 보통 기반암의 나이는 상당히 오래된 경우가 많다. 그래서 새롭게 자라나는 화산섬이나 특정 지역이 아니면, 기반암은 신생대 이전의 나이를 가지고 있다. 대륙지각 기반암의 경우 섭입되지 않고 지속적으로 누적되는 암층인만큼, 보통 2억 년보다 나이가 많기 마련이다. 한반도의 경우에는 20억 ~ 2억 년 전에 굳었거나 변성을 받은 편마암과 화강암이 기반암을 이루고 있다.

이 늙고 단단한 암석층은 그 아래로 연장되는데, 이 암석층이 바로 상부지각에 해당한다. 하부 지각도 결정질의 단단한 화성암과 변성암인 것은 마찬가지이므로, 사실 기반암은 두껍고 견고한 지각의 본격적인 시작점이라고 말할 수 있다. 또한 해양지각의 기반암을 생각하지 않는다면, 보통 대륙지각의 견고한 대부분의 영역이 기반암에 속한다.

보통 기반암은 거대한 심성암체와 복잡한 변성암 복합체를 이루는데, 이는 옛날 조산운동이 있었음을 암시한다. 즉, 기반암은 오랜 세월 조산운동을 통해 성장해나간 대륙 지각의 흔적을 고스란히 보여주고 있다. 생성되면 곧 다시 지하 속으로 들어가버리는 해양지각과 달리, 대륙지각 기반암은 섭입대와 충돌대의 사건을 지나면서 가벼운 규장질 암석을 누적시키고 그것이 섭입되지 아니하면서 큰 땅덩이를 구축해 나가는 것이다. 예컨대 노르웨이의 기반암은 먼 옛날 대륙이 서로 들러붙어 판게아가 만들어질 당시 솟구쳤던 산맥의 뿌리로 구성 되어 있다.

또 지구가 아니라 달과 같은 곳에도 존재한다. 크기가 큰 크레이터의 경우 중앙부근에 기반암이 노출되기도 한다.

참고자료

• 〈Rock Mass암반(岩盤)〉, 《지형 공간정보체계 용어사전》
• 〈기반암〉, 《나무위키》
• 〈기반암(bed rock / bedrock )〉, 《사이언스올》

같이 보기

• 바위
• 암석
• 지반

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