암편

그림 1. 다양한 종류의 암편들을 포함하고 있는 사암의 편광현미경 사진 (출처: 대한지질학회)

그림 2. 암편, 석영, 장석, 기질의 함량에 따라 분류된 사암의 분류표(Boggs, 1992) (출처: 대한지질학회)

그림 3. 암편(사암)을 포함하고 있는 응회암의 편광현미경 사진 (출처: 대한지질학회)

그림 4. 암편, 화산유리, 결정(광물) 함량에 따라 분류된 응회암의 분류표(Schmidt, 1981) (출처: 대한지질학회)

암편(Rock fragment)은 퇴적학을 전공하는 지질학자들이 주로 사용하는 용어로 모래(sand) 입자 크기의 암석 쪼가리를 의미한다. 암편을 암석편(lithic fragment)라고도 한다.

암편은 암편을 이루는 암상의 종류에 따라 퇴적물의 기원지 암석에 대한 확실한 증거를 제공하므로 퇴적물에서 암편의 존재는 기원지 해석에 아주 중요하다. 따라서 단순히 암편이라고 구별하는 것보다는 어떤 종류의 암석 파편인지를 구별하면 기원지에 대해 더욱 많은 정보를 알아낼 수 있다.

퇴적물 내에 존재하는 암편의 함량은 매우 다양하다. 이들 암편의 함량에 영향을 미치는 요인으로는 입자의 크기, 퇴적물의 성숙도와 암석의 시대 등이 있고 이 중 입자의 크기가 가장 중요하게 작용한다. 예를 들면 역암의 경우에는 거의 대부분이 암편으로 구성되어 있는가 하면 셰일에는 암편이 거의 들어있지 않다. 평균적으로 사암에는 암편이 쇄설성 입자의 10~15% 정도 함유되어 있으나 거의암 편으로만 구성된 사암이 나타나는 경우도 있다.

기원지 암석이 조립질인 경우에는 구성 결정들이 크기 때문에 이들로부터 퇴적물로 공급된 모래 크기의 입자는 단결정으로만 구성되어 있기가 쉽다, 즉 화강암이나 편마암 또는 조립질 사암 사암부터 유래된 암 편은 모래 크기가 존재하기가 어렵다. 반면에 현무암, 슬레이트, 천매암, 처어트 등과 같은 세립질 암석으로부터 유래한 암편은 모래 크기의 입자로 주로 존재한다. 이와 같이 퇴적물 구성 입자의 크기에 따라 암 편의 존재 유무와 함량의 차이가 다르기 때문에 기원지의 지질을 알아낼 때 입자의 크기에 대한 고려 없이 암편을 그냥 정량적으로 해석하는 것은 별로 의미가 없으며 때로 잘못된 해석을 할 수 있다.

설명

암편은 모든 암석(화성암, 변성암, 퇴적암)에서 유래할 수 있기 때문에 쇄설성 퇴적암(clastic rock)과 화성쇄설성암(pyroclastic rock)을 분류하고, 암석의 기원지를 추적하는데 암편이 주로 사용된다.

쇄설성 퇴적암 중 가장 대표적인 암석은 1~1/16mm 크기의 입자로 구성된 사암이다. 사암의 주요 구성 광물은 석영과 장석이나, 사암 속에는 평균적으로 10~15% 정도의 암편이 들어있다(그림 1). 그러므로 사암은 암편, 석영, 장석, 기질의 함량에 따라 분류한다1)(그림 2). Boggs(1992)1)는 기질 함량이 5% 미만이고, 암편으로 주로 구성된 사암을 암편질 아레나이트(lithic arenite)라고 하였고, 기질 함량이 5~50% 이상이고, 암편으로 주로 구성된 사암을 암편질 와케(lithic wacke)라고 하였다(그림 2). Folk et al.(1970)2)은 사암에 포함된 암편의 종류에 따라 화성암 암편사암, 변성암 암편사암, 퇴적암 암편사암으로 분류하기도 하였다. 사암뿐만 아니라 퇴적암에 포함된 암편들은 퇴적암을 형성한 퇴적물들의 기원지를 추적하는 용도로도 많이 사용되고 있다.

화성쇄설성암은 입자 크기에 따라 화산재, 화산력, 화산암괴와 화산탄으로 분류한다. 이중 화산재로 만들어진 암석을 응회암이라고 한다. 응회암은 암편, 화산유리, 결정(광물) 함량에 따라 다시 암편질 응회암, 유리질 응회암, 결정질 응회암 세분한다3)(그림 3). 이와 같이 화성쇄설성암의 분류에도 암편이 사용된다(그림 4).

변성암의 암편

사암 내에 많이 함유되어 있는 변성암의 암편은 슬레이트, 천매암, 편암 변성규암과 편마암의 암편이다. 대부분의 암편이 변성암편으로 구성되어 있을 때에는 Phyllarenite라고 하며 야외에서 많이 사용되는 암석은 그레이와 케라고 한다. 이들 암석의 암편들은 대부분이 세립 질의 석영, 운모와 점토광물로 구성되어 있다. 변성암편이 주로 석영으로만 이루어졌을 경우는 매우 견고하지만 운모가 주 구성광물인 암편은 매우 연약하여 운반 시 마모가 쉽게 일어난다.

세립질 변성암으로 구성된 암편은 대체로 길게 신장된 형태를 보이며 이는 원래의 암석이 엽리를 가지는 암석이었다는 것을 지시한다. 경우에 따라서는 암편의 크기에서 잘 고화된 셰일과 슬레이트 그리고 저변성작용을 받은 천매암의 암편은 서로 구별해 내기가 어려울 때가 있다. 그 이유는 셰일이 슬레이트로 변화할 때 점토광물의 재결정이 뚜렷하게 구별되지 않으며 슬레이트 벽개가 발달되어 있는 경우라도 모래 크기의 입자에서는 이를 알아보기가 어렵기 때문이다.

퇴적암의 암편

역암에서는 퇴적암의 암편이 많이 관찰되나 사암에서는 사암의 암편이 드물게 나타난다. 그 이유는 사암의 교결물인 방해석, 백운석, 점토광물 등이 지표에 노출된 노두 상에서 쉽게 용해되거나 약해지기 때문에 풍화작용을 받으면 구성 입자로 빠르게 분리되기 때문이다. 그러나 사암이 규산염 광물로 고결되어 있을 때에는 암편으로 나타나기도 한다.

실트 스톤, 셰일 등의 암편은 마모 작용에 매우 약하기 때문에 이러한 세립질 퇴적암의 암편이 사암 내에 존재한다면 퇴적물이 쌓인 장소가 이들의 기원지에서 멀지 않았다는 것을 지시하기도 한다. 셰일의 파편은 퇴적된 후 매몰되는 동안 다짐 작용을 받으면 소성적으로 변형을 일으키기 때문에 원래 암 편의 형태를 알아보기가 어려울 때도 있으며 자칫 기질로 오인하기도 한다.

석회암과 백운암과 같은 탄산염암은 풍화 과정에서 용해가 일어나기 때문에 사암에서는 암 편이 잘 산출되지 않는다. 그러나 이들 탄산염암은 물리적 풍화작용이 활발히 일어나는 지역에서 유래되어 먼 거리를 이동하지 않고 빠르게 퇴적이 일어날 경우에는 암 편으로 산출된다.

화성암의 암편

지각에는 화성암 중 심성암이 화산암이나 화산쇄설암보다는 훨씬 많이 존재하지만 퇴적물에는 화산암의 암편이 더 많이 나타난다. 그 이유는 앞에서 살펴본 대로 퇴적물 입자 크기의 영향 때문이기도 하면 또한 심성암은 조립질 결정으로 구성되어 있으나 각 결정 간의 경계부가 풍화작용 동안 쉽게 변질 작용을 받기 때문이다. 즉 풍화작용에 의해 화성암의 장석이 쉽게 풍화작용을 받게 되면 이에 따라 결정 간 결속력이 약해져서 암석에서 구성 결정들은 낱개 입자로 분리되어 버린다.

참고자료

• 〈암편〉, 《지질학백과》
• 수작가, 〈암편 (feat. 변성암의 암편, 퇴적암의 암편, 화성암의 암편)〉, 《티스토리》, 2021-10-09

같이 보기

• 사암
• 변성암
• 퇴적암
• 화성암

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