퇴적 구조 — 사층리·연흔·건열로 지층의 위아래를 가리는 법

산길을 깎아 낸 절벽이나 채석장의 벽에는 줄무늬처럼 겹친 지층이 드러나 있습니다. 그런데 자세히 보면 어떤 층에는 비스듬히 어긋난 결이 있고, 어떤 층 위에는 빨래판 같은 주름이 남아 있습니다. 이런 무늬를 퇴적 구조라고 합니다. 이것들은 그냥 생긴 모양이 아닙니다. 퇴적물이 쌓이던 그날의 물살과 물 깊이가 굳어서 남은 것이고, 덕분에 우리는 어느 쪽이 위였는지까지 알아낼 수 있습니다.

무늬 하나에 그날의 물살이 남습니다

퇴적물은 물이나 바람에 실려 와 낮은 곳에 가라앉습니다. 이때 흐름이 빠른지 느린지, 물이 깊은지 얕은지에 따라 알갱이가 놓이는 방식이 달라집니다. 그 차이가 층 안에 모양으로 남은 것이 퇴적 구조입니다.

네 가지가 대표적입니다. 앞의 둘은 흐름이, 뒤의 둘은 물의 깊이와 마름이 남긴 것입니다.

사층리와 점이 층리 — 흐름이 남긴 것

사층리는 층리면과 비스듬히 어긋난 얇은 결이 겹쳐 있는 구조입니다. 물살이나 바람이 한쪽으로 불면 모래가 작은 언덕을 이루며 옮겨 가는데, 언덕의 앞면으로 모래가 흘러내려 쌓이면서 비스듬한 결이 생깁니다. 그래서 결이 기울어 내려가는 쪽이 흐름이 가던 쪽입니다. 강바닥, 삼각주, 사막의 모래 언덕에서 잘 만들어집니다.

사층리의 결은 위쪽에서 다음 물살에 깎여 평평하게 잘리고, 아래쪽에서는 완만하게 휘어 바닥과 이어집니다. 잘린 쪽이 위입니다.

점이 층리는 한 층 안에서 아래는 굵은 알갱이, 위로 갈수록 고운 알갱이가 놓인 구조입니다. 크기가 뒤섞인 퇴적물이 한꺼번에 밀려와 멈추면 무거운 것이 먼저 가라앉기 때문입니다. 대륙붕 끝에 쌓여 있던 퇴적물이 무너져 비탈을 타고 쏟아지는 흐름이 대표적인 경우입니다. 굵은 쪽이 아래입니다.

연흔과 건열 — 물의 깊이와 마름이 남긴 것

연흔은 모래 바닥에 새겨진 물결 자국입니다. 물결이 바닥까지 흔들 만큼 얕은 곳에서 생기므로, 연흔이 있으면 그 자리가 얕은 물이었다는 뜻입니다. 단면으로 보면 봉우리는 뾰족하고 골은 완만합니다. 뾰족한 봉우리가 위를 향합니다.

건열은 점토질 퇴적물이 물 위로 드러나 마르면서 갈라진 틈입니다. 위에서 보면 다각형 그물처럼 갈라져 있고, 단면으로 보면 쐐기 모양으로 위가 넓고 아래로 갈수록 좁아집니다. 벌어진 틈은 나중에 실려 온 모래가 채웁니다. 넓은 쪽이 위입니다. 건열이 있다는 것은 물속에 쌓인 퇴적물이 한때 공기 중에 드러났다는 증거입니다.

지층이 뒤집혔는지 어떻게 알까

지층은 아래에서 위로 쌓입니다. 그런데 지각 변동으로 습곡이 심하게 누우면 지층이 통째로 뒤집히기도 합니다. 이때 아래에 있는 층을 오래된 것으로 읽으면 순서가 거꾸로 됩니다.

그래서 퇴적 구조로 위아래를 먼저 가립니다. 네 가지가 모두 같은 방향을 가리키니 하나만 찾아도 됩니다.

• 점이 층리의 굵은 알갱이가 위에 있다
• 건열의 넓은 쪽이 아래를 향한다
• 연흔의 뾰족한 봉우리가 아래를 향한다
• 사층리의 결이 아래에서 잘리고 위에서 바닥과 이어진다

이 가운데 하나라도 보이면 그 지층은 뒤집힌 것입니다. 지층의 순서를 읽는 다른 방법은 지사학의 법칙에, 지층을 뒤집는 습곡과 단층은 지질 구조에 정리해 두었습니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 단면 그림을 주고 구조의 이름을 고르기. 비스듬한 결이면 사층리, 알갱이 크기가 변하면 점이 층리, 주름이면 연흔, 쐐기 틈이면 건열입니다.
• 그 구조로 지층의 상하를 판단하기. 굵은 쪽·넓은 쪽은 아래와 위, 뾰족한 쪽은 위입니다.
• 지층이 역전되었는지 묻기. 위 네 가지 중 하나라도 반대면 역전입니다.
• 사층리로 흐름 방향 읽기. 결이 기울어 내려가는 쪽이 흐름이 간 쪽입니다.
• 퇴적 환경 연결하기. 연흔은 얕은 물, 건열은 물 위로 드러난 자리, 점이 층리는 한 번에 쏟아진 흐름입니다.

자주 헷갈리는 것

• "사층리는 지층이 기울어진 것이다" — 아닙니다. 쌓일 때부터 비스듬했습니다. 지각 변동으로 층 전체가 기운 것과는 다릅니다. 사층리는 한 층 안에서만 비스듬합니다.
• "연흔이 있으면 깊은 바다다" — 반대입니다. 물결이 바닥을 흔들 수 있을 만큼 얕은 곳이었다는 뜻입니다.
• "점이 층리는 오랜 시간 천천히 쌓인 것이다" — 한 번의 흐름이 짧은 시간에 쏟아 놓고 가라앉힌 것입니다. 층 하나가 곧 사건 하나입니다.
• "건열이 있으면 물이 없던 곳이다" — 물속에 쌓인 진흙이 나중에 드러나 마른 것입니다. 물이 있었다가 빠진 자리입니다.

정리합니다. 퇴적 구조는 쌓일 때의 흐름과 물 깊이가 모양으로 굳은 것입니다. 사층리는 흐름의 방향을, 점이 층리는 한 번에 쏟아진 흐름을, 연흔은 얕은 물을, 건열은 물 위로 드러났던 시기를 말해 줍니다. 그리고 네 가지 모두 어느 쪽이 위였는지를 함께 알려 주어, 뒤집힌 지층을 가려내는 열쇠가 됩니다.