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남중국 캄브리아계 제2통 선유동층의 Girvanella 크러스트 바운드암: 미생물 구조 발달에 대한 제한인자
김대철(Daecheol Kim),홍종선(Jongsun Hong) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
캄브리아기 대폭발을 기점으로 다세포 동물과 석회화된 미생물이 다양하게 등장하기 시작했으며, 미생물암 역시 스트로마톨라이트가 우세했던 그 이전 시대와는 달리 쓰롬볼라이트, 덴드롤라이트 등 더욱 다양한 조직이 나타났다. 이 중 캄브리아기~전기 오르도비스기 동안 특징적으로 발달한 크러스트 바운드암은 다수 보고되었음에도 다른 미생물암에 비해 그 발달과정 및 내외적 요인에 대한 이해는 매우 부족한 실정이다. 본 연구는 중국 쓰촨성 난장현 샤탄 지질단면 일대에 분포하는 캄브리아계 제2통 선유동층 내 생물초에서, 이들의 조직적 변화를 조절하는 요인을 파악하고자 한다. 약 13.5 m의 선유동층 생물초 구간에서 세 가지 유형의 Girvanella 크러스트 바운드암이 구분된다. 유형 1 바운드암은 층리 방향에 다양한 각도로 기울어져 있는 직선 및 아치형의 Girvanella 크러스트(평균 길이 2.59 mm, 두께 0.11 mm)와 이를 지지하는 풍부한 교질물이 특징으로, 크러스트 팩암–입자암에 의해 둘러싸여 있다. 유형 2 바운드암은 약 2 mm~1.5 cm 직경, 불규칙한 형태의 thromboids가 우세하며, 층리방향에 평행한 아치형의 Girvanella 크러스트(평균 길이 4.18 mm, 두께 0.22 mm)와 고배류가 부수적으로 관여되어 있다. Thromboids는 다수가 스폰지 미세조직을 보이며, 석회이질 퇴적물로 충진된 수 mm~cm 크기의 1차 공동구조의 발달이 특징적이다. 해당 유형은 주로 와케암-팩암, 일부 팩암, 크러스트 팩암-입자암에 의해 둘러싸여 있으며, 유형 1 바운드암과도 횡적으로 접해있다. 유형 3 바운드암은 층리 방향에 대체로 평행한 최대 2 cm 두께의 판상, 렌즈상 및 불규칙한 형태의 미생물 구조로, 이질 와케암–팩암층과 교호한다. Girvanella 로 이루어진 미생물 구조는 평균 길이 2.63 mm, 두께 0.11 mm의 크러스트와 최대 4 mm 직경의 스폰지 미세조직을 보이는 thromboids로 구성되어 있으며, 석회 이질암-와케암이 둘러싸고 있다. 바운드암 내 석영 실트의 함량은 유형 2, 3에서 높으며, 유형 1에서는 매우 낮다. 관찰된 생물초는 우이드 여울 뒤쪽 석호 환경의 천해 조하대 유광층에서 형성되었다. 생물초 주변 퇴적상과 생물초 내 구성성분 함량을 기반으로 유형 1 바운드암은 깨끗한 물의 비교적 고 에너지에서, 유형 2 바운드암은 쇄설성 퇴적물 유입이 있었던 넓은 범주의 수력학적 에너지에서, 유형 3 바운드암은 쇄설성 퇴적물 유입이 있었던 저 에너지에서 발달한 것으로 해석된다. 이러한 Girvanella 크러스트 바운드암의 조직적 차이는 수력학적 에너지에 의해 야기되었다고 제안되었으나, 이 연구결과는 보다 복합적인 제한인자가 크러스트 바운드암의 조직적 다양성에 영향을 미쳤음을 시사한다.
남중국 캄브리아계 제2통 선유동층의 미생물-고배류 생물초의 발달: 규산질 쇄설성 퇴적물 유입의 영향
김다영(Dayoung Kim),홍종선(Jongsun Hong) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
캄브리아기 초기 생물초에서 번성한 고배류의 생태학적 지위(niche)는 이들의 멸종 직후 등장한 석질해면류에 의해 대체되었다고 알려져 있다. 그러나 이는 생물초 군집 내 미생물 구성원과의 생물학적 관계를 바탕으로 한 결과로서, 서식지 환경에 영향을 주는 외적 요인은 고려되지 않아 이들 군집의 시기적 변천사에 대한 정교한 이해는 부족한 실정이다. 이 연구는 남중국 한중시 난젱구 푸쳉 지질단면에 분포하는 캄브리아계 제2통 선유동층 생물초의 내외적 발달 요인을 평가하고, 보고된 미생물-석질해면류 생물초와 비교하여, 전기 고생대 생물초 진화사에 대한 이해를 증진시키고자 한다. 해당 퇴적층은 규산질 쇄설성 이암이 우세한 층이 최대 약 10 m 높이의 생물초 복합체로 상향 전이되는 윤회층으로 구성되어있으며, 이 복합체는 높은 밀집도의 수십 cm 규모의 미생물-고배류 생물초와 다양한 비율의 실트~세립 모래 크기의 석영 입자를 함유하는 우이드-생쇄설물-펠로이드 팩암-입자암, regularis 고배류 플롯암-러드암, 어란상 입자암으로 구성되어있다. 선유동 미생물-동물 생물초는 골격 구조의 중규모 조직 및 구성원 종류에 따라 두 유형으로 세분된다; 1) 미생물-irregularis 고배류 바운드암은 thromboids, 소량의 Girvanella 등의 미생물 구성원이 낮은 밀집도를 보이는 골격구조(framework)를 대거 구성하며, irregularis 고배류는 부차적으로 나타난다. 골격구조 사이 공간은 다량의 실트~세립 모래 크기의 석영 입자가 차지하고 석회 조립질 퇴적물이 국부적으로 나타난다. 2) 미생물-irregularis 고배류-규산질 해면류 바운드암은 thromboids, 소량의 Renalcis 등 미생물 구성원이 irregularis 고배류와 규산질 해면류 등 부차적인 고착성 동물과 함께 높은 밀집도의 골격구조를 이룬다. 이골격구조 사이에는 석회 조립질 퇴적물이 대부분이며 실트 크기의 석영 입자가 소량 포함 되어있다. 선유동층의 미생물-고배류 생물초 복합체는 비교적 높은 수력학적 에너지의 얕은 조하대 환경에서 발달한 것으로 보이며, 쇄설성 퇴적물 유입량에 따라 골격구조 밀집도와 구성원 종류 측면에서 차이가 나타난 것으로 해석된다. 반면에 수류 방해자(baffler) 및 부분적인 건설자(constructor) 길드로 해석되는 irregularis 고배류는 정수(clean water)뿐 아니라 쇄설성 퇴적물이 어느 정도 유입된 서식지 내에서도 그 기능을 유지할 수 있었던 것으로 보인다. 중기 캄브리아기~중기 오르도비스기 동안 생물초 발달에 기여한 석질해면류가 정수 환경 내 생물초에서 보고된 것을 고려하면, 쇄설성 퇴적물이 유입된 생물초 서식지에서 고배류의 생태학적 지위는 약 4천만 년간 비어있었으며, 캄브리아기 초기 생물초가 그 이후 시기 생물초에 비해 고착성 동물의 종 다양성뿐만 아니라 생태학적 다양성 또한 높았음을 암시한다.
하부 오르도비스계 영월층군 문곡층의 연질퇴적 변형구조: 예비 연구
김준기(Junki Kim),홍종선(Jongsun Hong) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
연질퇴적 변형구조(soft-sediment deformation structures)는 변형 메커니즘과 촉발 요인뿐만 아니라 초기 퇴적 특성에 따라서도 다양한 변형 양상을 보인다. 본 연구는 하부 오르도비스계 문곡층의 연질퇴적 변형구조를 통해 점착성을 가진 세립질 퇴적물이 지배적인 환경에서 퇴적 동시성 또는 직후 원지적으로(in situ) 변형된 양상을 이해하고자 한다. 배일재 지질단면에 노출된 문곡층 점말 층원에서는 두 구간에 걸쳐 연질퇴적 변형구조가 나타나며, 이 구간은 주로 압밀되지 않은 버로우를 일부 포함하는 단괴상 석회이암과 압밀된 버로우를 포함하는 셰일의 호층 및 이에 협재되는 엽층, 얇은 층, 렌즈 형태의 팩암–입자암과 평력 석회질 역암으로 구성된다. 수 센티미터에서 수 미터 규모의 영역에 집중되어 있는 변형된 단위(개별 단괴상 이암 및 층)들은 보통 인접한 단위들과 횡적으로 긴밀하게 접촉하고 있으며, 다음과 같은 네 가지의 형태를 보인다: (1) 만곡 또는 불규칙한 파형의 경계면을 가진 형태; (2) 부분적으로 뚜렷하게 접힌 형태; (3) 장축이 층리면에 대해 기울어진 형태; (4) 변형 영역 경계부에서 하부 단위 또는 층의 경계를 따라 구부러진 형태. 단괴상 석회이암은 모든 형태, 팩암–입자암은 첫 번째와 네 번째 형태를 보인다. 변형 영역 내에서 이들은 다양한 형태로 발생하는데, 영역의 규모가 클수록 두 번째 형태가 흔하며, 인접한 각 단위들의 익간각과 습곡 축면의 방향성이 가변적인 경향을 보인다. 이벤트성 퇴적기록이 흔한 깊은 조하대 퇴적층인 점말 층원의 변형된 단괴상 석회이암 및 셰일 내부의 생교란 흔적들은 이들이 1차적으로 퇴적되었으며, 각각 반고화 및 연질저면이었음을 지시한다. 변형 구간 내 산발적으로 분포하는 다양한 규모의 영역들은 변형을 야기한 응력이 퇴적층 내 불균질하게 작용했고, 변형된 단위들간의 접촉 양상은 횡적인 수축 응력이 우세했음을 지시한다. 또한 다양한 형태와 가변적인 변형 양상을 보이는 단위들은 여러 방향으로 발생한 응력에 의해 변형되었음을 시사한다. 이는 문곡층 연질퇴적 변형구조가 흔히 보고되고 있는 액상화(liquefaction) 및 탈수(dewatering) 작용에 의해 발달한 변형 구조와는 상이한 과정을 통해 발달했음을 암시하며, 향후 문곡층의 변형을 야기한 메커니즘과 촉발 요인에 대한 상세한 연구는 점착성을 갖는 퇴적층의 연질퇴적 변형작용에 대한 이해를 증진시킬 것으로 생각된다.