위스콘신 대학의 도트(R. H. Dott) 박사는 50여년 동안 한 지질학적 수수께끼를 풀기 위해 노력해 왔으나, 아직도 풀지 못하고 있다. 그것은 전 세계에 분포되어있는 사암층들은 믿을 수 없을 정도로 극도로 순수한(remarkably pure) 채로 (속된 말로 그곳에 도저히 있을 수 없는 채로) 발견된다는 것이다. 이 순수한 석영 사암(quartz arenites)은 도트 박사가 학생일 때부터 50년 이상 동안 중요한 지질학적 수수께끼로 여겨져 왔었다. 사암층 중에서 몇몇은 ”크기가 너무도 광대하여, 한 개 또는 몇 개의 주에 걸쳐 분포하고 있다. 그리고 이들 사암층들은 아프리카, 아라비아, 오대호 지역, 남아메리카, 호주대륙 등의 전 지구의 광대한 지역을 뒤덮고 있다. 이러한 ”시트 모래층 (sheet sands)”은 백운석(dolomite), 붉은 층(red beds), 흑색 혈암(black shale), banded iron formation과 함께 악명높은 지질학적 문제 중의 하나이다.

그것은 일 세기 동안 사암 지질학자들에게는 틀림없는 사실로서 존재하고 있는 것이었다. 

도트는 자서전에서 말했다. ”거의 50 여년 동안 석영이 풍부한 사암들을 연구해 오면서, 나는 잘 발달된 석영 사암들은 매우 순도 높은 스카치 위스키처럼 놀랍도록 순수한 자연의 증류주 라고 생각한다.” 2003년 7월, 지질학 저널(Journal of Geology) ¹ 에서, 그는 석영 사암(quartz arenites)의 신비와 이들의 형성에 대한 현재의 가설들에 대해 긴 논문을 게재했다. 그것은 한 세기 동안 사암 지질학자들이 고민해 왔던 상태를 나타내는 것이었다. 그는 서론에서 그 수수께끼를 설명하고 있다.

석영 사암의 문제는 무엇인가? 가장 첫째가, 사암들은 극도로 순수한 상태인 95% 이상의 석영 입자들로 구성되어 존재한다는 것이다. 더군다나 석영은 거의 전부가 자연적인 단일 결정(single-crystal) 단위의 알갱이들로 구성되어 있다는 것이다. 사암에서 드물게 발견되는 암석 조각들은 규질암(chert)이나 석영 광맥과 같은 단단한 다결정 석영 형태로 구성되어 있다. 게다가 극히 드물게 섞여있는 기타 광물들은(일반적으로 무게의 0.05% 이하) 내구성이 있는 지르콘(zircon), 전기석(tourmaline), 티탄철석(ilmenite)과 leucoxene 등이다. 연결되어(붙어있는) 역암들도 내구성있는 석영 광맥의 쇄설암, 규암(quartzite), 또는 규질암(chert)으로 구성되어 있다.

어떻게 75% 순도의 화강암이나 변성암과 같은 모암의 분쇄물로부터, 95%의 석영 모래가 만들어지는 것을 설명할 수 있는가? 또한 이들은 전부는 아니지만, 구조적으로 극도로 성숙해 있다는 것이 많은 예에서 특징적이다. 고강도의 분류(sorting, 물에 한번 부유했다가 가라앉으면서 입자들의 밀도, 무게, 크기 등에 따라 나뉘어짐) 작용이 있었음과, 매우 둥근 입자들이 흔하다는 것이(전부가 그런 것은 아니지만) 항상 강조되어 왔었다. 이 두 성질은 한번 또는 여러 번의 자연의 맹렬한 물리적인 과정들(파도, 강한 바람, 또는 물의 흐름과 같은)에 의한 많은 마멸을 의미하고 있다.

도트 박사는 이 지층들에 관한 추가적인 수수께끼들에 대해 언급하고 있었다 :

1. 얇고 평탄한 지층 : 수십에서 수백 미터 두께의 고생대(육상식물들이 출현하기 전에) 지층들이 광대한 지역에 너무도 평탄하게 놓여있다.

2. 사암층과 대조적으로, 연합되어있는 혈암(shale) 층은 소수이다.

3. 얕은 바다의 탄산염 지층(carbonate strata)과 교차되어(interstratified, 교대로 끼어서) 있다.

4. 오늘날에는 이전의 지층들에서 처럼 양적으로 비슷한 퇴적을 보이는 예가 없다 (즉, 그와 같은 스케일로 퇴적되는 것을 지금은 볼 수 없다). 이것은 과거에 기후(퇴적과 침식) 과정이 엄청난 스케일로 일어났다는 것을 의미한다. 

5. 몸체 화석(body fossils)이 드물고, 동물들이 굴(burrows)을 판 흔적이 매우 드물다.

6. 현미경적으로, 입자들은 거칠음을 나타내는 무광택(frosting) 이다.

7. 아래에 놓여있는 혈암(shale)에는 고령토(kaolinite, clay) 또는 일라이트(illite)가 많다.   

8. 선캄브리아기 지층에는 더 순수한 석영사암(quartz arenites)이 심지어 수천 미터 두께로도 존재한다.

9. 사암지층들의 아래에는 많은 예에서 매우 높은 화학적 성숙도를 가진 고토(paleosols, ancient soils)가 놓여져 있다.

도트의 주장에 의하면, 모래 입자의 둥근형태(rounding)에 대한 가장 유효한 원인은(유일한 것은 아니지만) 바람에 의한 깎여짐이라는 것이다. 몇몇 지질학자들은 입자의 성숙도(maturation)와 풍화를 설명하기 위해서 다주기(multicycling) 이론에 의지하고 있다. 그러나 강력한 열대 풍화(intense tropical weathering) 하의 단 일회적 주기 이론이 수십년 만에 다시 제기되고 있는데, 그는 이것을 배제하지 않았다. (오늘날 격리된 강의 삼각주에서 형성된 소수의 예가 있긴 하지만, 그 입자들은 거의 곡면이지 않다.) 화학적 성숙은 불순물이 용해되어 없어지는 속성작용(diagenesis)이라 불리는 과정이 있었음을 가리킨다. 그러나 그 과정은 바람의 존재 하에서는 가능하지 않다.   

모래가 구성적으로 성숙하다는 모순(paradox)은 엄청난 양의 순수한 석영 모래가 운송되었고, 마모될 수 있었던, 그러나 토양의 예외적인 화학적 성숙을 허락하는, 그리고 아래 층의 단면이 가리키는 것처럼 많은 석영 사암층 사이로 다른 암석의 지층들이(진흙이나 점토) 끼어서 교대로 발견되는, 지형학적 상황들과 몇몇 부가적인 요소들을 설명해야만 하는 것이다.

도트는 이러한 점에 대해 그의 이론을 소개한다. 모순을 해결하기 위해, 그는 토양 위로 오늘날 몇몇 지방에서 형성을 볼 수 있는 스트로마톨라이트나 은화식물 토양과 유사한, 얇은 미생물들로 뒤덮인 표면(crusts)과 시아노박테리아의 매트(mats)를 가정하고 있다. 이것들은 위에서 바람에 의해 모래가 운송되는 동안 아래에 있는 고토를 보호했을 것이라는 것이다. 나무와 관목들의 부족은 훨씬 더 강한 바람을 허락했을 것이라는 것이다. 이것은 비록 화석 기록에서는 전혀 나타나 있지 않음에도, 최초의 육상에 올라온 생물체를 시아노박테리아였을 것으로 가정한다. 어떤 의미로, 이 표면은 강한 바람이 모래를 퇴적시키는 동안(모래가 어디에서 왔는지는 말하고 있지 않으면서), 아래 지층을 보호하는 모자처럼 형성되어 있었다는 것이다.  

그는 한 다른 모순을 말하면서 끝을 맺고 있다. 지층모습이 완벽하게 평탄하지 않는 한, 육상에 식물이 없었다면, 사암층과 밑에 있는 고생대 지층들은 화학적 풍화작용에 대해 어떻게 안정한 상태를 유지할 수 있었을까? 자갈들과 중간 크기에서 거칠은 모래입자들이 풍부하다는 것은 그러한 물질들을 수송하기에 충분한 경사를 가진 물의 흐름이 있었음을 가리킨다. 이것은 적어도 적절한 지형학적 기복을 가리키고 있는 것이며, 안정성 문제를 더욱 악화시켰을 것이다.

결론적으로 그의 최종 생각은 미생물 매트 이론(microbial mat theory)이라는 것이다. 이것은 이러한 수수께끼 구조가 형성되는 기간 동안에 (최고 20억 년 동안), 지표면은 매우 안정적이어서, 그러한 지형이 만들어졌을 것이라는 것이다.

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이것은 여러 독자들이 더 깊이 조사하고 싶어할지도 모르는 흥미로운 수수께끼에 관한 흥미로운 논문이었다. 그의 설명에 당신은 만족하는가? 그는 우리에게 대륙이 분리되고, 화산이 분출하며, 산들이 솟아오르고, 생물체들이 진화되었다는, 모든 변화들이 일어났다는 장구한 기간 동안에도, 이러한 사암 지층들은 오늘날까지 광대한 지역에 장구한 기간동안 방해받지 않고, 거의 평탄한 상태로 존재해 왔다는 것을 가정하고 있다.

그 지층들은 어떻게 그렇게 두꺼우면서, 평탄할 수 있는가? 어떻게 점토와 토양들이 분리되어 극도로 순수하게(자연의 가장 순도 높은 증류주처럼) 존재할 수 있는가를 주목해야만 한다. 그러한 것들은 자연의 가장 격렬했고 강력한 힘에 의해서 퇴적되었다는 증거들을 가지고 있다. 이것은 전 지구적인 격변을 의미하지 않는가? 격변설은 창조론자들이 주장하는 배척된 이론이기 때문에, 그것을 가리키는 증거들을 받아들여서는 안 되는가?

수백 평방 마일(북아메리카의 많은 부분을)을 뒤덮고 있는 그랜드 캐년의 엄청나게 두꺼운 사암층들을 생각하여 보라. 그리고 그랜드 캐년의 퇴적지층들 중 적어도 하나는, 즉 레드월 석회암층(Redwall Limestone)은 하루 만에 수십억 마리의 고대 오징어 나우틸로이드(nautiloids)를 묻어버릴 만큼 빠르게 흘러 온 엄청난 혼탁류에 의해서, 두꺼운 퇴적층으로 급격히 퇴적되었다는 증거를 가지고 있음을, 작년 헤드라인 뉴스에서 보고했다.² 오늘날 그와 같은 일의 발생은 어디에서도 찾아볼 수 없다. 확실히 현재는 과거의 열쇠가 아니다. 만약 우리의 생각이 장구한 연대와 진화가 일어났었다는, 불필요하고 폐쇄적인 진화론적 가정(assumptions)에서 자유로울 수 있다면, 수수께끼의 대부분은 해결될 것이다.

1) http://www.journals.uchicago.edu/JG/journal/issues/v111n4/030401/030401.text.html

2) 급격히 매몰된 수십억의 나우틸로이드가 그랜드 캐년에서 발견되었다

http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=545