암석의 빠른 변성작용에 대한 증거(Confirmation of Rapid Metamorphism of Rocks) (#392)
by Andrew A. Snelling, Ph.D.
Where thick sequences of sedimentary rock layers have been deposited in large basins, the deepest layers at the bottoms of the sequences may subsequently have become folded by earth movements when subjected to elevated temperatures and pressures that were sufficient to transform them into metamorphic rocks. Thus the clay particles in shales and the mineral grains in sandstones were metamorphosed into the new minerals found today in schists and gneisses. Geologists conventionally envisage these metamorphic processes as having required millions of years.1
두꺼운 퇴적암 지층이 커다란 분지에 연속적으로 퇴적되어 있는 곳에서, 그 층연속체(sequences) 하부에서 가장 깊은 곳에 있는 지층은 그 후 퇴적암을 변성암으로 바꾸는 데 충분한 고온과 고압을 수반하는 지반이동(earth movements)에 의해 습곡 되었을 수도 있다. 이리하여 셰일 내의 점토 입자와 사암 내의 광물 입자가 오늘날 편암과 편마암 내에서 발견되는 새로운 광물로 변성된다. 지질학자들은 전통적으로 이러한 변성과정에 수백만 년이 걸렸을 것으로 상상한다.
In contrast, creation geologists maintain that just as thick sequences of sedimentary rocks were rapidly deposited and movements of the tectonic plates of the earth's crust occurred rapidly during the year-long Flood catastrophe, these associated metamorphic processes were likewise rapid. The hot waters that saturated the deeply buried sedimentary and other rocks, and/or that flowed rapidly through them, were responsible for the rapid mineral transformations.2,3
이와는 달리, 창조 지질학자들은 단지 두꺼운 층서의 퇴적암이 급격하게 퇴적되었고 지각 구조판(tectonic plates)의 운동이 1년 정도의 대홍수 격변동안에 급격하게 일어났기 때문에, 이것과 관련된 변성과정도 마찬가지로 빨랐었다고 주장한다. 깊이 묻혀있던 퇴적암과 다른 암석을 포화시키고 그 암석들 사이를 빠르게 유동한 열수로 말미암아 빠른 광물변형이 일어났다.
노르웨이의 변성암 (Norwegian Metamorphic Rocks)
Conventional geologists were surprised recently by documented evidence for rapid metamorphism.4 Along the southwest coast of Norway, in the Bergen area, former igneous (intrusive) rocks were radically transformed into high-grade metamorphic rocks known as granulites by the high pressures exerted on them deep in the earth's crust late in the Precambrian.5 During a subsequent continental collision in the Silurian, hot fluids penetrated along closely-spaced shear zones, where rocks are believed to have deformed plastically as they moved sideways against each other, and transformed most of the granulites into another metamorphic rock called eclogite.6
기존의 지질학자들은 최근에 급격한 변성작용에 대해 상세히 보도된 증거에 놀랐다. 노르웨이의 남서쪽 해안을 따라서, 베르겐 지역에서, 이전의 화성암질 (관입)암석이 선캄브리아대 후기에 지각 깊은 곳에서 암석에 가해진 높은 압력에 의해 백립암(granulite)*으로 알려져 있는 고온고압의(high-grade) 변성암으로 급속하게 변했다. 실루리아기에 수반된 대륙판의 충돌이 일어나는 동안에, 뜨거운 유체가 치밀한 간격을 둔 전단대(shear zone)를 따라 침투하여, 그 곳에 있는 암석이 서로 비스듬히 움직였을 때 소성적으로(plastically) 변형되었고, 대부분의 백립암은 에클로자이트(eclogite)2*라고 불리는 또 다른 변성암으로 변한 것으로 여겨진다.
* ①석영, 장석지의 등립질 변성암으로 명료한 편리를 보이지 않거나 등립질 편리가 약하게 발달. ②석명, 장석, 휘석, 석류석을 주로 하는 그래뉼라이트상 변성암.
2* 주로 석류석과 소다휘석으로 구성된 입상 조직의 염기성 완정질 변성암. 밀도가 높은(약 3.4g/cc) 점이 특징이다. 전형적으로 금홍석(rutile), 남정석(kyanite), 석영을 포함한다.
These eclogites are strikingly beautiful, coarse-grained, and characterized by large pink garnets in a green matrix, rich in pyroxene. They are conventionally believed to have formed at depths of some 60 km and temperatures of around 700°C.7 However, these Norwegian eclogites paradoxically exhibit features more commonly associated with tectonic processes at lower temperatures closer to the earth's surface.8,9 Furthermore, rubidium-strontium radioisotope dating of the granulite lenses immediately adjacent to these eclogites yields an "age" closer to that of the untransformed granulite,10,11 even though the temperatures supposedly required for formation of the eclogites should have obliterated that earlier "age."12 Thus it has been suggested that the Norwegian granulite-eclogite transformation must have occurred during short-lived fluid flow events over less than a million years.13
이러한 에클로자이트는 기막히게 아름다우며, 조립질로서 휘석(pyroxene)이 풍부한 초록색의 기질에 커다란 분홍색 석류석(garnet)이 특징적이다. 그것은 전통적으로 약 60km 깊이에서 대략 700°C 온도에서 형성되는 것으로 여겨지고 있다. 하지만, 이 노르웨이의 에클로자이트는 역설적으로 지표면에서 가까운 낮은 온도에서 구조적 지질작용에 더 흔하게 수반되는 특징을 보여주고 있다. 게다가, 비록 에클로자이트의 형성에 필요한 것으로 추정되는 온도가 그 전의 ‘연대’를 없애버렸을 지라도, 이 에클로자이트에 바로 인접한 백립암 렌즈의 루비듐-스트론튬 방사성연대측정은 변형되지 않은 백립암의 연대에 더 가까운 연대를 보여준다. 따라서 노르웨이의 백립암-에클로자이트 변형은 1백만 년 미만에 걸친 짧은 기간동안의 유체 유동으로 발생했음에 틀림없다.
너무나 짧은 시간척도 (A Radical Short Timescale)
However, a drastically shorter timescale has now been proposed,14 one that "will make many geologists draw breath!"15 An ultraviolet laser was used to measure profiles of argon-argon radioisotope "ages" across individual mineral grains in the untransformed granulite lenses.16 In this technique the abundance of argon-40 (which forms from the radioactive decay of potassium-40) supposedly indicates the elapsed time since the temperature was last high enough for the argon (a gas) to diffuse rapidly through these minerals and escape at the boundaries between grains. The "ages" thus obtained not only confirmed the earlier rubidium-strontium "dates," but demonstrated just how little the granulite lenses had been affected by the later formation of the immediately adjacent eclogites.
하지만, 이제 엄청나게 짧은 시간척도가 제안되어, 많은 지질학자들로 하여금 숨을 돌리게 만들 것이다! 변형되지 않은 백립암 렌즈 내의 각 광물 입자에 대한 아르곤-아르곤 방사성동위원소 ‘연대’를 측정하기 위해서 자외선 레이저를 사용했다. 이 기법에서, (칼륨-40의 방사성 붕괴로 형성되는) 아르곤-40의 풍부한 양은 아르곤(기체)이 이러한 광물들을 가로질러 빠르게 분산되어 입자 사이의 경계에서 빠져나가기에 충분히 높은 온도가 지속된 이래로 경과된 시간을 잠정적으로 지시한다. 이렇게 해서 얻어진 ‘연대’는 앞선 루비듐-스트론튬 ‘연대’를 확정할 뿐만 아니라 백립암 렌즈가 바로 인접한 에클로자이트의 뒤이은 형성에 의해 거의 영향을 받지 않았음을 보여준다.
Furthermore, these argon-40 data were then used to estimate what the temperature must have been in the granulite lenses during formation of the eclogites. The estimate—less than 400°C—is dramatically lower than the conventional requirement of around 700°C for formation of the immediately adjacent eclogites. The only way this glaring inconsistency can be reconciled is if the time period over which the heat was applied to these granulites during their adjacent metamorphism to eclogites was drastically shorter than the previously suggested one million years or less. It was calculated that the total heating duration must have been around only 18,000 years to explain the argon-argon "age" profiles in the mineral grains.
게다가, 이러한 아르곤-40의 연대는 그 때 에클로자이트 형성 당시 백립암 렌즈 내에 있었음에 틀림없는 온도를 측정하기 위해서 사용되었다. 400°C 미만이라는 측정치는 바로 인접한 에클로자이트의 형성을 위해 전통적으로 요구되는 약 700°C보다 훨씬 더 낮다. 이렇게 역력한 불일치를 조화시킬 수 있는 유일한 길은 그 열이 인접한 에클로자이트로의 변성작용 동안 이러한 백립암에 가해진 기간을 이전에 제시된 1백만 년 미만보다 현저히 더 짧게 하는 것이다. 열이 가해진 총지속기간은 광물 입자 내의 아르곤-아르곤 ‘연대’ 도표를 설명하기 위해 대략 단지 18,000년 정도였어야만 하는 것으로 계산되었다.
However, even more radical is the conclusion from heat-conduction calculations that the individual fluid flow "events," when hot fluids (at 700°C) flowed through the shear zones in the granulites and metamorphosed them to eclogites, had to have lasted just ten years or less, otherwise there would have been significant heating beyond 400°C of the surviving granulite lenses between the shear zones. Furthermore, it was concluded that this is exactly what would be expected if fluid migration was triggered by multiple, spasmodic deformation events associated with earthquakes, in which the hot fluids were repeatedly injected into, and pumped along, the shear zones by earth movements. This is consistent with the evidence of hydraulic fracturing17 and rocks formed by friction melting along fractures18 associated with these eclogite-bearing shear zones.19 Thus this model overturns conventional long-age thinking by evoking a radically different picture for the conditions responsible for eclogite metamorphism, in which the exceedingly rapid metamorphic transformation occurs in only ten years or less!
하지만, 열전도 계산에 따른 결론은 훨씬 더 극단적이다. 뜨거운 유체(약 700°C)가 백립암 내의 전단대를 가로질러 유동하여 그것들을 에클로자이트로 변성했을 때, 각각의 유체 유동(fluid flow)은 단지 10년 미만으로 지속되었어야만 한다. 그렇지 않으면 전단대 사이의 살아남은 백립암 렌즈에 400°C가 넘는 엄청난 열이 가해지게 되었을 것이다. 게다가, 이것은 정확히 유체 이동(fluid migration)이 지진에 수반되는 많은 간헐적 변형 사건에 의해 유발된다면 기대될 수 있을 것이라고 결론을 내렸다. 왜냐하면, 이곳은 뜨거운 유체가 지반이동(earth movements)에 의해 전단대를 따라 분출되어 반복적으로 주입되는 곳이기 때문이다. 이것은 이러한 에클로자이트를 함유하고 있는 전단대의 파쇄대를 따라서 마찰용융(friction melting)에 의해 형성된 암석과 유체파쇄작용(hydraulic fracturing-고압 상태의 물이나 모래를 주입하여 석유나 가스를 포함하는 암석을 파쇄하는 작용)의 증거와 일치한다. 따라서 이 모델은 에클로자이트의 변성작용을 초래하는 조건에 대해 너무나 다른 그림, 즉 엄청나게 빠른 변성에 의한 전이(transformation)가 단지 10년 미만 내에 일어난다는 것을 재현함으로써 기존의 오랜 연대 사고를 뒤집는다.
확증적 증거 (Confirming Evidence)
Such rapid fluid flow events are not without precedent, having been associated with vein formation during regional metamorphism of schists in Connecticut (USA).20
그렇게 빠른 유체유동사건은 미국의 코네티컷에 있는 편암(schist)의 광역변성작용 동안에 맥형성(vein formation)에 수반되어 있었으므로, 전례가 없는 것이 아니다.
However, there is also independent evidence within these Norwegian eclogites of these flows of hot fluids that were responsible for the rapid metamorphism of the precursor granulites. A sample of related eclogite containing biotite flakes was closely examined and polonium-210 radiohalos were found in it (7 polonium-210 radiohalos in 50 microscope slides, each containing 20-30 biotite flakes).21 This discovery, the first time any radiohalos have been documented in eclogites, is highly significant.
하지만, 선구 백립암의 빠른 변성작용을 초래한 뜨거운 유체의 이러한 유동으로 인한 노르웨이의 에클로자이트 내에는 독립적인 증거도 또한 있다. 흑운모 박편을 가지고 있는 관련 에클로자이트의 샘플을 면밀히 조사했더니 폴로늄-210 방사성할로(각각 20-30개의 흑운모 박편을 함유하고 있는 50개의 현미경 슬라이드 내에서 7개의 폴로늄-210 방사성할로)도 그 안에서 발견되었다. 이러한 발견은 에클로자이트 내에서 어떠한 방사성할로가 처음으로 보고 된 것으로서 매우 중요하다.
Biotite was not in the precursor granulites, so it had to form as a result of both their metamorphism to eclogite and the fluid flows. Of course, these radiohalos could only have been produced in the biotite grains after they formed. Furthermore, because there was no source of either parent uranium-238 or its radioactive decay products within either the eclogites or the precursor granulites, the large quantities of polonium-210 required to generate these radiohalos had to have been transported from external sources into the biotite flakes within these rocks by the hot fluids.22 But the polonium-210 only has a half-life of 138 days, and the radiohalos would only have formed and survived after the temperature in the rocks fell below 150°C. So this drastically restricts the duration of the earthquake-triggered hot fluid flows and associated eclogite metamorphism even more, perhaps to only a few weeks or months! And because the heat flow into the granulites to metamorphose them would have been primarily by convection associated with the fluid flows, rather than just by conduction,23 such a drastically short timescale of only weeks for this eclogite metamorphism is entirely feasible.
흑운모는 선구 백립암 내에는 없었으므로, 에클로자이트의 변성작용과 유체유동 모두의 결과로 형성되었어야만 한다. 물론, 이러한 방사성할로는 단지 그것들이 형성된 후 흑운모 입자 내에서 형성되었을 것이다. 게다가, 모 우라늄-238 혹은 에클로자이트나 선구 백립암 내에서의 방사성붕괴 산물에 대해서는 어떠한 근원도 없기 때문에, 이러한 방사성할로를 만드는데 필요한 많은 양의 폴로늄-210이 외부 원인으로부터 뜨거운 유체에 의해 이러한 암석 내의 흑운모 박편으로 이동되었어야만 했다. 그러나 폴로늄-210은 단지 반감기가 138일일뿐이므로, 방사성할로는 단지 암석 내에서의 온도가 150°C 이하로 떨어진 후에야 형성되어서 살아남을 수 있다. 그래서 이것은 지진에 의해 야기된 뜨거운 유체유동뿐만 아니라 수반된 에클로자이트 변성작용의 지속기간도 아마도 단지 몇 주나 몇 달로까지 극단적으로 제한한다! 그리고 백립암을 변성시키기 위해 그 암석 속으로 전달된 열은 대개 전도에 의해서라기보다는 오히려 유체유동과 관련이 있는 대류(convection)에 의한 것일 것이기 때문에, 이 에클로자이트 변성작용에 대해 그렇게 극단적으로 짧은 단지 수 주라는 시간척도는 전적으로 적절하다.
결론 (Conclusion)
Of course, in conventional geological dogma which primarily envisages slow and gradual processes over long ages, even a timescale of ten years is almost too radical and controversial to be readily accepted. However, in the context of accelerated catastrophic erosion, deposition of thick strata sequences, earth movements, plate tectonics and continental collisions during the year-long global Genesis Flood, it is entirely feasible that rapid flows of hot fluids triggered by earthquakes were injected into shear zones within the granulites to transform them into eclogites within weeks. Once again, continued research has provided evidence that confirms the feasibility of another aspect of the Creation-Flood model of Earth history, namely, rapid metamorphism of rocks during the Genesis Flood, consistent with the infallible record of God's Word.
물론, 주로 오랜 시대에 걸친 느리고 점진적인 지질작용을 그리는 기존의 지질학적 도그마 내에서, 10년이라는 시간척도는 쉽게 받아들여지기엔 너무나 극단적이고 논쟁점이 많다. 하지만, 1년간 지속된 전 세계적인 창세기 대홍수동안 가속화된 격변적 침식, 두꺼운 지층연속체의 퇴적, 지반이동, 판구조운동 그리고 대륙 충돌이라는 문맥에서, 지진에 의해 야기된 뜨거운 유체의 빠른 유동이 백립암 내의 전단대로 주입되어 그것을 수 주 내에 에클로자이트로 변형시켰다는 것은 전적으로 적합하다. 다시 한번, 지구역사에 대한 창조-대홍수 모델의 또 다른 양상, 즉 하나님의 오류가 없는 말씀의 기록과 일치하는 창세기 대홍수동안 암석의 급격한 변성작용의 타당성을 확정하는 계속적인 연구결과가 제공되었다.
