윤회층

전형적 또는 이상적인 윤회층은 드물며, 일반화된 윤회층의 복원은 전형적인 석회암층, 쇄설성 퇴적물(탄층)들이 없는 예들을 연구함으로써 가능하다.

다른 종류의 퇴적암들이 종종 퇴적의 규칙성을 알 수 있는 양식으로 서로의 상 위에 쌓여 있다. 특히 함탄층(含炭層)들은 수백m 구간에 걸쳐 탄층들이 반복되어 나타날 뿐만 아니라, 다른 암석들도 다소 규칙적인 순서로 나타난다. 탄층의 아래에는 하반점토(下盤粘土)가 놓여 있다. 탄층 위에는 해서(海棲)패류화석들을 포함하는 석회암이나 점토암(셰일·이암)이 흔히 발견된다.

해서패류화석들은 그다음에 나타나는 셰일에서는 없어지고, 때때로 비해서(非海棲)이매패류들로 대치된다. 또다른 하반점토와 탄층이 나타나기 전에, 미사암이나 사암 또는 둘 모두가 나타날 수 있다.

영국에서는 이러한 형태의 퇴적윤회가 1830년대에 기재되었고, 일부 석탄기 지층들은 편의상 석회암-셰일-미사암-사암-하반점토-탄층의 순서로 나타나는, 퇴적윤회의 반복으로 이루어진 지층으로 기재되었다. 여기에서 지층이 반복되는 지점을 정하기 위하여 그 기준점으로 탄층이 채택되었다.

이와 유사한 지층이 미국에서 알려졌는데, 이 지층은 사암 아래에 침식 단절면이 있는 것이 확인되어, 사암은 새로운 퇴적윤회가 시작됨을 나타내는 반복의 중요한 특징으로 인식되었다. 두 경우 모두에서 퇴적윤회는 반복되는 암석 유형으로 정의된다. 암석들과 화석들은 외해환경(外海環境：해서패류화석을 포함하는 석회암과 셰일)과 육상환경(석탄)이 반복되었음을 암시한다. 퇴적물을 형성하는 과정들은 변동적이거나 윤회적이다. 더구나 이러한 변동은 시간이 경과되면서 일어난다. 이 주제에 대한 많은 토의에서, 퇴적윤회라는 용어는 퇴적과정, 수반된 시간(예를 들면 변동의 주기 등) 및 퇴적물 등 모두에 대해 무분별하게 사용되었다.

이렇게 모호한 용어로 인한 잠재적 혼란을 피하기 위해 미국의 지질학자인 J. M. 웰러는 펜실베이니아기 동안에 퇴적된 지층과 같은 단일 퇴적윤회 동안에 퇴적된 일련의 지층들을 기술하기 위해 윤회층이라는 용어를 제안했다. 윤회층은 암석자체를 의미하며 퇴적윤회라는 용어는 윤회층이 형성되는 과정이나 수반된 시간, 또는 2가지 모두에 대해 사용된다.

웰러는 위에 기술된 지층 유형에 대해 잘 알고 있었다.

그러므로 유럽과 그외의 지역에 분포하는 석탄기에 해당하는 유사한 지층들을 지칭하기 위해 윤회층이라는 용어를 사용하는 것은 타당한 것으로 여겨지며, 미국과 유럽의 윤회층들은 바다 쪽으로의 성장이 해침으로 인해 분산되어 있는 삼각주의 연속적인 퇴적상을 보여주는 것으로 인정된다. 그러므로 현재는 윤회층이라는 용어를 수직적으로 반복되어 나타나는 퇴적암들로 이루어진 어떠한 층서에 대해서도 확장해 사용할 수 있다. 예를 들면 영국의 데본기 암석들은 종종 단괴상(團塊狀)의 탄산염암을 포함하는 역암-사암-미사암-이질(泥質)미사암 등이 반복되어 나타나는 지층으로 구성되어 있다.

이들은 범람원을 가로질러 사행(蛇行)하는 하천에 의해 형성되었다고 해석된다. 셰일 또는 이회암 및 석회암으로 이루어진 유럽의 다른 쥐라기 윤회층처럼 각각의 층서 역시 윤회층이라고 한다.

20세기 전반기의 50년 동안은 대개 주관적인 판단으로 반복적인 지층을 식별했다. 1960년대 이후 자료를 통계적으로 처리함으로써, 어떤 한 암석단위가 지층 내의 어느 위치에서 나타나게 될지에 대해 상당히 정확히 예측할 수 있게 되었다.

펜실베이니아기의 윤회층들은 그 두께가 매우 다양하지만, 대략 10m 정도의 두께를 갖는다.

셰일-석회암 혹은 사암-미사암이 얇은 두께로 단순하게 교호되는 퇴적층을 소(小)윤회층으로 취급해왔다. 반면 더 두꺼운 퇴적층들은 대(大)윤회층이라고 불렸는데, 이것은 때때로 단순히 보통의 윤회층보다 두꺼운 윤회층을 의미하기도 한다. 일부 학자들은 어떤 독특한 특징을 보이는 윤회층군 다음에 또다른 특징을 갖는 또하나의 윤회층군이 이어서 나타나는 지층을 기술하는데 이 용어를 사용한다. 즉 많은 석회암대들을 포함하고 있는 어떤 윤회층군 다음에 석회암이 거의 없는 또다른 윤회층군이 연이어 나타날 수 있는데, 이들을 하나로 통합하면 윤회층 또는 대윤회층을 형성한다.

어떤 뚜렷한 특징을 갖는 대윤회층군들은 초(超)윤회층이라고 하며, 수㎞의 두께를 가지고, 전(全)지질계통에 걸쳐 있는 암석 단위들은 극대(極大)퇴적윤회라고 불렀다. 이들과 같은 대규모의 단위들은 그 유효성이 의심스러우며, 제한된 경우에만 사용된다.

펜실베이니아기와 석탄기 윤회층의 주요문제점들은 점진적으로 침강하고 있는 지역에서 바다가 삼각주평야 위로 확장하는 현상(해침)을 설명하는 것이다. 한 가지 가능한 구조적 메커니즘은 퇴적분지의 급격한 침강으로, 갑작스런 침강 후에 해침이 발생할 수 있다. 해수면의 상승과 해침은 해령의 확장에 의해 야기될 수 있으며, 극지방의 빙하를 주기적으로 용해시키는 기후변화에 의해 야기될 수도 있다.

퇴적분지에 퇴적물들이 빠르게 쌓이는 시기 동안에는 삼각주의 바다 쪽으로의 확장이 활동적으로 일어나며, 그다음에 퇴적물이 거의 공급되지 않는 건조기 동안에는 해침이 일어난다. 아주 최근에 지지를 받고 있는 형성 메커니즘들은 퇴적학적인 이론들이다. 이들 이론에서는 하천이 바다쪽으로 흐르는 더욱 짧은 경로를 찾았을 때, 퇴적장소가 변경되어 삼각주가 바다쪽으로 확장되는 것이 정지된다고 생각했다.

더이상 확장되지 않는 삼각주가 계속적인 광역적 침강에 의해 바닷물에 잠기게 되면 그 위에 새로운 윤회층이 퇴적되기 시작한다. 그후 퇴적장소가 다시 원래의 지역으로 바뀌어 퇴적작용이 다시 시작되면 삼각주가 바다쪽으로 다시 확장되어 윤회층이 완성된다.