성환생활권 과학과외

표현이 바뀐 지층 단면에서 순서를 되찾은 기록

성환생활권의 천안두정중학교와 천안두정고등학교가 포함된 교육생활권에서 과학 자료 해석을 연습하던 중, 한 학생이 관입과 부정합이 표시된 지층 단면 문제를 풀었다. 성환생활권과외 수업에서 다룬 자료는 그림 한 장이 아니라, 같은 지질 관계를 서로 다른 방식으로 나타낸 비교 자료였다. 불당동문화카페거리나 두정역마을처럼 익숙한 생활권의 이름이 배경에 있었지만, 판단의 근거는 오직 단면에 표시된 관계였다.

첫 표시에서 생긴 방향 착각

원래 그림에는 아래에서 위로 A층, B층, C층이 놓여 있고, C층을 뚫고 지나가는 화성암 관입체 P가 그려져 있었다. 또 C층 위에는 경계선이 비스듬히 끊긴 뒤 새로운 D층과 E층이 놓여 있어 부정합이 나타났다. 학생은 그림 옆에 순서를 적으면서 다음과 같이 표시했다.

“위에 보이는 E층이 가장 새롭고, 그 아래 D층, C층, B층, A층 순서다. P는 가운데에 있으니 C층보다 오래되었을 것이다.”

앞부분의 층 배열을 읽는 과정 자체가 전부 틀린 것은 아니었다. 문제는 관입체 P의 위치를 그림의 위아래 모양으로만 판단한 데 있었다. 원래 단면을 선형 도식으로 바꾼 자료에서는 지층 이름이 왼쪽에서 오른쪽으로 배열되고, 부정합 경계가 굵은 화살표로 표시되어 있었다. 학생은 두 자료를 나란히 놓고 A부터 E까지의 이름은 대응시켰지만, 관입체가 어떤 층을 가로지르는지와 부정합 경계가 어디에서 끊기는지는 표시하지 않았다.

그림의 모양 대신 남는 관계를 표시하다

성환생활권과학과외에서는 학생이 이미 적어 둔 층 이름과 대응표시는 지우지 않고, 자료에서 변하지 않는 조건만 따로 적게 했다.

• P가 C층의 경계를 가로지른다.
• 따라서 P는 P가 관입한 C층보다 나중에 형성되었다.
• D층과 E층은 비스듬히 잘린 오래된 층 위에 놓여 있으며, 그 끊긴 경계가 부정합이다.
• 부정합 위의 D층과 E층은 그 아래에서 이미 형성되고 침식된 층들보다 나중에 형성되었다.

그 뒤 학생은 두 표현에 공통으로 남는 관계를 화살표로 다시 연결했다. A·B·C의 배열을 먼저 확인하고, P에서 C로 향하는 화살표에는 ‘P가 더 나중’이라고 썼다. 부정합 경계 아래의 오래된 층들과 D·E 사이에는 ‘D와 E가 부정합 뒤’라고 표시했다. 이렇게 하자 P의 위치가 도식에서 위쪽인지 옆쪽인지는 순서를 결정하지 않는다는 점이 분명해졌다.

정리된 선후 관계는 A, B, C가 차례로 형성된 뒤 P가 C를 관입하고, 이후 부정합이 생긴 다음 D, E가 형성된다는 것이었다. 다만 P와 D·E의 정확한 선후는 새 자료에서 관입체가 부정합을 가로지르는지 여부가 제시되어야 판단할 수 있다고 덧붙였다. 보이지 않는 관계를 임의로 만들지 않은 것도 중요한 수정이었다.

같은 원리를 다른 배치에서 시험하다

다음 자료는 단면 그림이 아니라 설명 카드와 방향을 뒤집은 지질 모형으로 제시되었다. 이번에는 오래된 층 X와 Y가 오른쪽 위에서 왼쪽 아래로 기울어져 있고, 관입체 Q가 X와 Y를 모두 가로질렀다. 그 위에는 끊긴 침식면을 사이에 두고 Z층이 놓였다. 자료를 읽는 순서도 먼저 Z층을 보여 준 뒤, 마지막에 Q의 관입 위치를 설명했다.

학생은 이번에는 화면의 위쪽에 있다는 이유로 Z층의 모든 관계를 먼저 확정하지 않았다. 먼저 ‘Q가 X와 Y를 가로지름’에 표시하고, Q가 X·Y보다 나중이라고 적었다. 이어 ‘Z와 아래층 사이에 부정합’이라는 문장을 찾아 Z가 부정합 아래의 층들보다 나중임을 판단했다. 자료가 뒤집혀 있어도 관입과 부정합이라는 두 관계는 그대로 적용되었다.

힌트 없이 다시 확인한 결론

마지막에는 새로운 자료가 제시되었다. 그림 대신 다음과 같은 관찰 기록만 있었다. 오래된 층 L과 M은 끊긴 경계에서 끝나고, 그 위에 N층이 놓였다. 관입체 R은 L과 M을 뚫었지만 N층에는 닿지 않았다.

학생은 도움을 받지 않고 먼저 기준을 말했다. “R이 L과 M을 가로지르므로 R은 L과 M보다 나중이다. N은 부정합 위에 있으므로 L과 M보다 나중이다. R이 N을 가로지른다는 기록은 없으므로 R과 N 중 어느 것이 더 나중인지는 결정할 수 없다.”

마지막으로 학생은 R이 N을 통과하지 않았다는 점을 다시 확인하고, 그림의 높이나 배열을 근거로 순서를 추가하지 않았다. 표현이 표인지 그림인지, 방향이 바뀌었는지와 관계없이 관입은 가로지른 층보다 나중이고 부정합 위의 층은 그 아래의 침식된 층보다 나중이라는 기준만으로 선후를 검증했다.