마그마에서 생긴 화성암

[김상진]

마그마에서 생긴 화성암
출처:  https://blog.naver.com/dall5724/220759464297

마그마에서 생긴 화성암
암석이 녹은 용융체에서 다시 암석이 만들어진다

광물이 모여서 암석이 된다. 하나의 광물이 모여서도, 여러 가지 광물이 섞여서도 암석이 된다.
광물은 약 5000종이나 되지만 모든 광물이 모두 흔한 것은 아니다.

암석 하나를 이루는 광물을 조사해 보면 몇가지 안 되는 것을 알 수 있다.
이런 광물을 암석을 이루는 광물이라는 의미로 ‘조암 광물’이라고 한다.

조암광물 중에서 가장 흔한 것을 ‘주요 조암 광물’이라 한다.
주요 조암 광물에는 석영, 정장석, 사장석, 흑운모, 각섬석, 휘석, 감람석이 있다.

주요 조암 광물

화성암 속에 광물을 살펴보면 주요 조암 광물이 거의 다를 이룬다.
화성암은 마그마나 용암이 식어서 만들어진다.
마그마와 용암은 같은 것인데 지표로 흘러서 눈으로 볼 수 있는 것을 용암이라고 한다.
마그마와 용암은 결국 식어서 암석이 되는데 그런 암석을 묶어서 화성암이라 부른다.

용암

지하에서 마그마는 천천히 식는다.

식으면서 용융 온도보다 낮게 된 광물이 있다면 고체로 변하며 점점 커진다.
온도가 더 떨어져서 다른 광물의 용융 온도보다 낮게 되면 그 광물이 고체가 되고 커진다.

이런 방식으로 몇 종류의 광물이 생겨나서 자라게 되면
다 식은 상태가 되었을 때 여러 광물이 섞여 있는 상태가 된다.
이렇게 마그마가 천천히 식어서 광물이 서로 구분되는 정도로 되어 있는 암석을 심성암이라 한다.

마그마가 지표로 흘러나와 용암 상태에서 식으면
지표와 용암의 온도 차이가 매우 크게 나므로 재빨리 식는다.

모든 광물의 용융 온도보다 낮은 상태가 빨리 이루어지기 때문에
광물이 모두 함께 한꺼번에 만들어지고 식는다.
이렇게 만들어진 화성암을 화산암이라 하는데 광물의 알갱이는 눈으로만 봐서는 확인이 어렵다.

아래의 표는 화성암 속에 주요 조암 광물이 어느 정도로 섞여 있는지를 알려준다.
표의 왼쪽과 같이 밝은색의 광물이 많이 모이면 밝은 색의 암석이,
오른쪽과 같이 어두운 색의 광물이 많이 모이면 어두운 암석이 만들어진다.

화성암 속에 포함된 주요 조암 광물의 비율

주요 조암 광물을 비율대로 섞은 것. 위에는 화산암 3종, 아래는 심성암 3종

표에 따라서 실제 광물들을 섞어보았다.
위 그림에서 왼쪽과 오른쪽의 색 차이는 성분의 차이에 따른 것이며,
아래 위로 비슷한 색을 나타내는 것은 성분이 비슷하기 때문이다.
심성암에는 화강암, 섬록암, 반려암이, 화산암에는 유문암, 안산암, 현무암이 있다.

정장석이 많이 포함된 화강암

정장석이 적고 사장석이 많은 화강암

섬록암

반려암

유문암

안산암

현무암

흑요암

유문암 중에서는 광물의 결정이 전혀 나타나지 않고
마치 유리와 같으며 매우 급히 식어서 검은 색을 띠는 암석이 있다.
흑요암 또는 흑요석이라 한다.

흔한 광물 석영, 흔하지 않은 수정
출처:  https://blog.naver.com/dall5724/220684286725

지각은 다양한 암석으로 구성되어 있고 암석은 광물이라는 구성 단위로 되어 있다.
광물은 한 가지 또는 여러 가지 원소들이 일정한 형태로 모여 있는 것이다.

광물을 이루는 원소 중에서 가장 많은 것은 무엇일까?
지각을 이루는 원소들 중 많은 양을 차지하는 것을 많은 것에서 적은 순서로 나타내면
산소, 규소, 알루미늄, 철, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘이다.

이것을 지각 구성의 8대 원소라고 부른다.
이 중에서 가장 많은 것인 산소와 규소로만 구성된 광물이 있다.

산소 두 원자와 규소 한 원자가 모여서 석영(石英, quartz)이 된다.
석영의 화학식은 SiO2로 여러 개의 산소와 규소가 빽빽이 모여 있다.

‘차돌’이라고도 불리는 석영은 암석 속에서 작은 알갱이로 나타나기도 하지만
어떤 경우에는 석영만으로 된 것도 있다.

이것을 석영 광맥이라고 한다.
석영은 대개 무색 투명하지만 어떤 경우에는 투명성이 다소 떨어지는 것도 있고, 색깔을 지닌 것도 있다.

석영

석영맥

석영 중에서 특징을 가진 결정형으로 나타나면서 보석으로 사용되는 것을
우리는 수정(水晶, rock crystal)이라 부른다.

무색 투명한 수정 외에도 다른 색을 지닌 수정도 있다.
다른 색을 지니는 이유는 SiO2 중 규소(Si)의 자리에 다른 물질이 일부 들어가 있는 경우,
또는 다른 이유가 있다.

수정

철 성분이 일부 들어가게 되면 수정은 보랏빛을 띠게 되는데 이런 수정을 자수정(紫水晶, amethyst)이라 한다.

티탄 성분이 포함되면 연한 분홍빛을 띤다.
이런 수정을 장미석영(薔薇石英, rose quartz) 또는 장미수정이라 한다.

열에 의해서 연한 노란색으로 변한 것을 황수정이라고 하고,

수정이 만들어지는 동안에 결정이 불규칙으로 자라게 되면 회색이나 흑색을 띠게 된다.
이런 수정을 연수정(煙水晶, smoky quartz)이라 한다.

장미석영(장미수정)

연수정

자수정

관악산 암석은 어떻게 만들어졌나
출처:  https://blog.naver.com/dall5724/220761463943

관악산 암석은 어떻게 만들어졌나

마그마는 지하에서 어떻게 올라오고, 어떤 변화를 겪는가

마그마는 지하 깊은 곳에서 생긴다. 그 깊이는 100km가 넘을 수도 있다.

어떻게 마그마가 지표를 향해서 올라올까?

지하로 갈수록 온도, 압력, 밀도가 높아짐을 4화에서 이야기했다.
마그마는 암석의 일부가 녹은 것이다.

녹는 지역의 암석을 감람암이라고 한다.
감람암을 이루는 광물 중에 녹는 온도가 낮은 광물부터 녹아서 액체가 된다.

그때 마그마의 성분은 현무암과 닮아서 ‘현무암질 마그마’라 한다.
녹은 부분은 주변보다 밀도가 낮으므로 부력을 받아서 올라온다.

현무암질 마그마는 주변보다 온도가 높다. 그
래서 오랜 시간 동안 그곳에 머문다면 서서히 식게 된다.

식을 때는 녹을 때와는 반대로 녹는 온도가 높은 광물, 즉 감람석이나 휘석이 먼저 고체가 된다.
마그마 속에서 생긴 이런 광물은 마그마보다 밀도가 높으므로 바닥으로 가라앉는다.

▲마그마의 분화. 먼저 만들어진 광물이 가라앉으면 그 성분이 빠져나가 마그마의 성분이 바뀐다

밀도가 높은 광물이 마그마 속에서 빠져 나가면 마그마의 밀도는 이전보다 더 낮아진다.
성분은 안산암과 닮아져서 ‘안산암질 마그마’라 한다.

밀도가 낮아진 마그마는 더 높은 곳으로 올라와서 새로운 마그마방에 머문다.
휘석이나 각섬석이 고체가 되고 바닥으로 가라앉아서 마그마와 분리가 되면
마그마는 밀도가 더 낮아지고 더 높은 곳으로 올라온다.
이 마그마를 ‘유문암질 또는 화강암질 마그마’라 한다.

마그마가 지하에 머무는 중에 언제라도 지표가 갈라져 있거나 쉽게 올라올 수 있는 통로가 생긴다면
마그마는 그곳을 따라 더 올라올 수 있다.

이렇게 하여 지표로 흘러서 넘친 마그마나 식어서 된 암석을 용암이라 한다.
통로를 따라서 마그마가 식어서 암석이 된 것을 관입이라 한다.

관입된 암석

마그마는 지표로 나오지 않고 지하에서 그대로 식어버릴 수 있다.
이때 현무암질 마그마는 반려암을, 안산암질 마그마는 섬록암을, 유문암질 마그마는 화강암을 만든다.
이와 같이 지하에서 식은 암석을 묶어서 심성암이라 한다.

마그마가 지표로 나와서 식는다면
현무암질 마그마는 현무암, 안산암질 마그마는 안산암, 유문암질 마그마는 유문암을 만든다.
이것들을 묶어서 화산암이라 한다.

화강암, 섬록암, 반려암은 지하에서 식어서 구성하는 광물 결정의 크기가 크고,
유문암, 안산암, 현무암은 지표에서 매우 급히 식어서 광물 결정의 크기를 눈으로 확인하기 어렵다.

2화에 이어서 화성암을 종합적으로 정리해 보았다

관악산. 지하의 암석이 오랜 시간 침식되고 노출되었다

관악산과 같이 큰 암석이 지표에 노출되어 있는 것을 흔하게 볼 수 있다.

지하의 암석이 어떻게 지표에 노출되어 있을까?

간단히 계산을 하여보자. 만일 지표의 암석이 일 년에 1mm가 침식된다고 가정하여 보자.
십 년이면 1cm, 천 년이면 1m, 백만 년이면 1km가 된다.
이 정도면 얕은 곳에서 만들어진 화강암이 지표로 노출될 수 있다.

천만 년이면 10km, 이 정도면 대부분의 화강암,
그리고 다른 심성암도 충분히 노출될 수 있는 깊이가 된다.

관악산의 암석이 무엇인지, 언제 만들어졌는지 알아보고, 과거 지하에서의 위치를 상상하여 보자.

암석(Rocks)에 대해 (중1)
출처:  https://blog.naver.com/kimeunho4061/221870576424

▲화성암
먼저 화성암은 앞에서 말했듯이 지하 깊은 곳에서
마그마가 지표로 흘러와 지하에서 식어서 굳어진 암석이라고 했습니다.
이렇게 화성암은 마그마가 냉각되는 위치에 따라 화상암과 심성암으로 구분할 수 있습니다.

우선 마그마와 용암를 모르신 분들에게 설명하겠습니다.
마그마는 지하의 암석이
높은 온도와 압력에 의해 부분적으로 녹아 생성된 고온(800~1200'C)의 물질입니다.

그리고 용암은 마그마가 지표로 흘러나와 기체 성분이 빠져 나간 것입니다.
이제 마그마와 용암의 차이를 아시겠죠?

​
화성암을 분류해보겠습니다.
암석을 구성하는 광물의 크기와 암석의 색에 따라 구분됩니다.

또 암석을 구성하는 광물의 크기는 마그마의 냉각 속도에 따라 달라지고,
암석의 색은 암석이 포함하고 있는 광물의 색에 따라 달라집니다.
화성암은 현무암, 유문암, 반려암, 화강암 등이 있습니다.

▲퇴적암
두번째로 퇴적암은 아까 앞에서 말한듯이 퇴적물이 다져지고 굳어져서 만들어진 암석이라고 알아봤어요.
퇴적암도 화성암과 같이 만들어지는 과정이 있습니다. 한 번 살펴볼까요?

​
퇴적암은 먼저 풍화, 침식, 운반과 퇴적으로 퇴적물이 호수나 바다 등에 쌓입니다.
그 다음 위쪽에 있는 퇴적물이 아래쪽 퇴적물을 눌러 다져지는 작용을 하는 것입니다.
그리고 물에 녹아 있던 광물 성분이 퇴적물을 붙이며 굳어지는 작용이라고 우리는 볼 수 있죠.

​
퇴적암의 특징이라고 한다면 층리가 있습니다.
층리는 크기나 색이 다른 퇴적물이 번갈아 쌓아 나타난 나란한 줄무늬입니다.
이 줄무늬는 퇴적물이 쌓이는 방향과 평행합니다.

​
그리고 화석이 있습니다.
화석을 뜻은 과거에 살았던 우리 민족, 생물, 또는 유해나 흔적이 굳어져 암석에 남은 것이랍니다.
이처럼 화석을 발굴할 때 퇴적암에서 발견될 수 있습니다.

​
이렇게 퇴적암은 화성암과 같이 크기나 퇴적물의 종류에 따라 구분할 수 있습니다.
퇴적암을 분류를 하겠습니다.

​
퇴적물의 크기가 작을수록 멀리 운반됩니다.
해안에서 가까운 곳부터 역암, 사암, 이암 순으로 퇴적하죠.

▲변성암
변성암은 기존의 암석이 높은 열과 압력을 받아 성질이 변하여 만들어진 암석입니다.
줄여서 말하면 변성 작용이겠죠.

​
변성암의 특징이라 한다면 엽리가 있습니다.
엽리는 앞에서 배운 층리와 다르게 알갱이가 압력의 수직 방향으로 배열되어 나타나는 평행한 줄무늬입니다. 
그러나 모든 변성암에서 엽리가 나타나지는 않습니다.

또 광물이 녹았다가 다시 굳어지면서 결정 크기가 커지는 성질도 존재한답니다.
다시말해 엽리는 열과 압력이 기존 암석을 변성암으로 만드는 것이죠.

​
변성암은 대리암, 규암, 편암, 편마암 등이 있고,
아까 화성암과 퇴적암과 같이 원래 암석의 종류와 변성 정도에 따라 구분할 수 있습니다.

▲ 암석의 순환
암석은 주위 환경 변화에 따라 끊임없이 다른 암석으로 변합니다.
암석의 순환 과정과 순서는 고정되어 있지 않습니다.

​
- 암석이 지하 깊은 곳에서 녹으면 > 마그마, 마그마가 식어 굳어지면 > 화성암

- 암석이 풍화, 침식 작용을 받으면 > 퇴적물, 퇴적물이 다져지고 굳어지면 > 퇴적암

- 암석이 높은 열과 압력을 받으면 > 변성암

정리
우리가 생활하는 지표는 퇴적암의 비율이 상대적으로 높습니다.
하지만 퇴적암층 아래의 화성암과 변성암에 비교하면 피자 위에 올려진 얇은 치즈의 두께 정도로 얇아요.

퇴적암은 물과 바람 등의 운반작용에 의해 운반된 광물이
지표의 낮은 압력과 낮은 온도상태에서 퇴적작용을 거쳐 만들어집니다.
화성암, 변성암과는 구조와 조직이 다르고, 가장 큰 특징으로 화석을 포함합니다.

​
화성암은 지표보다 상당히 높은 온도에서 녹은 마그마가 식으면서 결정작용을 거쳐 만들어집니다.
마그마의 성분과 결정작용이 이루어지는 상황에 따라 다른 특징을 가져요.

​
변성암은 퇴적암과 화성암이 높은 압력과 온도로 인해 원래의 광물성분이나 조직이 변하여 만들어져요.
원래의 암석에서 볼 수 없었던 새로운 변성광물이나 변성조직을 갖습니다.
때로 마그마의 결정작용으로 이루어진 물질로 퇴적암의 형태를 갖는 암석도 있어요.

대체 왜 암석이나 광물은 모두 한자어 입니까!!??
출처:  https://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1117&docId=60817495&qb=7LCo64+M7J2YIOyDneyEsQ==&enc=utf8&section=kin&rank=2&search_sort=0&spq=0

화성암 : 火成岩입니다. 한자어의 뜻 그대로만 따진다면 불에 의해 만들어진 바위입니다.

현무암 : 玄武岩입니다. 무를 단단한 것으로 해석하면 검고 단단한 암석입니다.
            武의 좀 더 다른 해석이 필요할 듯 합니다.

안산암 : 安山岩입니다. 편안한 산의 바위.
            한자 만으로는 뭔가 안정된 상태에서 생성 된 것이라는 느낌이 드는 암석 입니다.

유문암 : 流紋岩입니다. 흐르는 무늬의 바위. 물결 무늬가 있는 암석이라는 것으로 판단 됩니다.

화강암 : 花崗岩입니다. 당연히 화는 불 火일 줄 알았습니다. 언덕 崗자입니다.
            무늬가 아름다워서 지어진 이름이 아 닐까 생각됩니다.

퇴적암 : 堆積岩입니다. 말 그대로 뭔가가 자꾸 쌓여서 만들어진 암석입니다. 그대로 해석됩니다.

석회암 : 石灰岩입니다. 그대로는 돌의 재입니다. 재를 상상하면 알 수 있을 듯 합니다.

변성암 : 變成岩입니다. 이것도 말 그대로 성질이 변한 암석입니다.

사암 : 砂岩입니다. 말 그대로 입자가 모래 종류인 암석이란 뜻입니다.

규암 : 硅岩입니다. 규소 硅 자입니다. 규산염의 암석이란 뜻이었습니다.

편마암 : 片麻岩입니다. 조각 片 자에 삼 麻자. 잘 모르겠습니다.

대리암 : 大理岩입니다. 이것 역시 그대로 해석하기엔 문제가 있습니다.

심성암 : 深成岩입니다. 깊은 곳에서 생성된 암석이라는 생각이 듭니다.

섬록암 : 閃綠岩입니다. 해석은 녹색의 번쩍거리는 암석이라는 뜻입니다. 실제로 한번 보고 싶습니다.

섬장암 : 閃長岩입니다. 길게 번쩍거리다. 번쩍 거림이 길다. 해석이 모호 합니다.

감람암 : 橄欖岩입니다. 감람나무 橄, 감람나무 欖입니다. 이것만으로는 알 수가 없습니다.
            감람나무도 찾아봤지만 어 떤 연관성도 알아 낼 수 없었습니다.

석영 : 石英입니다. 소위 수정이란 돌로, 빼어난 돌이라고 밖에 해석이 안됩니다. 제가 봐도 수정은 예뻤습니다.

방해석 : 方解石입니다. 이것 역시 '푸는 방법의 돌'이라고 해석 할 수는 없는 일입니다.

쇄설암 : 碎屑岩입니다. 말 그래도 부서져 가루가 된 것들의 집적으로 만들어진 바위라는 뜻.

점판암 : 粘板岩입니다. 사진을 보고 한자 풀이의 결과 끈끈한 점판이 이 굳은 판대기모양의 암석이란 생각 듭니다.

천매암 : 千枚岩입니다. 천장의 바위. 수많은 겹으로 굳어진 바위라는 생각듭니다.

암석의 종류와 특징
출처:  http://blog.daum.net/pinkblood3/240

1. 화성암
화산 활동으로 마그마나 용암이 굳어져 생긴 암석으로 화강암과 현무암 등이 있다.

1.1 화강암
축대를 쌓거나 건물의 외벽에 붙이는데 흔히 사용되는 암석으로 우리나라에 많이 산출된다.
구성광물은 석영, 장석, 흑운모로 되어 있으며, 각섬석을 포함하는 경우도 있다.
색깔은 장석이나 석영 등이 많이 포함되어 있어 밝은색을 띤다.
구성광물의 크기는 결정의 크기가 굵고 고르다. 

1.2 현무암
맷돌, 돌하르방, 정원석 등에 사용되는 암석으로 제주도에서 흔히 볼 수 있다.
마그마가 지표로 분출되면 그 속에 포함되어 있던 수증기와 기체가 빠져나가면서 구멍이 생긴다.
구성 광물은 장석, 감람석, 휘석, 감섬석이 있다.
색깔은 감람석이나 휘석 등이 많이 포함되어 있어 색깔이 어둡다.
크기는 아주 작은 결정으로 되어있어 돋보기로 보아도 광물 알갱이가 잘 보이지 않는다.

2. 퇴적암
자갈, 모래, 진흙 등의 퇴적물들이 오랜 시간 쌓이며 굳어져서 만들어지는 암석으로
이암, 사암, 역암, 석회암 등이 있다.

2.1 이암
진흙이 굳어져서 생긴 암석이다.
진흙은 실트와 점토를 주성분으로 하는 불규칙한 혼합물로, 물을 함유하고 연약한 것이 특징이다.

2.2 사암
모래가 굳어져서 생긴 암석으로 자갈이나 진흙이 약간 포함되기도 한다.
얕은 바다, 호수, 사막 등에서 만들어진다.

2.3 역암
자갈 사이에 모래나 진흙이 채워져 굳어진 암석이다.
구성 알갱이가 크고 무겁기 때문에 거리가 가까운 해안이나 얕은 바다에서 만들어진다.

 2.4 석회암
탄산칼슘을 주성분으로 하는 암석이다.
물속에 녹아있던 석회질 물질이나 산호, 유공층 등의 석회질 생물의 유해가 쌓여서 만들어지며,
시멘트의 원료로 쓰인다.

3. 변성암
암석이 지하 깊은 곳에서 높은 열과 압력을 받아 성질이 변한 암석으로 규암, 대리암, 편마암 등이 있다.

3.1 규암
사암이 변성되어 생성된 것으로, 사암에 비해 구성입자가 크고 치밀하다.
유리의 원료로 많이 쓰인다.

3.2 대리암
석회암이 변성되어 생성된 것으로, 석회암과 마찬가지로 염산과 반응하여 흰 거품을 발생한다.
건축 내장재에 많이 쓰인다.

 3.3 편마암
셰일이나 화강암이 변성되어 생성된 것으로 압력의 직각방향으로 평행한 줄무늬가 나타난다.

* 지층 : 자갈, 모래, 진흙, 화산재 등이 해저, 강바닥 또는 지표면에 퇴적하여 층을 이루고 있는 것을 의미한다.
* 셰일 : 미사나 점토 크기의 세립질 입자로 구성되고 조용히 흐르는 유수 등에 의해 퇴적되어 이루어진다.

암석의 종류와 특징
출처:  http://cafe.daum.net/desk21desk21/OQAM/305?q=%EC%95%94%EC%84%9D%EC%9D%98%20%EC%A2%85%EB%A5%98%EC%99%80%20%ED%8A%B9%EC%A7%95

암석의 종류와 특징
지각은 여러 가지 암석으로 이뤄져 있어요.
암석은 밝은 색 암석부터 어두운색 암석, 층이 발달한 암석,
줄무늬가 있는 암석 등 크기와 모양이 제각각이랍니다.
생성 원인에 따라 퇴적암, 화성암, 변성암으로 나눌 수 있는데, 하나씩 자세히 알아볼게요.

퇴적물이 켜켜이 쌓여 다져지고 굳어서 만들어진 암석을 퇴적암이라고 해요.
그런데 퇴적물이 쌓이다가 다른 종류의 퇴적물이
쌓이면 알갱이의 크기나 색이 다른 여러 겹으로 된 층이 생기는데,
이걸 층리라고 해요. 층리가 발달한 퇴적암은 알갱이의 크기에 따라 이암, 사암, 역암으로 구분하죠.
 

화산 활동으로 생기는 암석, 화성암은 마그마나 용암이 냉각되어 굳어진 암석으로,
마그마가 지표 부근에서 빨리 식어 결정의 크기가 작거나 없는 화산암과
마그마가 지하 깊은 곳에서 천천히 식어 결정의 크기가 크고 고른 심성암으로 구분할 수 있어요.

대표적인 화산암은 현무암으로, 구멍이 숭숭 뚫려 있고
맨눈으로는 암석을 이루는 알갱이가 작아서 보이지 않아요.
반면에 대표적 심성암인 화강암은 색이 밝고 알갱이들이 박혀 있는 게 눈에 잘 보인답니다.

암석이 엄청난 압력과 열을 받아 모양이나 성질이 전혀 새로운 암석으로 변하는 걸 변성이라고 하는데,
이렇게 만들어진 암석을 바로 변성암이라고 해요.
변성암 중에서 대표를 꼽으라면 편마암이 있죠.
변성임에는 광물이 일정한 방향으로 배열하면서 생긴 엽기라는 줄무늬가 있어요.