화성암의 조직, 입자의 크기, 유리질 조직, 광물입자 배열형태, 광물구성 등에 관하여

- 화성암은 마그마가 냉각, 고결되어 생성된다. 분출암은 용암이 고화되어 생성되며, 관입암은 마그마가 지각이나 맨틀 내에서 고화되어 생성된다. 화성암의 연구를 통해 마그마가 지하에 어떻게 생성되어 이동하는가에 대한 자료를 얻을수가 있다. 마그마의 기원을 논의하기전에 화성암의 분류와 관입암의 산출상태에 대하여 먼저 알아보자. 분출암과 관입암은 암석조직과 광물구성을 근거로 분류된다.

 

・조직

- 화성암의 가장 명확한 조직적 특성은 구성 광물의 입자 크기와 결합양식이다. 광물입자의 크기와 결합양식은 화성암의 조직을 결정하는 중요한 두가지 특성이다.

 

・광물입자의 크기

관입암은 마그마가 지각내에서 천천히 냉각되므로 큰 광물입자로 성장할 충분한 시간을 가질수가 있어 조립질로서 산출된다. 그림4.24 A는 조립질 화성암의 예이다.

그림4.23 현정질 화성암. 크고 뚜렷히 관찰 가능한 광물입자가 현정질 화성암의 특징이다. A. 석영(옅은 회색), 칼륨장석(분홍), 그리고 사장석(회색)이 캘리포니아의 데스밸리(Death Valley)에서 산출되는 화강암의 시료에서 관찰된다. 분홍색 칼륨장석 결정의 크기는 약 1cm이다. B. 페그마타이트에서 산출되는 거대 결정. 노스다코타 주의 블랙힐(Black hills)에서 산출되는 화강암질 조성의 폐그마타이트 노두에서 거정질의 흑운모(흑색), 칼륨장석(분홍), 석영(백색)이 관찰된다. 칼륨장석의 입자크기는 10cm이거나 그 이상이다

조립질암석은 각 광물입자가 육안으로도 쉽게 보인다 뜻으로 현정질암(phanerite)이라고 한다. 특히 조립질은 광물입자의 장경이 2mm이상일때를 의미한다.

예외적으로 큰 광물입자를 포함하는 관입암을 페그마타이트(그림4.23B)라 한다. 이 용어는 평균입자 지름이 2cm 혹은 그 이상인 암석에 적용된다. 때로는 페그마타이트내개개의 광물입자 크기가 수 m를 넘는 경우도 보고된바 있다. 관입암에 비해 분출암은 급히 고화됨으로 세립질 혹은 유리질로 산출된다. 세립질의 암석은 확대경을 이용해야만 각 광물입자를 뚜렷하게 보f수 있다는 뜻에서 비현질암(aphanerite)이라 한다(그림4.24A). 실질적으로 이용어는 광물입자의 크기가 최대 2mm이하임을 의미한다.

 

그림4.24 비현질암. 확대경이 필요. 비현질암에서는 현미경의 도움이 없이 기의 입자의 관찰이 불가능하다. A. 각 입자간의 구별이 불가능한 다공질의 현무암시료. 시료 옆은 박편이며 크기는 약3cm⨉2cm이다. B. 박편의 3mm⨉2mm부분의 현미경 관찰사진. 관찰되는 광물은 사장석(흰색), 휘석(얼룩진 갈색), 감람석(암갈색)이다.

큰 입자와 작은 입자가 혼재하는 화성암의 특별한 조직이 있다. 이런 조직을 갖는 암석은 반암(porphry)이라 하는데 이는 그림 4.25에서 보는 바와 같이 세립질의 광물 입자 혼합체 위에 산포되어 있는 큰 광물입자를 포함하는 화성암을 의미한다. 반암에서 고립되어 있는 큰 입자를 반정이라 부르는데 이는 조립질 화성암에서 광물이 생성되는 동일한 방식으로 지각내 마그마의 느린 냉각으로 생성된다. 반정을 둘러싸고 세립질의 석기는 부분 고화된 마그마가 위로 급히 상승하였음을 의미하는 증거를 보여준다. 새로운 환경에서 마그마는 급히 냉각되고 그 결과 석기를 구성하는 후기 광물입자는 모두 매우 작다. 많은 분출암들이 반암들이다.

그림 4.25. 반상조직. 반상조직은 두 가지 유형의 입자크기 집단이 특징이다. 이 사진은 노르웨이 오슬로에서 산출되는 반암사진으로 세립의 기질내에 큰 장석 반정을 보여준다. 암석은 반상질 안산암이다. 암석은 반상질 안산암이며 사진의 영역의 크기는 약 8cm이다

・ 유리질 암석

용암이 흔히 급속히 냉각 그리고 고결되면 원자들이 광물속으로 결정화되는 시간이 없게 되고 대신에 준광물인 유리가 생성된다. 대부분 혹은 완전히 유리로 구성된 분출암을 흑요암(obsi야an)이라 한다. 이러한 암석은 깨어진 표면이 독특한 형태를 보인다. 깨진 면은 조개껍질 모양과 같은 평탄한 곡선으로 구성된다.(그림4.26) 또다른 흔한 유형의 유리질 화성암은 경석인데 화산기원의 유리질 기공 집합체이다. 대부분 유리질이며 세립의 화산쇄설물은 마그마 조각들의 분출에 따른 급속한 냉각 때문에 거의 대부분 혹은 부분적으로 유리질이다

그림4.26 유리질 암석. 뉴멕시코주 제메즈산에서 산출되는 흑요암은 거의 대부분이 유리질이다. 조성은 유문암질이다. 굴곡진 홈은 깨어진 유리에서 관찰되어지는 전형적인 깨짐의 특징이다. 시료크기는 10cm이다

・화성암의 광물입자 배열형태

약 200년 전, 제임스 허튼은 스코틀랜드 지역의 야외조사에서 특징적인 조직을 갖는 조립질의 암체가 퇴적암의 층리를 교차하면서 관입하고 절단하는 것을 관찰하였다. 그가 관찰한 조직은 방향성이 없는 광물입자들이 조각 그림 맞추기처럼 견고하게 배열되어 있는 것이었다. 허튼은 이러한 배열조직이 실험실에서 용융물질이 서서히 결정화되었을때 생성되는 조직과 유사하다고 생각하였다. 허튼은 다른 암석를 절단하는 암체는 언젠가 한번은 용융되었던 것이며 수많은 입들의 특징적인 배열형태는 마그마의 고화작용에 기인한다고 결론지었다. 거의 대부분의 현정질 화성암은 허튼이 관찰한 광물입자의 특징적인 배열조직을 갖는다.(그림4.27)

그림 4.27. 자연이 만든 조각 그림 맞추기. 편광현미경으로 관찰된 화강암의 사진. 광물입자들이 어떻게 결합되어 견고한 구조를 이루는지 주목하고 이는 전형적인 화성암의 조직이다. 관찰되는 광물은 백운모(녹색), 각섬석(황색), 석영(무색) 그리고 장석(회색 및 연한 청색)이다. 크기는 1cm.

 

·광물구성

유리질 혹은 주로 유리질인 분출 화성암을 제외하고 마그마가 고화할 때 생성되는 광물구성은 화성암을 분류하는 주요기준이 된다. 주어진 조성 마그마에서 형성되는 광물구성은 관입암과 분출암에서 모두 동일하다. 그 암석간의 차이는 조직에 있다. 화성암 조직이 결정되고 나면 광물구성에 근거하여 암석명을 명한다. 암석명을 명명할때에는 그림4.28과 같은 도표을 이용하면 편리하다. 모든 화성암은 석영, 장석(칼리장석, 사장석), 운모(흑운모, 백운모), 각섬석, 휘석, 감람석등 6개 광물이나 그 조합으로 구성된다. 그림4.28의 세로축은 암석내 광물의 구성비율을 의미한다. 암석내 각광물의 구성비율을 측정한후 그림4.28에서 암석이 세립질인지, 조립질인지를 결정하고 구성비율에 해당되는 지점을 찾으면 암석이름을 명명할 수가 있다. 암석이 반상조직을 보이면 광물조합에 의해 결정된 이름은 수식어로 그리고 석기의 조직에 대한 용어를 명사로 이용한다. 예로 석기가 세립질인 암석은 화강암질 반암, 또는 화강섬록암질 반암이라 한다. 그림 4.28을 이용할 때 각 화성암들간의 경계가 명확히 구분되는것이 아니라 조직과 광물조성이 점진적으로 변화한다는 점에 유의하여야 한다.

그림4.28. 화성암의 명명 일반적인 화성암의 광물 구성 비율. 암석 유형간의 경계는 점선으로 표시되어 있듯이 점이적인 것이다. 어떤 암석의 조성 범위를 정하기 위해서는 점선을 수직 아래로 연결해 본다. 그러면 도표 측면에 숫자로 광물의 함량을 추정할 수 있다. 석영과 장석이 풍부한 암석을 규장질암이라 하며, 이는 밝은색을 띤다. 휘석, 각섬석, 감람석이 풍부한 암석을 고철질암이라 하고 어두운 색을 띤다.

암석의 색도 암석을 명명하는데 유용한 정보를 제공하는데 석영, 장석, 백운모는 밝은 색이며 흑운모, 각섬석, 휘석, 감람석은 Fe를 포함하는 광물이므로 어두운색을 띈다.

감람석은 Fe를 포함하는 광물이지만 다른 유색광물들처럼 어두운 색은 아니다. 그림4.28의 왼쪽의 암석일수록 밝은 색을 띠고 오른쪽으로 갈수록 어두운 색을 띤다. 섬록암과 반려암의 경계는 유색광물이 무색광물보다 많은 부분에 위치하며 안산암과 현무암도 이와 동일한 암색부분에 위치한다.

 

----  잘 보셨으면  "좋아요" 부탁해요?  010-3816-1998. 감사함다. -----