암석

암석(암)이란 광물들의 집합체로서 생성원인에 따라 화성암(Igneous Rock), 퇴적암(Sedmentary Rock), 변성암(Metamorphic Rock)으로 대별된다.

각 암석은 그 성인, 분포형태, 균열 등 구조대의 발달상태, 물리화학적 성질들이 다르므로 암반의 공학적 특성을 파악하려면 구성암석의 성인이나 기원에 대한 이해가 필요하다.

위 3종의 암석의 형성 사이클을 간략히 도시하면 <그림3.2-2>와 같다.

가. 화성암

화성암은 지하 깊은 곳에서 발생한 액체상 마그마가 지각중에 상승 관입(貫入) 또는 지표에 분출한 후 냉각 고결하여 생성된 암석이며, 산출상태, 화학성분, 광물의 종류 및 암석의 조직․구조 등에 의하여 세가지로 분류된다.

화성암은 생성되는 장소에 따라 심성암, 반심성암 및 화산암(분출암)의 3종류로 대별된다.

 

마그마온도	저온 ← → 고온
의 함량	66%이상		52-66%			45-52%		45%이하
화학조성	산성		중성			염기성		초염기성
많은 원소	K, Na, Si ← → Mg, Fe
색깔	담색 ← → 짙은색
광물성분	석 영, 정장석 흑운모, 백운모 각섬석	정장석, 석영 사장석, 흑운모 각섬석, 백운모		정장석, 흑운모 백운모, 각섬석	사장석 각섬석 흑운모		사장석 휘석 감람석	감람석,휘석 자철석 크롬철석
심성암 (plutonic rock)	화강암 (granite)	화강섬록암 (granodiorite)		섬장암 (syenite)	섬록암 (diorite)		반려암 (gabbro)	감람암 (peridotite)
반심성암 (porphyry rock)	화강반암 (granite-porphyry) 석영반암 (quart- porphyry)	화강섬록반암 (granodiorite- porphyry)		섬장반암 (syenite- porphyry) 반암 (porphry)	섬록반암 (diotite-porphyry) 반암 (porphyry)		반려반암 (gabbro-porphyry) 조립현무암 (dolerite) 휘록암(diabase)
화산암 (volcanic rock)	유뮨암 (rhyolite) 석영조면암 (quart- trachyte)	석영안산암 (docite)		조면암 (trachyte)	안산암 (andesite)		현무암 (basalt)

<그림 3.2-3> 화성암 분류

① 심성암 : 마그마가 지하의 비교적 깊은 곳에서 서서히 냉각 고화되어 형성된 암석이며, 일반적으로 거대한 암체를 형성하여 산출된다. 마그마는 냉각 고결이 매우 완만하기 때문에 광물은 큰 결정으로 되고 등립상조직(等粒狀組織) <그림 3.2-4>를 나타내고 있다.

② 반심성암 : 반심성암은 심성암과 분출암과의 중간적인 것이며, 지하 깊은 곳에서 급냉각 한다든지 지하 얕은 곳에서 천천히 냉각함으로써 산출된 암석이다. 산출 형태로는 암맥, 암상, 암주 등 관입암체를 형성하는 것 외에 심성암체 가장자리를 형성하고 있는 경우도 있다. 일반적으로는 반상조직(斑狀組織) <그림 3.2-4>를 나타내고 있지만, 석기(石基)는 완정질이며 유리를 포함하지 않는 것이 보통이다.

③ 화산암(분출암) : 화산암은 마그마가 지표 또는 지표 가까이 상승하여 그곳에서 비교적 짧은 기간에 냉각, 고결하여 형성된 암석이다. 이 암석은 급냉각한 경우에는 유리질 또는 세립(細粒)으로 되지만, 일반적으로는 비교적 큰 반정(班晶)과 유리질 또는 미세한 결정 부분으로 되는 반상조직(그림 3.2-4)을 나타내고 있다.

나. 퇴적암(sedimentary rocks)

퇴적암은 기존 암석의 쇄설물, 생물유해 등의 퇴적이나 특정물질의 침전에 의하여 형성되는 암석이며, 구성물질 및 생성과정 등에 의하여 쇄설성 퇴적암, 화산 쇄설암, 화학적 퇴적암 및 유기적 퇴적암의 네 가지로 대별된다<표 3.2-3>.

다. 변성암(metaorphic rocks)

변성작용(metamophism)에는 기존암석이 마그마(magma)와의 접촉에 의하여, 마그마로부터 열 및 성분공급을 받아 변성하는 경우와 지하 깊은 곳에 파묻힌 암석이 구조운동을 반복하여 고온․고압하에서 광범위한 영역에 걸쳐서 변성하는 경우 등 2가지로 대별할 수 있다.

전자를 접촉변성작용(또는 열변성작용)이라 하고, 관입해 온 마그마 성질(암질, 종류, 온도) 및 그 규모 변성을 받은 원암의 암질 및 종류에 따라 여러 가지 접촉변성암(열변성암)이 생성된다. 접촉변성암은 퇴적암 뿐만 아니라 화성암이 마그마의 관입을 받는 경우에도 발생하지만 화성암은 원래 고온하에서 생성되며 고온에 있어서 안정한 광물로부터 구성되어 있기 때문에 열에 의한 영향이 적다.

후자는 광역변성작용(또는 동력변성작용)이라고 하며, 이 변성작용에 의하여 생성되는 암석을 광역변성암(또는 동력변성암)이라고 한다.

이외에 단층운동에 따르는 압쇄작용(운동변성작용)에 의하여 생성된 압쇄암류가 있다. 단, 일반적인 변성암 분류를 <표3.2-4>에 보인다.

 

<표 3.2-4> 변성암 분류

변성작용타입	원 암	변 성 도 → 상 승
광역변성작용 Regional metamorphism	니 질 암	흑색편암 Black schist	흑운모편암 Biotite schist	편마암 Gneiss
	염기성암	녹니석록색편암 Chlorite green shist	각섬석편암 Hornblende schist	투휘석각섬석편마암 Diopside-hornblende gneiss
접촉변성작용 Contact metamorphism	니 질 암		흑운모 호온펠스 Biotite hornfels	흑운모동청석 호온펠스 Biotite-cordierite hornfels
	염기성암		각섬석 호온펠스 Hornblende hornfels	투휘석각섬석 호온펠스 Diopside-hornblende hornfels
	탄산염암		대 리 석 Marble
변 형 작 용 Dislocation metamorphism	각종암석		Mylonite	Blastmylonite

변성암에는 편상조직(편리, 片理)․편마상조직이 발달하고 있는 경우가 많다. 편상조직이란 운모, 녹니암, 흑연, 활석, 각섬석 등의 인편(鱗片)상태 또는 장주(長柱)상태의 광물이 층상 또는 렌즈상으로 되어 평행배열하는 조직이며, 편마상 조직이란 유색광물과 석영․장석의 많은 부분이 호층에 의한 줄무늬상 조직의 것이다.