암석

암석

 

암석은 지구의 표층, 곧 지각 및 상부 맨틀을 구성하는 물질이다.

암석은 한 종류 이상의 광물이나 유기물이 자연의 작용으로 모여 이루어진 집합체이지만 한 종류로 이루어진 것도 있다.

암석의 종류는 흔히 암석이 생긴 원인과 과정에 따라 나누는데, 퇴적암 · 화성암 · 변성암 등의 3가지로 나누는 방식과 화성암을 화산암과 심성암의 2가지로 나누어 모두 4가지로 구분하는 방식이 있다.
퇴적암은 모래나 진흙, 또는 생물의 뼈나 껍데기 등의 분해된 작은 입자가 바다 밑이나 땅 위에 쌓여서 된 암석이다.

퇴적암에는 역암 · 사암 · 석회암 · 석탄 · 암염 등이 있다.
화성암은 용암이나 마그마가 굳어져 만들어진 암석이다.

화성암은 마그마가 땅 속에서 굳어져 만들어진 심성암과 마그마가 땅 위로 흘러 나와 만들어진 화산암으로 나뉜다.

심성암에는 화강암 · 섬록암 · 반려암 · 감람암 등이 있고, 화산암에는 유문암 · 안산암 · 현무암 등이 있다.
변성암은 퇴적암과 화성암이 땅 속에서 높은 온도와 압력을 받아 변한 암석이다.

변성암에는 혼펠스 · 대리암 · 규암 · 슬레이트 · 천매암 · 편암 · 편마암 등이 있다.
퇴적암 · 화성암 · 변성암의 분포 비율은 지하 60km까지의 경우 약 95%가 화성암이고, 나머지 5%가 퇴적암과 변성암이다.

암석은 석재로서 건축이나 토목 공사에 중요하게 쓰인다.

개념 정리

1. 변성암

높은 온도나 압력에 의해서 모양과 성질이 변한 암석입니다.

2. 암석의 종류

* 퇴적암
① 퇴적 작용으로 생긴 암석층 무늬가 보임.
② 단단하지 않음.
화석을 볼 수 있음.
③ 이암, 사암, 역암 등

* 화성암
① 용암이나 마그마가 굳어 이루어진 암석층 무늬나 줄무늬가 없음.
② 단단함.
③ 현무암, 화강암, 유문암 등

* 변성암
① 높은 열이나 힘을 받아 모양과 성질이 변한 암석
② 줄무늬가 보임.
단단함.
③ 편마암, 규암, 대리암 등

지구의 겉 부분인 지각은 단단한 암석으로 이루어진다.

우리는 주변의 산, 들, 바닷가에서 다양한 암석들을 관찰할 수 있다.

암석은 조산운동이나 조륙운동 같은 지질작용에 의해 끊임없이 변화하고 있는데, 우리가 주변에서 관찰하는 암석은

이러한 변화의 한 단면을 보여주는 것이다.

관찰되는 암석들을 서로 비교해보면 이 암석들의 광택, 색깔, 단단함 및 구성입자 등이 다양하다는 것을 쉽게 알 수 있다.

암석은 성인에 따라 화성암, 변성암 및 퇴적암으로 나누어지는데, 이번에는 이들 각각의 암석에 대해 자세히 알아보고,

각 암석 그룹 사이의 상호관계를 표현하는 암석의 순환에 대해 알아보도록 하자.

지구의 겉 부분인 지각은 단단한 암석으로 이루어진다. <출처: Jkp008 at Wikipedia>

화성암 -마그마가 지표나 지하에서 굳어져서 만들어진 암석

화성암(火成巖; igneous rocks)은 마그마가 지표나 지하에서 굳어져서 만들어진 암석이다.

마그마는 맨틀이나 하부지각을 구성하는 암석의 일부가 지하 깊은 곳에서 녹아서 형성되는데, 일반적으로 압력이 낮아지거나, 온도가 높아지거나, 물 등이 추가되어 성분이 변하거나, 또는 이러한 작용들이 결합될 때 녹을 수 있게 된다.

화성암은 생성 깊이에 따라 분출암과 관입암으로 분류된다.

즉, 분출암(화산암)은 지표에서 굳어진 암석으로 대기에 의해 급격히 냉각되므로 구성입자의 크기가 작다.

대표적인 화산암으로는 현무암, 안산암, 유문암, 응회암 등이 있다.

반면, 관입암은 상대적으로 깊은 곳에서 서서히 냉각된 암석으로 구성입자의 크기가 상대적으로 큰 편이다.

관입암은 지하 깊은 곳에서 형성된 심성암과 상대적으로 얕은 깊이에서 형성된 반심성암으로 세분된다.

대표적인 심성암으로는 화강암, 섬록암, 반려암, 감람암, 회장암 등이 있으며, 대표적인 반심성암으로는 석영장석반암,

 섬록반암, 유문반암 등이 있다.

화강암, 인도 첸나이(Chennai)에서 촬영.

화성암은 화학조성, 광물성분, 조직에 따라 분류될 수 있다.

즉, 대부분의 마그마는 규소, 산소, 알루미늄, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 및 철 등 주로 8가지 원소로 구성되는데,

이중 가장 많은 성분을 차지하는 산소와 규소의 결합물인 이산화규소(SiO₂)의 함량에 따라, 이산화규소 함량이 45% 이하인

초염기성암, 45~52%인 염기성암, 52~63%인 중성암 및 63% 이상인 산성암으로 분류된다.

 화성암은 주요 광물의 함량에 따라 이산화규소 함량이 높은 규장질암, 이산화규소 함량이 상대적으로 낮고 휘석, 감람석,

칼슘 사장석 등이 많은 고철질암, 그리고 휘석과 감람석이 90%이상인 초고철질암으로 나누어진다.

또한 화성암은 조직에 따라, 깊은 심부에서 느리게 냉각된 완정질 조직, 중간 깊이에서 중간 속도로 냉각된 반상 조직,

그리고 지표 및 얕은 천부에서 빠르게 냉각된 미정질 조직으로 분류된다.

화성암의 분류.

마그마는 주로 깊이 100~200km 구간인 상부맨틀에서 생성되는 것으로 여겨지는데, 암석이 녹아 마그마가 형성되면 부피가

약 10%정도 팽창하므로 주변보다 밀도가 낮아져 위로 상승하게 된다. 마그마는 상승하면서 점차 온도가 하강하므로 이에 따라 광물의 분별결정작용이 일어나게 된다.

그런데, 온도와 압력에 따라 생성되는 광물들의 종류가 다르기 때문에, 마그마가 식으면서 만들어지는 광물들의 종류도 다르다. 노먼 보엔(N.L. Bowen, 1887~1956)의 실험결과에 의하면 마그마에서 정출되는 최초의 광물은 감람석이며, 점차 감람석→

휘석→각섬석→흑운모→백운모→석영의 단계로 광물들이 정출되는데 이것을 ‘보엔의 반응계열’이라 한다.

광물이 결정화되어 마그마로부터 분리되면, 남아있는 마그마의 성분도 원래 마그마와는 다른 성분을 갖게 된다.

예를 들어 현무암질 마그마에서 특정한 광물들이 정출되고 나면, 남아 있는 마그마는 안산암질 마그마로, 그리고 안산암질

마그마에서 또 다른 특정한 광물들이 정출되고 나면 남게 되는 마그마는 화강암질 마그마로 변해간다.

이렇듯 광물이 정출에 의해 점차 마그마가 변해가는 과정을 ‘마그마의 분화작용’이라 한다.

퇴적암 –퇴적된 후, 오랜 시간에 걸쳐 굳은 암석

사암으로 이루어진 미국 애리조나주 앤탤롭 캐년(Antelope Canyon).

지표에 노출된 암석이 풍화를 받아 형성된 풍화물질이나 생물의 유해 같은 퇴적물이 호수나 바다에 퇴적된 뒤, 지하에서 열과

압력을 받아, 오랜 시간에 걸쳐 고화된 암석을 퇴적암(堆積巖,sedimentary rocks)이라고 한다.

퇴적암은 지구표면의 75%를 덮고 있다. 퇴적암은 퇴적당시의 환경을 알려주기 때문에 지구의 역사를 해석하는데 중요한

역할을 한다.

퇴적암은 구성물질의 기원, 입자크기 및 화학성분 등에 따라 쇄설성 퇴적암, 유기적 퇴적암 및 화학적 퇴적암으로 구분된다.

쇄설성 퇴적암은 풍화작용을 받아 부스러진 알갱이들이 비, 바람, 하천과 빙하에 의해 이동되어, 고도가 낮은 지역 또는

이동시키는 운동에너지가 낮아지는 곳에 쌓여서 만들어진 암석이다.

쇄설성 퇴적암은 알갱이의 크기에 따라, 주로 자갈로 이루어진 역암, 모래로 이루어진 사암,

그리고 이보다 더 작은 알갱이로 이루어진 실트암 및 점토암 등으로 구분한다.

실트와 점토가 함께 섞여 있는 암석은 이암이라고 부른다. 화학적 퇴적암은 물에 녹아 있던 화학성분이 침전되거나 물이

증발하여 생성된 암석으로 암염과 석고가 대표적이다.

유기적 퇴적암은 생물의 유해나 분비물에 의해서 만들어진 암석으로 석회암과 돌로마이트가 대표적이다.

변성암 – 변성작용에 의해 만들어진 암석

변성암(變成巖, metamorphic rocks)은 암석이 생성 당시와는 다른 환경에 처해져, 더욱 강한 압력 또는 더욱 높은 온도가

가해지거나, 화학적으로 활성화된 유체에 의해 일어나는 변성작용에 의해 만들어진 암석이다.

암석은 변성작용을 받으면, 암석을 구성하는 광물의 결정이 성장하여 알갱이가 커지게 되고 이로 인해 알갱이의 배열이나

구조가 달라지거나, 광물성분 자체가 변화하게 된다. 변성작용은 유형에 따라 접촉변성작용, 광역변성작용, 파쇄변성작용으로 나누어진다.

접촉변성작용은 마그마의 관입에 의한 열에 의해 기존 암석의 성질이 변하는 것이며, 광역변성작용은 넓은 지역에 걸친 온도와 압력의 영향으로 기존 암석의 성질이 변하는 것이다. 또

한 파쇄변성작용은 기존의 암석이 심한 압력이나 힘에 의해 부서지는 작용이다.

변성암의 일종인 미그마타이트. 노르웨이에서 촬영. <출처: (cc) Siim at wikipedia>

암석의 순환 - 모든 암석들은 서로 순환하며, 변화한다

지하 깊은 곳의 마그마는 상승하면서 지표나 지하에서 냉각되어 화성암을 형성한다. 지표면에 노출된 화성암은 풍화작용에 의해 작은 알갱이로 부서지며, 운반되어, 퇴적물로 퇴적된다.

이 퇴적물은 치밀화되고 고결되어 퇴적암을 만든다.

퇴적암이 지각 깊숙이 매몰되면 열과 압력의 영향을 받아 변성암으로 변한다.

이 변성암이 지하 깊은 곳에서 용융되면 마그마가 형성된다.

이렇듯 마그마에 의해 형성된 화성암은 퇴적암으로, 퇴적암은 변성암으로, 변성암은 다시 마그마로 변화한다.

또한 기존에 형성된 화성암은 지하 깊은 곳에서 조산운동에 수반된 높은 열과 강한 압력을 받아 직접 변성암으로 변화되기도

하며, 변성암이 지표에서 풍화되고, 운반되어, 퇴적물로 퇴적되면 퇴적암이 만들어지기도 한다.

즉, 모든 암석들은 서로 순환하며, 변화한다.

암석의 순환. 모든 암석은 서로 순환하며, 변화한다.

 

설악산의 울산바위. 동양에서 제일 큰 암석이다.

암석으로 된 제주도 목석원의 갑돌이와 석순이

설악산의 흔들바위

이스터 섬의 거대한 석상인 모아이

미국의 러시모어 산. 미국의 역대 대통령 4명의 얼굴이 새겨져 있다.

오스트레일리아의 에어즈록. 하나의 암석으로는 세계에서 제일 크다.

▶ 상류 · 중류 · 하류의 암석 모습

상류 · 중류 · 하류의 암석 모습

상류의 돌	중류의 돌	하류의 돌
상류의 돌은 크고 울퉁불퉁하며, 겉면이 거칠다. 경사가 급하고 흐름이 빠른 상류의 물에 의해 하류로 떠내려간다.	중류의 돌은 상류보다 작지만 하류보다는 크며, 약간 울퉁불퉁하다. 상류에서 떠내려 온 많은 돌들이 쌓이고, 나머지는 하류로 떠내려간다.	하류의 돌은 대체로 작고 둥그스름하며 매끄럽다. 따라서 강의 한쪽에 쌓여 자갈밭이나 모래사장을 이루기도 한다.

▶ 암석의 종류

퇴적암

변성암

화성암
	광물의 집합으로 이루어진 자연산 고체. 이미지 크게보기 지구상에서 가장 오래된 암석미국 워싱턴 D.C. 광물 외의 유리와 변질된 유기물 및 이들의 조합으로 이루어지기도 한다. 딱딱한 암석으로 이루어진 지각과 상부 맨틀을 암석권이라 한다. 암석은 크게 퇴적암, 변성암, 화성암으로 나누고, 이는 암석의 순환과정을 통해 서로 변한다. 우리가 생활하는 지표는 퇴적암의 비율이 상대적으로 높다. 하지만 퇴적암층 아래의 화성암과 변성암에 비교하면 피자 위에 올려진 얇은 치즈의 두께 정도로 얇다. 퇴적암은 물과 바람 등의 운반작용에 의해 운반된 광물이 지표의 낮은 압력과 낮은 온도상태에서 퇴적작용을 거쳐 만들어진다. 화성암, 변성암과는 구조와 조직이 다르고, 가장 큰 특징으로 화석을 포함한다. 화성암은 지표보다 상당히 높은 온도에서 녹은 마그마가 식으면서 결정작용을 거쳐 만들어진다. 마그마의 성분과 결정작용이 이루어지는 상황에 따라 다른 특징을 가진다. 변성암은 퇴적암과 화성암이 높은 압력과 온도로 인해 원래의 광물성분이나 조직이 변하여 만들어진다. 원래의 암석에서 볼 수 없었던 새로운 변성광물이나 변성조직을 갖는다. 때로 마그마의 결정작용으로 이루어진 물질로 퇴적암의 형태를 갖는 암석도 있다. 실생활에서 암석은 여러 방면에서 다양하게 사용되고 있다. 거의 모든 암석이 건축, 토목, 조경 작업 등에 사용되고 있으나 특히 화강암과 대리암이 많이 사용되고 있다. 화강암은 단단하고 가공하면 색깔이나 무늬가 아름답기 때문에 토목 건축용 석재로 많이 사용된다. 대리암은 석회암이 변성되어 만들어진 암석으로 색깔과 무늬가 아름다워 장식 또는 조각용 석재로, 가구 등을 만드는 고급 석재로 이용된다. 석회암은 풍화작용에 약해 외부에 노촐되지 않는 내장용 석재로 많이 사용된다. 암석은 공업 원료로도 많이 사용되는데 석회암, 규석(처트) 등은 시멘트의 원료로 사용되며 규석은 유리나 반도체의 원료로 사용된다.이 밖에 암석은 각종 금속 및 비금속의 원료가 되기도 한다.  넓게는 석탄 등도 암석이라고 정의하기도 하므로 암석은 여러 방면에서 다양하게 사용되는 자원이다.