Ch1 지권의 변화 Lesson 2 암석

 

2. 암석과 광물

이제 지구 전체의 지권의 구성을 배워보았으니 이제는 지권을 구성하는 흙과 돌 

즉 암석과 광물에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

2-1 암석

 

지권은 대부분 암석으로 구성이 되어 있고 암석은 만들어진 과정에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암으로 구분합니다.

 

1) 화성암

 

지하 물질에 녹아 생성된 마그마가 굳어서 생긴 암석으로 화성암은 구성 광물의 결정 크기와 암석의 색깔에 따라 다음의 표와 같이 구분합니다.

 

	밝음	어두움
화산암 (결정크기 작음)	유문암	현무암
심성암 (결정크기 큼)	화강암	반려암

 

a) 구성 광물의 결정 크기에 따른 분류

화성암은 마그마가 식어서 굳는 속도에 따라 구성 광물의 결정크기가 달라집니다. 그럼 마그마가 굳는 속도에 영향을 주는 것이 무엇일까요? 바로 마그마가 어디에서 식느냐 하는 것입니다. 마그마가 분출이 되어서 식으면 화산 표면에서 식게 되니까 빨리 식게 됩니다. 반대로 마그마가 땅속에서 식으면 마그마의 열이 분출될 공간이 적으므로 서서히 식게 됩니다.

 

① 화산암 – 마그마가 지표로 분출되어서 빠르게 식어서 굳은 암석으로 결정이 만들어 져서 커질 시간이 부족하므로 결정의 크기가 작습니다.

Ex) 유문암, 현무암

 

② 심성암 – 마그마가 지하 깊은 곳에서 서서히 굳어서 생긴 암석으로 결정이 만들어져서 커질 시간이 충분하므로 결정의 크기가 큽니다.

Ex) 화강암, 반려암

 

b) 암석의 색에 따른 분류

암석을 구성하는 광물의 색에 따라 색깔이 밝은 암석이 될수도 어두운 암석이 될 수도 있습니다.

 

① 밝은 색을 띠는 암석

주로 석영과 장석등 밝은색인 광물로 구성된 암석은 밝은색을 띱니다.

Ex) 화강암, 유문암

 

② 어두운 색을 띠는 암석

흑운모, 각섬석, 휘석, 감람석등 어두운 색을 띠는 광물로 구성된 암석은 어두운 색을 띱니다.

Ex) 반려암, 현무암

 

2) 퇴적암

퇴적물이 다져지고 굳어져 만들어진 암석을 퇴적암이라고 합니다.

 

a) 퇴적물의 생성

지표에 드러난 여러 암석이 풍화, 침식작용을 받아 생성된 조각이나, 화산재, 생물의 유해 등이 퇴적암을 구성하는 퇴적물이 됩니다.

 

b) 퇴적암의 형성과정

생성된 퇴적물들을 물, 바람, 빙하등에 따라 운반됩니다. 그러다 강바닥이나 바다까지 이동해서 쌓이게 됩니다. 그리고 이런 과정이 반복되어 이동된 입자들이 점점 치밀하게 다져지고 입자 사이의 빈 곳이 채워지면서 퇴적암이 됩니다. 당연한 얘기곘지만 입자의 크기가 크면 많이 움직이질 못하니 강의 상류정도에서 많이 쌓이게 될 것이고 모래나 진흙 같은 것읜 가볍고 입자의 크기가 작기 때문에 강의 하류나 바다에 까지 흘러가서 쌓이게 될 것입니다.

 

따라서 퇴적암의 형성 과정은 다음과 같이 일반화 할 수 있습니다.

암석의 풍화침식 -> 운반 -> 퇴적 -> 다져짐 -> 굳어짐

 

c) 퇴적암의 종류

퇴적암은 주로 퇴적물의 종류와 생성 장소에 따라 구분합니다.

 

퇴적암	퇴적물
역암	자갈
사암	모래
이암, 셰일	진흙
석회암	석회물질
암염	염화 나트륨(소금)
응회암	화산재

 

또한 앞에서 설명햇듯이 퇴적물의 크기가 작을수록 멀리까지 이동할 수 있으므로 바닷가 주변의 해안 부근에서는 자갈로 된 역암이 해변에서 멀어질수록 입자의 크기가 점점 작아져서 해안에서 멀리 떨어지면 사암과 셰일이 주로 만들어 집니다.

 

d) 퇴적암의 특징

퇴적암은 오랜 시간에 걸쳐서 퇴적물이 쌓여서 만들어진 것이기 때문에 화성암과는 다른 특성이 존재합니다.

 

① 층리

퇴적물이 이동해서 쌓이다 보면 늘 같은 입자만 쌓일 수는 없습니다. 따라서 지구의 여러 환경이 달라지는 시기가 오면 다른 종류의 퇴적물이 쌓일 수 있습니다. 오랜 시일에 거쳐서 이런 현상이 반복되면 퇴적물 사이에 층이생겨 수평 방향의 줄무늬가 있는 것처럼 보이게 되는데 이를 층리라고 합니다.

- 층리면 – 위아래 퇴적암이 서로 구분이 되는 면

- 지층 – 층리면과 층리면 사이의 퇴적층을 의미합니다.

 

② 화석

퇴적암에는 과거에 살았던 생물의 유해나 흔적이 발견되기도 합니다.

 

3) 변성암

암석이 열과 압력을 받게되면 원래의 암석의 성질에 변화가 일어납니다. 이를 변성작용이라 하는데 변성작용을 받은 암석은 원래의 성질과 전혀 다른 성질을 지니게 됩니다. 이를 변성암이라 합니다.

 

a) 변성 작용의 종류

변성 작용은 주로 높은 열과 높은 압력의 두가지가 있습니다.

 

① 높은 열

암석이 뜨거운 마그마와 접촉하면 접촉한 광물을 암석을 구성하는 광물이 바뀌거나 결정의 크기가 다시 커지는 재결정작용에 의한 변성작용이 일어납니다.

 

Ex) 사암 -> 규암

석회암 -> 대리암

셰일 -> 혼펠스

 

② 높은 압력

지표의 암석이 압력이 엄청 높은 지하로 들어가게 되면 높은 압력에 의해 암석을 구성하고 있는 광물의 모양이 변경되거나 결정이 재배열이 됩니다. 이러한 변성작용의 결과 광물 결정이 눌려서 줄무늬로 나타나게 되는 엽리 구조로 잘 나타나게 됩니다. 엽리는 변성광물의 크기가 작으면 편리라고 불리고 변성 관물의 크기가 크면 편마구조로 불립니다.

 

Ex) 셰일 -> 점판암(슬레이트) -> 편암 -> 편마암

 

b) 변성암의 종류

위에서 본 변성 작용에 의해 여러 암석들의 변성암을 정리해 보면 다음과 같습니다. 변성작용은 일반적으로 열과 압력이 동시에 작용한다고 보지만 엽리가 발달이 되어 있는 암석은 압력이 좀더 강하게 작용한 것으로 보시면 됩니다.

 

원래 암석	변성작용	엽리	변성암
셰일	열	없음	혼펠스
	열과 압력	발달	점판암(슬레이트)-> 편암-> 편마암
사암	열 또는 열과 압력	없음	규암
석회암		없음	대리암
현무암	열과 압력	발달	각섬암
화강암	열과 압력	발달	편마암

 

4) 암석의 순환

앞으로 지구과학쪽을 공부하시다 보면 ‘순환’이라는 말을 굉장히 많이 접하시게 될 것입니다. 어찌보면 당연한 얘기겠지만 지구내의 여러 자원이나 물질들은 무한하게 생성되는 것이 아닙니다. 기존의 것이 다시 여러 형태로 순환해서 다시 원래 형태로 돌아오게 되는 순환의 원리가 지구 전체를 감싸고 있습니다. 뒤에서 공부하시겠지만 물의 순환이나 탄소의 순환 등도 이 부분에 기초해서 이해하시면 되겠습니다.

 

a) 암석의 순환 기간

당연한 얘기겠지만 이러한 암석의 순환은 단기간에 일어나는 것이 아닙니다. 아주 오랜 시간에 걸쳐서 서서히 일어나죠

 

b) 암석의 순환의 근원 에너지

그러면 이렇게 암석의 순환은 어떤 에너지를 사용해서 발생하는 것일까요? 지표 부근에서는 암석이 부서지고 운반되어서 퇴적암이 되는 것이 암석 순환의 핵심이므로 지표상의 순환의 근원 에너지인 태양 복사 에너지가 지표부근에서의 암석 순환의 근원에너지가 됩니다.

그러나 기존의 암석이 다시 마그마로 돌아가게 되는 과정은 지구내부의 에너지에 의해 이루어 지므로 땅 밑에서 암석순환의 기본 에너지는 지구내부에너지라고 할 수 있습니다.

 

4) 관련 실험

a) 화성암의 생성환경

주제 : 화성암의 생성 환경과 결정크기에 관한 실험

과정 : 중탕으로 녹인 스테아르산을 얼음믈과 더운물위에 띄워놓고 식히면서 결정의 크기를 관찰한다

 

결과 :

- 얼음물에서 빠르게 식은 스테아르산은 결정의 크기가 작고 더운물에서 천천히 식힌 스테아르산은 결정의 크기가 크다  

- 이를 화성암의 생성 환경에 대입해 보면 마그마가 급격히 식은 화산암은 결정의 크기가 작고 마그마가 지하 깊숙한 곳에서 천천히 식은 심성암은 결정의 크기가 크다

 

b) 퇴적암의 생성환경

주제 : 역암, 사암, 셰일의 퇴적환경에 관한 실험

과정 : 시험관에 물을 담고 자갈, 모래, 진흙 알갱이를 가라앉힌다

 

결과 :

- 자갈이 가장 빠르게 가라앉고, 진흙이 가장 천천히 가라 앉는다

- 퇴적물의 크기가 작을수록 물에 오래 떠있을 수 있으므로 더 멀리까지 운반된다고 할 수 있다. 따라서 크기가 큰 자갈로 구성된 역암은 해안 근처에서 관찰되고 크기가 큰 진흙으로 이루어진 셰일은 해안에서 멀리 떨어진 곳에서 관찰된다.

 

c) 변성암의 생성환경

주제 : 엽리의 생성원리

과정 : 식빵에 젤리를 끼우고 위에서 눌러보면서 젤리를 관찰해 보자

결과 :

- 젤리는 누르는 방향에 수직으로 모양이 납작해진다

- 암석이 큰 압력에 의해 변성 작용을 받으면 광물 결정이 압력 방향에 수직으로 납작해지는 엽리구조가 형성된다