마그마와 화성암#
마그마는 지하 깊은 곳에서 암석이 부분적으로 녹아 만들어진 고온의 물질이다.
마그마가 지하에서 천천히 식어 굳으면 심성암이 되고, 지표나 지표 부근에서 빠르게 식어 굳으면 화산암이 된다.
화성암의 종류는 마그마의 성분, 특히 이산화 규소인 SiO₂ 함량에 따라 달라진다.
마그마의 종류#
마그마는 SiO₂ 함량에 따라 현무암질 마그마, 안산암질 마그마, 유문암질 마그마로 구분할 수 있다.
SiO₂ 함량이 많을수록 마그마의 점성은 커지고, 온도는 낮아지는 경향이 있다.
반대로 SiO₂ 함량이 적을수록 점성은 작고, 온도는 높은 경향이 있다.
| 구분 | 현무암질 마그마 | 안산암질 마그마 | 유문암질 마그마 |
|---|---|---|---|
| SiO₂ 함량 | 52% 이하 | 52%~63% | 63% 이상 |
| 점성 | 낮음 | 중간 | 높음 |
| 온도 | 높음 | 중간 | 낮음 |
| 화산암 | 현무암 | 안산암 | 유문암 |
| 심성암 | 반려암 | 섬록암 | 화강암 |
마그마의 생성 조건#
마그마는 암석이 녹아서 만들어진다.
암석이 녹아 마그마가 생성되는 조건에는 온도 상승, 압력 감소, 물의 공급이 있다.
용융되는 물질에 따른 마그마의 종류#
마그마의 종류는 어떤 물질이 녹아 만들어졌는지에 따라 달라질 수 있다.
- 화강암질 대륙 지각이 용융되면 유문암질 마그마가 생성될 수 있다.
- 맨틀 물질이 부분 용융되면 현무암질 마그마가 생성될 수 있다.
부분 용융은 암석 전체가 한꺼번에 녹는 것이 아니라, 용융점이 낮은 광물부터 부분적으로 녹는 현상이다.
A: 온도 상승#
대륙 지각 하부가 가열되면 암석의 온도가 상승한다.
암석의 온도가 용융점 이상으로 올라가면 암석이 녹아 마그마가 생성될 수 있다.
대륙 지각은 화강암질 성분이 많기 때문에, 대륙 지각 하부가 녹으면 주로 유문암질 마그마가 생성될 수 있다.
B: 압력 감소#
맨틀 물질이 상승하면 주변 압력이 감소한다.
압력이 낮아지면 맨틀 물질의 용융점도 낮아지기 때문에, 온도가 크게 변하지 않아도 맨틀 물질이 부분적으로 녹을 수 있다.
이 과정에서는 주로 현무암질 마그마가 생성된다.
C: 물의 공급#
맨틀에 물이 공급되면 맨틀 물질의 용융점이 낮아진다.
용융점이 낮아지면 맨틀 물질이 부분적으로 녹아 마그마가 생성될 수 있다.
이 과정에서도 주로 현무암질 마그마가 생성된다.
마그마의 생성 장소#
마그마는 주로 해령, 열점, 섭입대에서 생성된다.
해령#
해령에서는 맨틀 물질이 상승한다.
맨틀 물질이 상승하면 압력이 낮아지고, 압력 감소로 인해 맨틀 물질이 부분 용융된다.
이 과정에서 현무암질 마그마가 생성된다.
열점#
열점에서는 뜨거운 맨틀 물질이 상승한다.
상승한 맨틀 물질은 압력 감소로 인해 부분 용융되고, 현무암질 마그마를 생성할 수 있다.
열점은 판의 경계가 아닌 곳에서도 화산 활동을 일으킬 수 있다.
섭입대#
섭입대에서는 해양 지각이 맨틀 아래로 섭입한다.
섭입하는 해양 지각에는 물을 포함한 광물, 즉 함수 광물이 포함되어 있다.
섭입이 진행되면 함수 광물에서 물이 빠져나와 맨틀에 공급된다.
물이 공급되면 맨틀 물질의 용융점이 낮아지고, 맨틀이 부분 용융되어 현무암질 마그마가 생성될 수 있다.
이 현무암질 마그마가 상승하면서 대륙 지각 하부를 가열하면 유문암질 마그마가 생성될 수 있다.
또한 현무암질 마그마와 유문암질 마그마가 섞이거나, 마그마가 식는 과정에서 광물이 정출되면 안산암질 마그마가 생성될 수 있다.
함수 광물#
함수 광물은 결정 구조 안에 물 성분, 즉 OH⁻를 포함하고 있는 광물이다.
섭입대에서는 함수 광물이 포함된 해양 지각이 맨틀 속으로 들어간다.
이때 함수 광물에서 물이 빠져나와 맨틀의 용융점을 낮추고, 마그마 생성을 돕는다.
정리#
마그마는 암석이 부분적으로 녹아 만들어진 물질이다.
마그마는 SiO₂ 함량에 따라 현무암질 마그마, 안산암질 마그마, 유문암질 마그마로 구분된다.
SiO₂ 함량이 적은 현무암질 마그마는 온도가 높고 점성이 낮다.
SiO₂ 함량이 많은 유문암질 마그마는 온도가 낮고 점성이 높다.
마그마는 온도 상승, 압력 감소, 물의 공급에 의해 생성될 수 있다.
해령과 열점에서는 주로 압력 감소로 현무암질 마그마가 생성되고, 섭입대에서는 물의 공급으로 마그마가 생성된다.
화성암의 분류#
화성암은 마그마가 식어서 굳어진 암석이다.
화성암은 크게 화학 조성에 따른 분류와 냉각 속도 및 조직에 따른 분류로 나눌 수 있다.
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화학 조성에 따른 분류
- 염기성암, 고철질암: SiO₂ 함량이 적은 현무암질 암석
- 중성암: SiO₂ 함량이 중간 정도인 안산암질 암석
- 산성암, 규장질암: SiO₂ 함량이 많은 유문암질 암석
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냉각 속도와 조직에 따른 분류
- 화산암: 지표나 지표 부근에서 빠르게 식어 굳은 암석
- 심성암: 지하 깊은 곳에서 천천히 식어 굳은 암석
화산암은 빠르게 냉각되어 결정의 크기가 작은 세립질 조직이 잘 나타난다.
심성암은 천천히 냉각되어 결정의 크기가 큰 조립질 조직이 잘 나타난다.
| 구분 | 염기성암, 고철질암 | 중성암 | 산성암, 규장질암 |
|---|---|---|---|
| SiO₂ 함량 | 적음, 52% 이하 | 52%~63% | 많음, 63% 이상 |
| 대표 화산암 | 현무암 | 안산암 | 유문암 |
| 대표 심성암 | 반려암 | 섬록암 | 화강암 |
| 조직 | 세립질 또는 조립질 | 세립질 또는 조립질 | 세립질 또는 조립질 |
| 색 | 어두운색 | 중간색 | 밝은색 |
| 많이 포함된 원소 | Ca, Fe, Mg | 중간 | Na, K, Si |
화산암 지형#
화산암 지형에서는 주상 절리가 잘 발달할 수 있다.
주상 절리는 용암이 빠르게 식으면서 부피가 수축할 때 형성되는 다각형 기둥 모양의 절리이다.
특히 현무암질 용암이 식을 때 잘 나타난다.
심성암 지형#
심성암 지형에서는 판상 절리가 잘 발달할 수 있다.
판상 절리는 심성암을 덮고 있던 지층이 침식되어 제거되면서 압력이 감소할 때 형성된다.
압력이 감소하면 암석이 팽창하고, 이 과정에서 판 모양의 절리가 발달한다.
화성암과 지질 구조#
관입#
관입은 마그마가 기존 암석의 약한 부분을 뚫고 들어가는 과정이다.
관입한 마그마가 식어서 굳어진 암석을 관입암이라고 한다.
관입 형태에는 암맥과 암상이 있다.
- 암맥: 기존 지층을 가로지르며 거의 수직 방향으로 관입한 형태
- 암상: 기존 지층과 나란하게 거의 수평 방향으로 관입한 형태
포획#
포획은 마그마가 관입할 때 주변 암석의 일부가 떨어져 나와 마그마 속으로 들어가는 현상이다.
이때 마그마 속에 들어간 주변 암석 조각을 포획암이라고 한다.
포획암은 관입암, 즉 화성암 내부에 위치한다.
따라서 포획암은 그것을 포함하고 있는 관입암보다 먼저 존재하던 암석이다.