암석으로서 변성암

 

 

 

파이 서비스가 종료되어
더이상 콘텐츠를 노출 할 수 없습니다.

자세히보기

 

 

퇴적암은 해저에서 생성된 것이므로 점토 광물과 같은 저온에서 안정한 광물을 포함하며, 구성입자 사이에 반드시 평형이 성립되어 있지는 않다.

 

한편, 화성암이나 화산쇄설암은 고온의 마그마에 유래하는 것으로, 고온에서 안정한 광물을 포함하며, 그 조합은 고온에서 평형상태에 이른다.

 

퇴적암이나 화산암이 겹쳐서 이루어진 일련의 지층이 지각 내에서 그들이 생성된 조건과 다른 조건(온도나 압력) 아래 놓이면, 암석을 구성하는 광물 사이에 화학반응이 일어나서 새로운 광물 조성을 가진 암석이 생긴다.

이 때 일반적으로는 조직이 개변된다.

 

이렇게 해서 생긴 암석이 변성암이며, 변성암이 생기는 현상이 변성작용이다. 따라서, 변성작용의 본질은 광물 사이에 일어나는 화학반응이며, 이 때 암석 전체의 화학조성은 거의 변하지 않는다. 즉, 변성암은 화학조성에서는 각각 원래의 퇴적암이나 화성암과 같고 광물조성만이 변화한 것이다.

변성작용은 지질학적으로 여러 가지 조건하에서 일어나는데, 크게 나누면 두 가지 경우가 있다. 하나는 광역변성작용으로서 광대한 지역에서 암석의 재편성작용이 이루어지는 경우이고, 다른 하나는 화성암의 관입암체를 둘러싸고 국부적으로 일어나는 접촉변성작용의 경우이다.

 

광역변성작용은 조산운동(造山運動)에 수반해서 일어나는데, 이 때 암석에는 갖가지 강약(强弱)의 변형작용이 작용하며, 이 때문에 광역변성암에는 편리(片理)가 나타나나 결정편암이나 편마암(片麻岩)이 생긴다.

이에 대하여 접촉변성작용은 암석의 변형을 수반하지 않는 것이 보통이며, 이 때문에 방향성이 적은 조직인 혼펠스가 생긴다.

 

변성작용에서의 온도 ·정수압(靜水壓) ·변형 등은 서로 독립적인 조건이므로, 이들의 조합에는 여러 가지 경우가 생길 수 있다. 따라서, 광역변성암에 편리가 나타나지 않는 경우, 또 접촉변성암에 편리가 나타나는 경우는 드물지 않다.

 

어떤 암석이 광역변성암인지 접촉변성암인지는 암석편을 관찰하기보다는 지질학적으로 결정되어야 한다. 변성암의 광물조성은 원래의 암석의 화학조성과 변성작용 때의 조건에 따라 결정된다. 그리고, 조건으로서는 온도가 중요한 구실을 한다.

 

변성작용의 온도가 다르면 화학조성이 같은 암석으로부터도 다른 변성암이 생긴다.

⑴ 이암이나 사암이 온도가 낮은 광역변성작용을 받으면 백운모 ·녹니석(綠泥石) ·석영 등을 주성분으로 하는 결정편암이 생긴다.

 

이 종류의 변성암은 종종 먼지와 같은 석묵(石墨: graphite)을 함유하여 새까맣게 보이므로 흑색편암이라고도 한다.

 

흑색편암에는 조장석(曹長石) ·녹렴석 ·방해석 ·설석(榍石) ·망간석류석 등도 함유되어 있다. 변성작용의 온도가 높아지면 흑운모가 나타나게 되고, 암석의 조성에 따라 석류석 ·십자석 ·남정석 ·근청석 등이 생긴다. 온도가 더 높아지면 규선석(硅線石)이 나타나게 된다.

 

이 단계에서는 광물의 결정입자가 커짐과 동시에 편리도 약해져서 편마암이라고 하는 암석이 된다. 변성작용의 압력이 충분히 높은 경우에는 비교적 낮은 온도에서 남정석 ·비취휘석 등이 생긴다.

⑵ 현무암이나 안산암이 저온의 변성작용을 받으면 녹렴석 ·녹니석 ·녹섬석 등으로 이루어지는 녹색편암이 생긴다.

 

녹색편암은 이 밖에 조장석 ·설석 ·방해석 등을 함유한다. 온도가 높아지면 이들 광물은 대부분 분해하여 보통 각섬석과 사장석만을 주성분으로 하는 각섬석이 생기고, 온도가 더 올라가면 휘석류도 나타난다.

 

압력이 현저하게 높을 때는 녹색편암에 남섬석 ·로소나이트 ·펌펠리아이트 ·옴파사이트 ·석류석 등의 고압광물이 생긴다.

 

또한 압력과 온도가 모두 높을 때는 현무암질 암석은 석류석과 옴파사이트만으로 이루어지는 에클로자이트로 변한다. 에클로자이트는 현무암의 고압형 암석이며, 상부맨틀의 일부는 에클로자이트일 것으로 생각된다.

⑶ 접촉변성작용일 때는 광역변성작용 때에 비해서 온도와 압력의 비(比)가 크다.

 

즉, 압력이 상대적으로 낮으므로 고압광물은 잘 생기지 않으며, 온도가 낮은 동안은 암석의 재구성 작용이 일어나지 않고, 흑색편암이나 녹색편암에 상당하는 것이 생기지 않는다.

 

그러나, 관입암체에 가깝고 온도가 높은 곳에서는 흑운모 ·홍주석 ·근청석 ·보통각섬석 ·휘석 ·규회석 등을 생성하고 이들을 성분으로 하는 각종 혼펠스가 생긴다.

⑷ 화산쇄설암을 함유하는 두꺼운 퇴적암층이 겹친 바닥 쪽에서는 충분한 물과 어느 정도의 온도상승으로 인해서 암석의 일부에 재구성작용이 일어나서 다양한 제올라이트를 다량으로 생성한다.

 

그리고 가장 바닥인 온도가 높은 부분에서는 포도석이나 펌펠리아이트로 특징지어지는 일종의 변성암이 형성된다.

 

이와 같은 현상을 매몰변성작용이라고 한다.