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규암

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목차

1. 개요

규암은 주로 서로 맞물린 석영 결정으로 구성된 매우 단단한 변성암이다. 사암이 고온 고압의 변성 작용을 받거나, 다이아제네시스 과정을 통해 석영 입자가 굳어져 형성된다. 규암은 장식용 석재, 도로 건설, 페로실리콘, 실리카, 실리콘, 탄화규소 생산 등에 사용되며, 석기 시대에는 석기로도 활용되었다. 규암을 절단, 연마하는 과정에서 발생하는 미세한 결정질 실리카 먼지는 규폐증과 같은 폐 질환을 유발할 수 있다.

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규암
기본 정보
어두운 펜자이트와 녹니석 띠를 포함하는 규암, 프랑스 알프스의 모리엔 계곡에서
규암, 어두운 펜자이트와 녹니석 띠를 포함, 프랑스 알프스의 모리엔 계곡에서
종류변성암
구성 광물석영
모암석영 사암
조직비엽리 조직
추가 정보
특징단단하고 비엽리성 변성암

2. 특성 및 기원

규암은 매우 단단한 암석으로, 주로 서로 맞물린 석영 결정들의 모자이크로 구성되어 있다. 입자가 거칠고 사포와 같은 표면은 유리처럼 보인다. 소량의 이전 결합 물질, 산화철, 규산염, 탄산염 및 점토는 재결정 과정에서 종종 이동하여 규암 내에 줄무늬와 렌즈 모양을 형성한다.[1] 영국 지질 조사국의 분류에 따르면, 변성암이 부피 기준으로 석영을 80% 이상 함유해야 규암으로 분류된다.[5]

규암은 크게 변성 작용을 통해 생성되는 변성 규암과, 다이아제네시스라는 퇴적 작용을 통해 생성되는 정규암으로 나뉜다. 변성 규암은 사암이 고온, 고압의 환경에 노출되어 만들어지며, 이 과정에서 석영 알갱이들이 재결정되어 치밀한 구조를 가지게 된다. 정규암은 변성 작용 없이 낮은 온도와 압력에서 생성되지만, 매우 단단하게 굳어져 변성 규암과 현미경으로만 구별이 가능하다.[4] 정규암은 99% 이상이 SiO2로 구성되며, 원래의 퇴적 구조가 보존되는 경우가 많다.[8]

2. 1. 변성 규암

규암은 주로 서로 맞물린 석영 결정들의 모자이크로 구성된 매우 단단한 암석이다. 입자가 거칠고 사포와 같은 표면은 유리처럼 보인다. 소량의 이전 결합 물질, 산화철, 규산염, 탄산염 및 점토는 재결정 과정에서 종종 이동하여 규암 내에 줄무늬와 렌즈 모양을 형성한다.[1] 영국 지질 조사국의 분류에 따르면, 변성암이 부피 기준으로 석영을 80% 이상 함유해야 규암으로 분류된다.[5]

규암은 일반적으로 변성 기원으로 간주된다.[6][4] 사암이 지역 변성 작용과 관련된 고온과 고압에 노출되면, 개별 석영 알갱이와 이전 결합 물질이 재결정된다. 사암의 원래 조직과 퇴적 구조의 대부분 또는 전부는 변성 작용에 의해 소멸된다.[1] 재결정된 석영 알갱이는 크기가 거의 같으며, 과립상 조직이라고 불리는 것을 형성하고, 알갱이가 더 거칠어지고 더 다각형의 조직을 얻는 변성 재결정 작용의 징후를 보이기도 한다.[6] 알갱이들이 매우 밀착되어 있어 암석이 부서질 때 알갱이를 따라 파괴되어 불규칙하거나 패각상의 파쇄면을 형성한다.[7]

1941년, 지질학자들은 일부 암석이 고온 고압의 변성 작용을 거치지 않았음에도 불구하고 규암의 거시적 특징을 보이는 것을 인식했다. 이러한 암석은 퇴적암의 다이아제네시스와 관련된 훨씬 낮은 온도와 압력에만 노출되었지만, 다이아제네시스는 암석을 매우 단단하게 고화시켰기 때문에 변성 규암과의 구별을 위해서는 현미경 검사가 필요하다. 이러한 퇴적암을 변성 작용에 의해 생성된 "변성 규암(metaquartzite)"과 구별하기 위해 "정규암(orthoquartzite)"이라는 용어를 사용한다. "정규암(orthoquartzite)"이라는 용어는 때때로 석영으로 고화된 석영 사암(quartz arenite)에 일반적으로 적용되기도 한다. 정규암(좁은 의미)은 종종 99% SiO2로 구성되며, 매우 소량의 산화철과 저항성 광물(예: 지르콘, 루틸, 자철석)의 미량만 포함한다. 일반적으로 화석이 거의 없지만, 원래의 조직과 퇴적 구조는 보존된다.[8][4]

진정한 정규암과 일반적인 석영 사암의 전형적인 차이점은 정규암이 매우 단단하게 고화되어 알갱이 주변이 아닌 알갱이를 가로질러 파쇄된다는 것이다.[3] 이것은 현장에서 인식할 수 있는 차이점이다. 정규암과 변성 규암의 차이점은 기존 알갱이의 재결정이 시작되는 것이다. 경계선은 변형된 석영 알갱이가 새로운, 변형되지 않은 작은 석영 알갱이로 대체되기 시작하는 지점에 설정할 수 있으며, 이는 편광 현미경 하에서 박편에서 확인할 수 있는 "박격포 조직(mortar texture)"을 생성한다. 변성 작용의 등급이 높아짐에 따라, 추가적인 재결정 작용으로 삼중 접합부에서 만나는 다각형 알갱이를 특징으로 하는 "거품 조직(foam texture)"이 생성되고, 그 다음에는 일부 더 큰 알갱이(포르피로브라스트)를 포함한 거칠고 불규칙한 알갱이를 특징으로 하는 "반상 조직(porphyroblastic texture)"이 생성된다.[7]

2. 2. 정규암

규암은 일반적으로 변성 작용으로 생성된다고 여겨진다.[6][4] 사암이 지역 변성 작용과 관련된 고온과 고압에 노출되면, 석영 알갱이와 이전 결합 물질이 다시 결정화된다. 변성 작용으로 인해 사암의 원래 조직과 퇴적 구조는 대부분 또는 전부 사라진다.[1] 재결정된 석영 알갱이는 크기가 거의 같아 과립상 조직을 형성하며, 더 거칠어지고 다각형 조직을 얻는 변성 재결정 작용의 징후를 보이기도 한다.[6] 알갱이들이 매우 밀착되어 있어 암석이 부서질 때 알갱이를 따라 파괴되어 불규칙하거나 패각상의 파쇄면을 형성한다.[7]

1941년, 지질학자들은 일부 암석이 고온 고압의 변성 작용을 거치지 않았음에도 규암의 거시적 특징을 보이는 것을 발견했다. 이러한 암석은 퇴적암의 다이아제네시스와 관련된 훨씬 낮은 온도와 압력에만 노출되었지만, 다이아제네시스로 인해 암석이 매우 단단하게 굳어져 변성 규암과 구별하기 위해서는 현미경 검사가 필요하다. 이러한 퇴적암을 변성 작용으로 생성된 "변성 규암(metaquartzite)"과 구별하기 위해 "정규암(orthoquartzite)"이라는 용어가 사용된다. "정규암"은 석영으로 고화된 석영 사암(quartz arenite)을 지칭하는 데 사용되기도 한다. 정규암(좁은 의미)은 종종 99% SiO2로 구성되며, 매우 소량의 산화철과 지르콘, 루틸, 자철석과 같은 저항성 광물의 미량만 포함한다. 일반적으로 화석은 거의 없지만, 원래의 조직과 퇴적 구조는 보존된다.[8][4]

정규암과 일반적인 석영 사암의 전형적인 차이점은 정규암이 매우 단단하게 굳어져 알갱이 주변이 아닌 알갱이를 가로질러 부서진다는 것이다.[3] 이는 현장에서 확인할 수 있는 차이점이다. 정규암과 변성 규암의 차이점은 기존 알갱이의 재결정이 시작되는 정도이다. 변형된 석영 알갱이가 새로운, 변형되지 않은 작은 석영 알갱이로 대체되기 시작하는 지점에 경계선을 설정할 수 있으며, 이는 편광 현미경 하에서 박편에서 확인할 수 있는 "박격포 조직(mortar texture)"을 생성한다. 변성 작용의 등급이 높아짐에 따라, 추가적인 재결정 작용으로 삼중 접합부에서 만나는 다각형 알갱이를 특징으로 하는 "거품 조직(foam texture)"이 생성되고, 그 다음에는 일부 더 큰 알갱이(포르피로브라스트)를 포함한 거칠고 불규칙한 알갱이를 특징으로 하는 "반상 조직(porphyroblastic texture)"이 생성된다.[7]

3. 분포

규암은 전 세계 여러 지역에서 발견된다. 자세한 내용은 하위 섹션인 "해외"에서 확인할 수 있다.

3. 1. 해외

미국에서는 펜실베이니아주 일부 지역, 워싱턴 D.C. 지역, 사우스다코타주 동부,[9] 텍사스주 중부,[10] 미네소타주 남서부,[11] 위스콘신주 바라부 산맥(Baraboo Range)의 데블스레이크 주립공원(Devil's Lake State Park),[12] 유타주 와사치 산맥(Wasatch Range),[13] 유타주 솔트레이크시티 근처, 그리고 애팔래치아 산맥(Appalachian Mountains)[14] 및 기타 산악 지대의 저항력 있는 산등성이에서 규암 지층을 발견할 수 있다. 애리조나주 모렌시 구리 광산에서도 규암이 발견된다.[15] 애리조나주 서부에 있는 쿼츠사이트라는 도시는 애리조나주와 캘리포니아주 남동부의 인근 산맥에 있는 규암에서 이름을 따왔다. 아이더호주 북부 코더레인 지역의 벨트 초층군 (Belt Supergroup)에서는 유리질 규암이 발견되었다.[16]

캐나다에서는 온타리오주의 라 클로슈 산맥 (La Cloche Mountains)이 주로 백색 규암으로 구성되어 있으며, 노바스코샤주의 광대한 지역은 규암이 기저암을 이루고 있다.

서북아메리카의 선캄브리아기 (Precambrian) 기저암에는 팔레오프로테로조익기 (Paleoproterozoic) 규암-류올라이트 (rhyolite)층이 흔하다. 이러한 지층의 규암은 더 오래된 녹색편암대 (greenstone belt) 위에 퇴적된 퇴적층으로 해석된다. 규암-류올라이트 지층은 북아메리카의 고대 중심부인 로렌시아 (Laurentia)의 가장자리를 따라 대륙 조립 중 산맥 형성 에피소드 사이에 형성된 후궁분지 (back-arc basins)의 형성을 기록할 수 있다. 규암은 종종 거의 순수한 석영으로 구성되는데, 이는 화성암에서 침식되어야 하는 퇴적물의 경우 당혹스러운 일이다. 그 순수성은 지구 대기가 산소화되기 시작한 시기에 화학적 풍화의 특이한 조건을 반영할 수 있다.[17]

아일랜드에서는 서부와 북서부 전역에서 규암 지역이 발견되며, 도네갈주 (County Donegal)의 에리갈 (Errigal)이 가장 두드러진 노두이다. 규암 지역의 좋은 예로는 아일랜드 대서양 습지가 매우 얇게 덮고 있는 메이요주 (County Mayo)의 코라운 반도 (Corraun Peninsula)가 있다.

영국에서는 스티퍼스톤즈 (Stiperstones)라고 불리는 울퉁불퉁한 규암 산등성이(초기 오르도비스기 (Ordovician) – 아레니그세 (Arenig Epoch), 500 Ma)가 남부 슈롭셔의 롱 마인드 (Long Mynd) 북서쪽 6km 지점에 있는 폰테스포드-린리 단층 (Pontesford-Linley fault)과 평행하게 뻗어 있다. 또한 영국에서는 슈롭셔의 캄브리아기 "더 레킨 (The Wrekin) 규암"과 캄브리아기 "하츠힐 (Hartshill) 규암"(뉴니턴 (Nuneaton) 지역)이 발견된다.[18] 웨일스에서는 앤글시 (Anglesey) 섬 앞바다의 홀리 아일랜드 (Holy Island, Anglesey)와 홀리헤드 산 (Holyhead Mountain) 대부분이 훌륭한 선캄브리아기 (Precambrian) 규암 암벽과 절벽을 가지고 있다. 스코틀랜드 고지대 (Scottish Highlands)에서는 캄브리아기 규암으로 구성된 여러 산(예: 포이나벤 (Foinaven), 아클)이 로크 에리볼 (Loch Eriboll)에서 남서쪽으로 스카이 (Skye)까지 좁은 띠로 이어지는 멀리 북서쪽 모인 충상대 (Moine Thrust Belt)에서 발견된다.[19]

유럽 대륙에서는 라인 지괴(Rhenish Massif)와 독일 중부 고지대에서 서부 체코 공화국까지 이르는 지역적으로 고립된 규암 퇴적물이 지표면에 다양하게 존재한다. 예를 들어 타우누스 (Taunus)와 하르츠 (Harz) 산맥 등이 있다. 폴란드에서는 스비엔토크시스키 산맥 (Świętokrzyskie Mountains)에서 지표면에 규암 퇴적물이 존재한다. 노르웨이에서는 연간 850000ton를 생산하는 세계 최대 규모의 채석장 중 하나인 오스테르타나 (Austertana)[20] 근처와 연간 150000ton를 생산하는 산드호르뇌이아 (Sandhornøya) 근처 마르네스에서 규암이 채석된다.[21] 크라게뢰 (Kragerø Municipality)에서도 규암이 채석되며, 다른 여러 퇴적물이 알려져 있지만 현재는 채석되지 않는다.[22]

모잠비크에서 가장 높은 산인 몬테 빙가 (Monte Binga)(2436m)와 그 주변의 치마니마니 고원(Chimanimani Plateau)은 매우 단단한 밝은 회색의 선캄브리아기 규암으로 구성되어 있다. 브라질에서는 부엌 조리대용으로 규암을 채굴하기도 한다.

4. 용도

규암은 장식용 돌로 벽을 덮는 데, 지붕 타일, 바닥재, 계단 등으로 사용될 수 있다. 주방 상판으로 사용되는 경우도 빠르게 증가하고 있는데, 규암은 화강암보다 단단하고 얼룩이 잘 생기지 않기 때문이다. 부순 규암은 도로 건설에도 사용된다.[2] 고순도 규암은 페로실리콘, 산업용 실리카 모래, 실리콘, 탄화규소를 생산하는 데 사용된다.[23]

구석기 시대에는 흑요석, 석영 등과 함께 규암이 석기 제작에 사용되었다.[24] 미국 남동부의 선사 시대 인류는 종종 규암으로 절구를 만들기도 했다.[25]



남아프리카공화국 스텔렌보스(Stellenbosch) 출토 규암 찍개(biface) 손도끼

5. 안전

규암은 이산화규소의 한 형태이므로 다양한 작업장에서 우려의 원인이 될 수 있다. 천연 및 제조된 석재 제품을 절단, 연마, 쪼개기, 연삭, 천공 및 연마하는 과정에서 작업자가 호흡하는 공기 중으로 매우 작은 결정질 실리카 먼지 입자가 위험 수준으로 방출될 수 있다.[26] 호흡 가능한 크기의 결정질 실리카는 인체 발암물질로 인정되며, 규폐증 및 폐섬유증과 같은 다른 폐 질환을 유발할 수 있다.[27][28]

6. 어원

"규암"이라는 용어는 독일어 Quarzit|쿠아르치트de에서 유래되었다.[29]

참조

[1] 서적 Essentials of Geology, 3rd Edition
[2] 웹사이트 Quartzite http://www.mii.org/M[...] Mineral Information Institute 2009-09-09
[3] 서적 Glossary of geology. American Geological Institute 1997
[4] 서적 A dictionary of geology and earth sciences Oxford University Press 2013
[5] 논문 BGS Rock Classification Scheme, Volume 2: Classification of metamorphic rocks http://nora.nerc.ac.[...] 2021-02-27
[6] 서적 Petrology : igneous, sedimentary, and metamorphic. W.H. Freeman 1996
[7] 논문 The Quartzite Problem Revisited https://digitalcommo[...] 2005-11
[8] 논문 Query: Orthoquartzite???? 1974
[9] 웹사이트 SOUTH DAKOTA – 2002 Mineral Summary: Production, Exploration and Environmental Issues http://www.state.sd.[...]
[10] 웹사이트 Natural history – Minnesota's geology – SNAs: Minnesota DNR http://www.dnr.state[...] Dnr.state.mn.us 2011-06-05
[11] 웹사이트 Geology by Lightplane http://www.geology.w[...] Geology.wisc.edu 2011-06-05
[12] 서적 Wasatch quartzite: A guide to climbing in the Wasatch Mountains Wasatch Mountain Club 1979
[13] 논문 Regional variations in deformation mechanisms and structural styles in the central Appalachian orogenic belt 1987-05-01
[14] 웹사이트 Surface Mining, Chapter 9.4: Case Studies: Morenci/Metcalf http://books.smenet.[...] Society for Mining, Metallurgy, and Exploration 2007-05-28
[15] 간행물 The Revett/St Regis "transition zone" near the Bunker Hill mine, Coeur d’Alene district, Idaho Idaho Bureau of Mines and Geology 1982
[16] 논문 Tectonic model for the Proterozoic growth of North America 2007
[17] 서적 Understanding Geology https://books.google[...] Discovery Publishing House 2011-06-05
[18] 서적 The mineral resources of Britain: a study in exploitation and planning 1975
[19] 웹사이트 LNS use Caterpillar 775G trucks at Austertana quarry, Norway https://www.aggbusin[...] Aggregates Business Europe 2013-06-11
[20] 웹사이트 Elkem ASA https://www.miningno[...] Mining in the Nordics 2021-08-01
[21] 잡지 Quartz Resources in Norway - A Varied Spectrum https://www.ngu.no/s[...] The Geological Survey of Norway 2019-02-26
[22] 웹사이트 The Colossal Statue of Tutankhamun https://www.lib.uchi[...] University of Chicago Library 2023-09-12
[23] 서적 Industrial minerals & rocks: commodities, markets, and uses Society for Mining, Metallurgy, and Exploration (U.S.)
[24] 논문 Quartzite and Vein Quartz as Lithic Raw Materials Reconsidered: A View from the Korean Paleolithic http://scholarspace.[...] 2022-03-27
[25] 논문 Mortars and Pestles of the Southeastern States 2018-04
[26] 보고서 Hazard Alert - Worker Exposure to Silica during Countertop Manufacturing, Finishing and Installation https://www.osha.gov[...] DHHS (NIOSH) 2019-11-27
[27] 웹사이트 Silica (crystalline, respirable) https://oehha.ca.gov[...] California Office of Environmental Health Hazard Assessment 2019-11-27
[28] 서적 Arsenic, Metals, Fibres and Dusts. A Review of Human Carcinogens https://www.ncbi.nlm[...] International Agency for Research on Cancer 2019-11-27
[29] 웹사이트 German Loan Words in English http://german.about.[...] German.about.com 2010-06-22


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