백립암
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1. 개요
백립암은 고온 고압 환경에서 형성되는 변성암의 일종이다. 700 ± 50 °C의 온도와 2–15 kb의 압력 범위에서 형성되며, 대륙 열곡 환경에서 연약권 맨틀의 상승으로 인한 높은 열 구배가 중요한 역할을 한다. 주요 구성 광물로는 반입자상 사장석, 알칼리 장석, 휘석 등이 있으며, 각섬석에서 휘석으로, 흑운모에서 K-장석, 석류석, 사방휘석으로의 전이 반응을 통해 육괴암상이 형성된다. 현미경 관찰 시 작고 둥근 입자들이 모자이크 형태를 이루는 특징을 보인다.
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| 백립암 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 종류 | 변성암 |
| 기원 | 화성암 또는 퇴적암 |
| 조직 | 입상변정질 조직 |
| 입자 크기 | 중간 ~ 거친 입자 |
| 색상 | 밝은 색 |
| 주요 구성 광물 | 석류석 규선석 사장석 정장석 석영 |
| 부차적 구성 광물 | 흑운모 남정석 근청석 규회석 녹렴석 규선석 십자석 인회석 녹니석 자철석 일미석 지르콘 스핀넬 |
| 관련 암석 | 편마암 에클로자이트 |
| 구성 | |
| 화학 조성 | 중간 내지 펠식질 |
| 모암 | 이암 사암 화강암 |
| 기타 | |
| 특징 | 고온 변성 환경에서 형성 |
2. 형성
육괴암은 지각 깊은 곳에서 형성되며, 일반적으로 30°C/km 이상의 높은 열 구배에서 광역 변성 작용 중에 형성된다.[2] 대륙 지각 암석에서, 흑운모는 고온에서 분해되어 정방휘석, 칼륨 장석, 물을 형성하는데, 이러한 과정을 탈수 용융 반응이라고 부른다. 이 과정에서 사파이어, 스피넬, 규선석, 오스밀라이트 등의 광물이 함께 생성될 수 있다.
2. 1. 형성 조건
육괴암은 30°C/km 이상의 높은 열 구배에서 광역 변성 작용 중에 지각 깊은 곳에서 형성된다.[2] 대륙 지각 암석에서 흑운모는 고온에서 분해되어 정방휘석, 칼륨 장석, 물을 형성하여 육괴암을 생성할 수 있다. 탈수 용융 조건에서 형성될 수 있는 다른 광물로는 사파이어, 스피넬, 규선석 및 오스밀라이트가 있다. 사파이어와 석영 같은 일부 집합체는 900°C 이상의 매우 높은 온도를 나타낸다. 일부 육괴암은 다양한 양의 규장질 용융물의 추출에서 부분 용융의 잔류물을 나타낼 수 있으며, 극단적인 경우 모든 구성 광물이 무수 광물인 암석을 나타내므로 초고온 조건에서 녹지 않은 것처럼 보인다. 따라서, 육괴암상 광물 집합체를 생성하기 위해서는 900°C~1150°C의 매우 높은 온도가 필요하다. 지각 깊이에서 이러한 고온은 대륙 열곡 환경에서 연약권 맨틀의 상승에 의해서만 전달될 수 있으며, 이는 30°C/km 이상의 높은 열 구배에서 광역 변성 작용을 일으킬 수 있다.
육괴암은 약 800°C~1000°C 및 약 5000~13000기압과 같이 비교적 고온 고압에서 생성되는 변성암이다.[5] 일반적으로 그래뉼라이트는 위와 같은 고온 고압 상태에서 이산화탄소를 포함한 증기가 통과하면서 탈수가 진행되어 생성된다.[6]
3. 육괴암상
육괴암은 지각 깊은 곳에서 형성되며, 주로 30°C/km 이상의 높은 열 구배에서 광역 변성 작용 중에 형성된다.[2] 대륙 지각 암석에서 흑운모는 고온에서 분해되어 정방휘석, 칼륨 장석, 물을 형성하며 육괴암을 생성할 수 있다. 탈수 용융 조건에서 형성될 수 있는 다른 광물로는 사파이어, 스피넬, 규선석, 오스밀라이트 등이 있다. 사파이어와 석영의 조합은 900°C 이상의 매우 높은 온도를 나타내기도 한다.
일부 육괴암은 다양한 양의 규장질 용융물이 추출되고 남은 잔류물을 나타내며, 극단적인 경우에는 모든 구성 광물이 무수 광물인 암석, 즉 초고온 조건에서 녹지 않은 것처럼 보이는 암석을 나타낸다. 육괴암상 광물 집합체를 생성하기 위해서는 900~1150°C의 매우 높은 온도가 필요하다. 지각 깊이에서 이러한 고온은 대륙 열곡 환경에서 연약권 맨틀이 상승하면서 30°C/km 이상의 높은 열 구배를 발생시켜 광역 변성 작용을 일으킬 때만 가능하다.
육괴암상(granulite facies)은 700 ± 50°C의 하부 온도 경계와 2–15 kb의 압력 범위를 가진다. 육괴암상의 가장 흔한 광물 조합은 최대 50%의 앨바이트를 포함하는 반입자상 사장석, 알칼리 장석, 그리고 Al2O3가 풍부한 휘석으로 구성된다.
육괴암은 약 800~1000도, 약 5000~13000기압의 고온 고압 조건에서 생성되는 변성암이다.[5] 일반적으로 이산화탄소를 포함한 증기가 통과하면서 탈수 작용이 일어나 생성된다.[6]
3. 1. 각섬암상과의 전이
각섬암과 육괴암상 사이의 전이는 다음과 같은 반응 등급선으로 정의된다.[1]: 각섬석 → 휘석 + H2O
: 흑운모 → K-장석 + 석류석 + 사방휘석 + H2O
혼블렌드 육괴암 준상은 무수 및 수화된 철-마그네슘 광물의 전이적 공존 영역이므로, 위에서 언급한 등급선은 완전히 무수 광물 조합을 갖는 상인 ''휘석 육괴암 준상''과의 경계를 나타낸다.[1]
4. 구성 광물
백립암은 주로 석영과 장석으로 구성된 미세한 입자의 띠 모양을 띤 변성암이다. 매우 작고 불규칙한 결정으로 구성되어 있으며, 일반적으로 옅은 붉은색의 작은 석류석을 포함한다.[4]
편마암과 매우 유사하지만, 입자가 더 미세하고, 엽리가 덜 완벽하며, 석류석을 더 자주 포함하고, 미세 구조에 몇 가지 특징이 있다. 백립암의 광물은 작고 둥근 입자로 빽빽하게 들어맞는 모자이크 형태를 띠며, 개별 결정은 완벽한 형태를 갖지 않는다. 불규칙한 경계로 서로 맞물려 있거나, 압력에 의해 길게 늘어나 좁아지는 렌즈 모양을 하기도 한다. 대부분 더 큰 입자 사이에 더 작은 입자가 끼어 있어 다소 둥근 형태를 띤다. 이는 석영과 장석에 특히 해당하며, 운모는 항상 평평한 비늘 모양으로 나타난다. 백운모와 흑운모 모두 존재할 수 있으며, 평행하게 놓여 암석에 기본적인 편상구조를 부여하거나 띠로 뭉쳐져 특정 종류의 편마암과 구별하기 어렵게 만든다. 석류석은 일반적으로 다른 성분보다 크고, 암석의 깨진 표면에서 분홍색 반점으로 쉽게 볼 수 있으며, 다른 광물의 포함된 입자로 채워져 있기도 하다.[4]
작센의 백립암은 외견상 대부분 화성암이며, 화강암 및 반암의 조성에 해당한다. 그러나 원래 퇴적물(사암, 사질암 및 사암)이었던 많은 백립암이 있는데, 스코틀랜드 고지대의 상당 부분이 이러한 종류의 파라백립암으로 구성되어 있으며, 이는 무인편마암이라는 그룹 이름을 받았다.[4]
산성 백립암 외에도 작센, 인도, 스코틀랜드 등에서 어두운 색의 염기성 백립암(트랩 백립암)이 발견된다. 이들은 미세한 입자를 가지며, 일반적으로 띠 모양이 아니고, 거의 검은색이며 작은 붉은색 석류석 반점을 가지고 있다. 화학적으로 반려암과 유사하며, 휘석, 사장석, 석류석이 필수 광물이다. 녹색의 보통휘석과 강섬석이 이 암석의 상당 부분을 형성하며, 흑운모, 각섬석, 석영을 포함할 수도 있다. 석류석 주변에는 종종 명확한 장석 기질에 휘석과 각섬석의 작은 입자가 방사상으로 배열되어 있는데, 이러한 중심 구조는 백립암에서 자주 나타난다.[4]
4. 1. 주요 광물
백립암의 장석은 대부분 정장석 또는 은미사장석이며, 미사장석, 회장석, 알바이트도 흔하게 나타난다. 염기성 장석은 드물게 나타난다.[4] 부성분 광물로는 인회석, 지르콘, 산화철 외에 각섬석(흔하지 않음), 리벡카이트(드묾), 녹렴석과 조이사이트, 방해석, 티탄석, 안달루사이트, 규선석, 남정석, 헤르시나이트(녹색 스피넬), 금홍석, 정장석, 전기석 등이 있다.[4]4. 2. 부성분 광물
인회석, 지르콘, 산화철 외에도 각섬석(흔하지 않음), 리벡카이트(드묾), 녹렴석, 조이사이트, 방해석, 티탄석, 안달루사이트, 규선석, 남정석, 헤르시나이트(녹색 스피넬), 금홍석, 정장석, 전기석 등이 백립암의 부성분 광물로 포함될 수 있다.[4]5. 1911년 브리태니커 백과사전 정의
1911년 브리태니커 백과사전에서는 "백립암"이라는 용어를 두 가지 의미로 사용했다.[3][4] 프랑스 학파에서는 백운모와 흑운모, 두 종류의 운모를 모두 포함하는 화강암을 의미했지만, 이 용법은 현재 사용되지 않는다.[3] 독일 암석학자들은 석영과 장석을 주로 이루는 미세한 입자의 띠 모양을 띤 변성암을 백립암이라고 불렀으며, 이는 현재 영어권 및 미국 지질학자들이 사용하는 의미와 같다.[4]
5. 1. 현미경 구조
현미경으로 관찰했을 때, 백립암의 광물은 작고 둥근 입자로 나타나 빽빽하게 맞는 모자이크를 형성한다. 개별 결정은 완벽한 형태를 갖지 않으며, 어떤 백립암에서는 불규칙한 경계로 서로 맞물려 있거나, 압력에 의해 길게 늘어나고 납작해져서 좁아지는 렌즈 모양을 하고 있다.[4] 대부분의 경우, 더 큰 입자 사이에 더 작은 입자가 끼어 있어 다소 둥글다. 이는 주된 광물인 석영과 장석에 특히 해당하며, 운모는 항상 평평한 비늘 모양으로 나타난다(불규칙하거나 둥글지만 육각형은 아님).[4]6. 전형적인 산출 지역: 작센
독일 작센(로스바인과 페니히 지역)은 백립암의 전형적인 산출 지역으로 간주된다. 이 지역의 백립암은 화강암, 편마암, 반려암, 각섬암, 운모편암 등 다양한 암석과 함께 산출되며, 열적 특성 또는 압력 및 파쇄로 인한 변성작용을 보인다.[4]
6. 1. 작센 백립암의 기원 논쟁
과거에는 작센 백립암이 특수한 유형의 시생대 편마암으로 여겨졌다. 요하네스 게오르크 레만은 백립암의 현재 상태가 주로 고체 상태에서 작용하는 파쇄로 인해 발생했으며, 광물을 갈아내고 파괴하는 동안 가해진 압력으로 인해 서로 융합되어 응집력 있는 암석으로 만들었다는 가설을 제시했다.[4]그러나 현재는 작센 백립암이 비교적 최근에 형성되었으며, 고생대 연대의 퇴적암과 거의 거대한 질감을 가질 수도 있고 편마암, 플라세르 또는 백립암 구조를 가질 수도 있는 관입암을 포함하는 것으로 알려져 있다. 이러한 구조는 반고화된 고점성 관입의 주입에 의해 크게 발달했으며, 질감의 다양성은 원래의 것이거나 암석의 결정화 직후에 생성되었다. 한편, 레만의 경화 후 파쇄가 백립암 발달의 요인이라는 주장은 성공적이어서, 백립암화와 백립암 구조라는 용어는 고화 후 오랜 기간 동안 암석에 작용하는 동력변성작용의 결과를 나타내는 데 널리 사용된다.[4]
7. 염기성 백립암
작센, 인도, 스코틀랜드 등에서는 어두운 색의 염기성 백립암(트랩 백립암)이 발견된다. 이들은 미세한 입자를 가지며, 일반적으로 띠 모양이 아니고, 거의 검은색이며 가넷의 작은 붉은 반점을 가지고 있다.[4] 화학적으로 반려암과 유사하며, 휘석, 사장석, 가넷을 주성분으로 한다.[4] 녹색의 보통휘석과 강섬석은 이 암석의 상당 부분을 형성하며, 흑운모, 각섬석, 석영을 포함할 수도 있다.[4] 가넷 주변에는 종종 명확한 장석 기질에 휘석과 각섬석의 작은 입자가 방사상으로 배열되어 있는데, 이러한 중심 구조는 백립암에서 자주 나타난다.[4] 이 그룹의 암석은 반려암과 사문석을 동반하지만, 이들이 형성되는 정확한 조건과 구조의 의미는 그다지 명확하게 이해되지 않는다.[4]
참조
[1]
서적
The Encyclopedia of Igneous and Metamorphic Petrology
Van Nostrand Reinhold
1989
[2]
논문
Regional metamorphism at extreme conditions: Implications for orogeny at convergent plate margins
2017
[3]
웹사이트
Carnets géologique de Philippe Glangeaud – Glossaire
https://web.archive.[...]
2017-04-02
[4]
간행물
Granulite
[5]
웹사이트
広域変成岩
http://www2.city.kur[...]
倉敷市立自然史博物館
2019-09-30
[6]
웹사이트
Origin of Granulites
https://www.earth.ox[...]
2019-10-11
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