병반
1. 개요
라콜리스는 마그마가 지각을 뚫고 올라오다가 지표면에 도달하기 전에 냉각되어 굳어 형성되는 화성암 관입의 일종이다. 돔 모양의 윗면과 평평한 밑면을 가지며, 비교적 얕은 깊이에서 형성된다. 일반적으로 점성이 높은 마그마에 의해 형성되며, 단일 마그마 주입으로 수개월 만에, 여러 마그마 펄스가 쌓여 수백 또는 수천 년에 걸쳐 형성되기도 한다. 침식으로 인해 중심 봉우리를 중심으로 언덕이나 산이 형성될 수 있으며, 뉴멕시코의 오르티즈 반암 벨트, 헨리 산맥, 콜로라도 고원 등지에서 발견된다. 달과 화성에서도 라콜리스로 추정되는 지형이 확인되었다.
2. 정의 및 특징
라콜리스는 마그마가 지각을 뚫고 위로 올라오다가 지표면에 도달하기 전에 냉각되어 굳으면서 형성되는 일종의 화성암 관입이다. 돔 모양의 윗면과 평평한 밑면을 가져 다른 화성암 관입과 구별된다. 아래쪽에서 연결된 통로로 공급되는 것으로 추정되지만, 이는 거의 노출되지 않는다. 모암이 화산암일 경우, 라콜리스를 크립토돔이라고 한다.
라콜리스는 지각의 비교적 얕은 깊이에서만 형성되며, 일반적으로 중간 조성 마그마에서 형성되지만, 실리카가 적은 현무암에서 실리카가 풍부한 유문암에 이르기까지 모든 조성의 라콜리스가 알려져 있다.
3. 형성과정
라콜리스는 마그마가 지각을 뚫고 올라오다가 지표면에 도달하기 전에 냉각되어 굳으면서 형성되는 화성암 관입의 일종이다. 돔 모양의 윗면과 평평한 밑면을 가지는 것이 특징이며, 아래쪽에서 연결된 통로로 공급되는 것으로 추정되지만, 이는 거의 드러나지 않는다. 모암이 화산암일 경우, 라콜리스를 크립토돔이라고 부른다. 라콜리스는 지각의 비교적 얕은 깊이에서 형성되며, 일반적으로 중간 조성 마그마에서 형성되지만, 실리카가 적은 현무암에서 실리카가 풍부한 유문암에 이르기까지 모든 조성의 라콜리스가 알려져 있다.
라콜리스는 초기 판상 관입이 퇴적암 층 사이에 주입된 후, 관입의 크기가 임계 반경을 초과하면서 덮고 있는 지층을 들어올려 돔을 형성하며 생성된다. 관입의 크기가 제한적이면 암상이 형성되는데, 이때 관입 위아래의 지층은 서로 평행하게 유지되고 관입은 판상으로 유지된다. 관입 반경이 임계 반경을 초과하는 경우에만 덮고 있는 지층을 들어올리고 돔을 형성하기 시작한다.
1877년, 미국의 유타주 헨리 산맥에서 그로브 칼 길버트는 암상은 항상 면적이 1km2 미만인 반면, 라콜리스는 항상 면적이 1제곱킬로미터 이상임을 발견했다. 이를 통해 길버트는 암상이 라콜리스의 선구자라고 결론 내렸다. 라콜리스는 마그마의 압력이 덮고 있는 지층을 위로 밀어 올릴 만큼 충분히 커졌을 때 암상에서 형성된다. 길버트는 또한 더 큰 라콜리스가 더 깊은 깊이에서 형성된다는 것을 밝혀냈다. 라콜리스와 암상은 모두 관입의 대부분이 모암 지층을 가로지르지 않고 지층 사이에 관입하기 때문에 조화 관입으로 분류된다.
최근 연구에 따르면 암상과 라콜리스는 모두 쐐기 모양이 아닌 둔한 모서리를 가지며, 헨리 산맥의 암상은 일반적으로 두께가 10m이고 라콜리스는 두께가 200m에 달한다. 라콜리스의 주변부는 매끄러울 수 있지만, 지층을 따라 밀어내는 마그마의 레일리-테일러 불안정성과 일치하는 손가락 모양의 돌출부를 가질 수도 있다. 손가락 모양 라콜리스의 예는 미국 몬태나주의 숀킨 사그 라콜리스이다. 암상에서 라콜리스로의 전환에 대한 임계 반경은 마그마의 점성뿐만 아니라 모암의 강도에 의해 영향을 받는다. 라콜리스는 두께가 더 커서 냉각 속도가 느려지기 때문에 암상보다 일반적으로 입자가 더 거칠다.
라콜리스의 성장은 단일 마그마 주입과 관련하여 몇 개월에서, 여러 마그마 펄스가 서로 위에 암상을 쌓고 호스트 암석을 점진적으로 변형시켜 수백 또는 수천 년이 걸릴 수도 있다. 시간이 지나면서 침식은 중심 봉우리를 중심으로 작은 언덕과 심지어 산을 형성할 수 있는데, 이는 관입 암석이 일반적으로 모암보다 풍화에 더 강하기 때문이다.
3.1. 라콜리스의 형태 공식
라콜리스 모양에 대한 현대적인 공식은 다음과 같다.
:
여기서 는 라콜리스 지붕의 높이, 는 중력 가속도, 는 모암의 탄성 계수, 은 라콜리스 중심으로부터의 수평 거리, 는 라콜리스의 외부 반경이다.
4. 침식
시간이 지나면서 침식은 중심 봉우리를 중심으로 작은 언덕과 심지어 산을 형성할 수 있는데, 이는 관입 암석이 일반적으로 모암보다 풍화에 더 강하기 때문이다. 라콜리스가 돔 형태로 지층을 밀어 올렸기 때문에 지역적인 지형 기복이 증가하고 침식이 가속화되어, 덮고 있는 지층이 침식되면서 관입된 암석이 노출된다.
5. 어원
'라콜리스'라는 용어는 1875년경 길버트가 유타주의 헨리 산맥에서 섬록암의 관입을 연구한 후 처음 laccolite로 사용했다. laccolith는 그리스어 lákko(s) ('연못')와 -lith ('돌')에서 파생되었다.
6. 형성 위치
라콜리스는 비교적 얕은 깊이에서 형성되는 경향이 있으며, 섬록암, 화강섬록암, 화강암으로 결정화되는 마그마와 같이 점성이 높은 마그마에 의해 형성되는 경우가 많다. 판상 관입은 주변 암석에서 최소 응력 방향에 수직으로 형성되는 경향이 있다. 따라서 라콜리스는 지각이 압축되고 최소 응력 방향이 수직인 지역의 특징이며, 지각이 인장 상태에 있는 지역은 최소 응력 방향이 수평이므로 암맥이 형성될 가능성이 더 높다. 예를 들어, 뉴멕시코의 오르티즈 반암 벨트에 있는 라콜리스는 3,300만 년에서 3,600만 년 전 이 지역의 라라미드 조산운동 압축 동안 형성되었을 가능성이 높다. 라라미드 압축이 나중에 인장으로 대체되었을 때, 암상 및 라콜리스의 관입은 암맥의 관입으로 대체되었다. 관입 시기를 측정하여 압축이 인장으로 대체된 지질학적 시간을 결정하는 데 도움이 되었다.
7. 예시
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| 위치 | 설명 |
|---|---|
| 헨리 산맥, 라 살 산맥, 아바호 산맥 (미국 콜로라도 고원) | |
| 토레스 델 파이네 (파타고니아) | 162,000 ± 11,000년 동안 수평적인 화강암 및 현무암질 마그마 관입에 의해 점진적으로 형성되었다. |
| 바버 힐 (미국 버몬트주 샬럿) | 사이나이트 스톡 라콜리스, 화산 트라키테 암맥, 몰리브덴이 관찰된다. |
| 솔리타리오 (미국 빅 벤드 랜치 주립공원) | 와치타 조산대가 가장 남서쪽으로 보이는 곳이다. |
| 파인 밸리 산 (미국 유타주 세인트 조지 인근 파인 밸리 산맥 황야 지역) | |
| 엘바 섬 (이탈리아) | "크리스마스 트리" 라콜리스 시스템을 형성한다. |
| 데블스 타워 (와이오밍주), 니들 록 (콜로라도주) | 화산 경부로 생각되었으나, 추가 연구를 통해 침식된 라콜리스임이 밝혀졌다. |
| 프로스펙트 돌러라이트 관입 (오스트레일리아 시드니) | |
| 몬태나 | 상부 지층 침식으로 노출된 라콜리스 |
| 노치 피크 (미국 유타주) | 분홍색 몬조나이트 라콜리스 |
| 비토샤 (불가리아 소피아) | 침식된 상부의 라콜리스 |