화강암

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1. 개요

화강암은 라틴어 'granum'(곡물)에서 유래된 말로, 거친 입자 구조를 가진 심성암을 의미한다. 석영, 장석, 흑운모, 백운모 등을 주요 구성 광물로 하며, 광물 조성과 입자 크기에 따라 다양한 종류로 분류된다. 화강암은 대륙 지각에 널리 분포하며, 건축 자재, 조각, 토목 공학, 컬링 스톤 등 다방면으로 활용된다. 특히 한국에서는 중생대에 형성된 화강암이 전국적으로 분포하며, 건축, 도시 발달, 그리고 마사토와 같은 지형 형성에 영향을 미친다.

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화강암
기본 정보
사장석, 석영, 흑운모 및/또는 각섬석을 포함하는 화강암
유형	화성암
구성 성분	칼륨 장석, 사장석, 석영
부차적 구성 성분	백운모, 흑운모, 각섬석 유형의 각섬석
분류	규장질
명칭
영어	granite
한자	花崗岩
읽기	御影石(みかげいし)
암석학
주요 구성 광물	석영 칼륨 장석 사장석 흑운모 백운모 보통각섬석

2. 명칭

화강암은 밝은 색의 거친 입자를 가진 화성암으로, 광물 조성에 따라 주로 흰색, 분홍색, 회색을 띤다.^[2] 지하 깊은 곳에서 생성된 심성암 중 하나로, 유리질을 포함하지 않고 전체가 미세한 결정의 집합체이며 유동 구조가 보이지 않는다. 석영과 장석을 주성분으로 하며, 흑운모와 같은 유색광물을 약 10% 정도 포함하여 전체적으로 밝은 색을 띤다.^[68] 나트륨과 칼륨의 함량이 적은 비알칼리암이다.^[69] 화강암은 암석학과 석재 양쪽 모두에서 사용되는 명칭이다.

2. 1. 어원

"화강암"이라는 단어는 거친 입자 구조를 가진 완전히 결정질인 암석을 가리키는 라틴어 ''granum''(곡물)에서 유래했다.^[1] 영어 명칭 granite^영어의 어원도 라틴어로 씨앗이나 곡물을 의미하는 granum^la이다. 수 mm 지름의 결정이 모여서 형성된 거친 반점 모양의 조직을 가지고 있기 때문에 이렇게 명명되었다.

2. 2. 한국어 명칭

"화강암(花崗巖)"이라는 명칭은 19세기 중반 영어 명칭 granite에 대응되어 사용되기 시작했다. 일본어 명칭인 "花崗岩(카코우간)"은 17세기에서 19세기경에 만들어진 것으로 추정된다.
미석(御影石)이라고도 불리는데, 이는 고베시 미카게(御影) 지역에서 유래되었다. 록코산 남쪽 기슭에서 채석된 화강암이 미카게 항구를 통해 일본 각지로 운송되면서 널리 알려지게 되었다.

3. 종류

일반적으로 화강암에는 소량의 사장석이 나타나며 사장석이 없는 경우에는 알칼리 화강암이라고 한다. 사장석 함량이 많은 화강암은 화강섬록암이라고 부른다. 정장석의 함량이 사장석과 석영을 합한 양과 같은 경우에는 석영몬조나이트(quartzmonzonite)라고 한다. 흑운모와 백운모가 함께 발견되는 화강암은 바이너리화강암(binary granite)이라고 한다.

"화강암"이라는 단어는 거친 입자 구조를 가진 완전히 결정질인 암석을 가리키는 라틴어 ''granum''(곡물)에서 유래했다.^[1] 화강암질 암석은 주로 장석, 석영, 운모, 각섬석 광물로 구성되며, 이들은 장석과 석영이 서로 맞물린, 다소 등립상의 기질을 형성하고, 더 어두운 색의 흑운모 운모와 각섬석(종종 각섬석)이 밝은 색의 광물들 사이에 산재해 있다.

화강암의 알칼리 장석은 일반적으로 정장석 또는 미사장석이며, 종종 페르사이트이다. 사장석은 일반적으로 나트륨이 풍부한 올리고클레이스이다.

화강암질 암석은 QAPF 도표에 따라 분류되며, 석영, 알칼리 장석(정장석, 사장석, 미사장석), 사장석의 백분율에 따라 A-Q-P 도표의 절반에 따라 명명된다. 진정한 화강암(현대 암석학적 관례)은 부피 기준으로 20%~60%의 석영을 포함하며, 총 장석의 35%~90%는 알칼리 장석이다.

진정한 화강암은 총 장석 중 알칼리 장석의 백분율에 따라 더 세분화된다.

화강암은 지하 깊은 곳에서 생성된 심성암 중 다음 두 가지 조건을 만족하는 암석을 말한다.

흑운모와 같은 유색광물을 약 10% 정도 포함하지만, 주성분이 석영과 장석이며 전체적으로 밝은 색을 띤다.^[68]
성분 중 나트륨과 칼륨의 함량이 적은 비알칼리암이다.^[69]

화강암은 대륙이나 섬호와 같은 육지를 구성하는 암석으로 매우 일반적이며, 여러 지역에서 발견된다.

일본어 "花崗岩(카코우간)"이라는 명칭은 19세기 중반에 영어 명칭 granite에 대응되었다. 영어 명칭 granite는 암석학과 석재 양쪽 모두에서 사용된다.

3. 1. 광물 조성에 따른 분류

화강암은 주로 석영, 장석(정장석, 사장석), 운모(흑운모, 백운모), 각섬석 등의 광물로 구성된다.^[2] 부성분 광물로는 자철석, 석류석, 지르콘, 인회석 등이 있으며, 드물게 휘석을 포함하기도 한다. 화강암은 함유된 광물의 종류와 비율에 따라 다음과 같이 분류된다.

흑운모 화강암(biotite granite^영어): 흑운모, 석영, 정장석 또는 미사장석, 사장석으로 구성된다. 정장석이 분해되어 고령석화되면 분홍색을 띠는데, 이를 '''분홍색 화강암'''이라고 한다.
복운모 화강암(two mica granite^영어): 흑운모와 백운모를 모두 포함하는 화강암으로, 칼륨이 풍부하고 사장석이 적은 경우가 많다.^[7]^[8]
각섬석-흑운모 화강암(hornblende biotite granite^영어): 각섬석, 흑운모, 석영, 정장석 또는 미사장석, 사장석으로 구성된다.

화강암은 알칼리 장석과 사장석의 비율에 따라서도 분류할 수 있다.

섬장화강암: 장석의 65%~90%가 알칼리 장석인 화강암이다.^[5]^[6]
몬조화강암: 장석의 35%~65%가 알칼리 장석인 화강암이다.^[5]^[6]

또한, 화강암은 장석을 형성할 수 있는 금속의 비율에 따라 다음과 같이 분류할 수도 있다.

정상(금속성) 화강암: 거의 모든 알루미늄과 알칼리 금속(나트륨, 칼륨)이 장석으로 결합되는 조성 (산화칼륨|K₂O^한국어 + 산화나트륨|Na₂O^한국어 + 산화칼슘|CaO^한국어 > 산화알루미늄|Al₂O₃^한국어 > K₂O + Na₂O)을 가진다.
과알칼리성 화강암: 장석으로 모든 알칼리 산화물과 결합할 수 있을 만큼 충분한 알루미늄이 없는 경우 (Al₂O₃ < K₂O + Na₂O)이며, 람베카이트와 같은 특이한 나트륨 각섬석을 포함한다.
과알루미늄성 화강암: 장석에 포함될 수 있는 것보다 초과하는 알루미늄이 있는 경우 (Al₂O₃ > CaO + K₂O + Na₂O)이며, 백운모와 같은 알루미늄이 풍부한 광물을 포함한다.^[9]

3. 2. 입자 크기에 따른 분류

화강암은 입자 크기에 따라 세립, 중립, 조립 등으로 구분된다. 일반적으로 화강암 내 광물 결정의 크기는 수 mm 정도이며, 크더라도 수 cm를 넘지 않는다. 하지만 그 이상의 크기를 가진 결정을 포함하는 경우도 있는데, 이를 거정화강암(화강암 페그마타이트^[70])이라고 부른다.

거정화강암은 마그마가 천천히 냉각되는 과정에서 마지막까지 남은 부분에서 생성되며, 미량만 석출되는 희귀 광물을 포함하는 경우가 많다.^[71] 또한 큰 광물 입자 사이에 공동이 존재하기도 하며, 이 안에는 수정(석영 결정), 형석, 토파즈, 전기석(투르말린), 석류석 등의 결정이 포함될 수 있다.

암석 이름 앞에 "세립"(fine-grained^영어), "중립"(medium-grained^영어), "조립"(coarse-grained^영어), "반상"(porphyritic^영어) 등을 붙여 입자 크기에 따른 구분을 나타내기도 한다.

3. 3. 알파벳 분류 체계

Chappell & White 분류 체계는 화강암을 I형(화성암 기원), S형(퇴적암 기원) 화강암으로 나누기 위해 처음 제안되었다.^[21] 두 유형 모두 변성 화성암 또는 변성 퇴적암과 같은 지각암의 부분 용융에 의해 생성된다. 이후 M형, A형, H형이 추가되었다.

I형 화강암은 나트륨과 칼슘 함량이 높고, 0.708 미만의 스트론튬 동위원소 비율(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)을 가진다. ⁸⁷Sr은 ⁸⁷Rb의 방사성 붕괴로 생성되는데, 루비듐은 맨틀보다 지각에 더 많기 때문에 낮은 비율은 맨틀 기원임을 나타낸다. 나트륨과 칼슘 함량이 높아 흑운모보다는 각섬석 결정이 잘 만들어진다. I형 화강암은 포르피리 동광상으로 유명하다. I형 화강암은 조산성(산맥 형성과 관련됨)이며, 일반적으로 준알칼리성이다.

S형 화강암은 나트륨이 부족하고 알루미늄이 풍부하다. 따라서 각섬석 대신 흑운모, 백운모와 같은 운모를 포함한다. 스트론튬 동위원소 비율은 보통 0.708보다 크며, 이는 지각 기원임을 뜻한다. 또한 변성된 퇴적암의 포획암을 흔히 포함하며, 주석 광석을 함유하기도 한다. S형 화강암의 마그마는 수분이 풍부하며, 낮은 압력에서 마그마에서 물이 방출되면서 쉽게 굳기 때문에 I형 화강암 마그마보다 표면에 도달하는 경우가 적다. 따라서 I형 화강암은 화산암(류석)으로 더 흔하게 나타난다. S형 화강암은 조산성이지만 준알칼리성에서 강알칼리성까지 다양하다.

I형과 S형 화강암 모두 조산성이지만, I형 화강암은 수렴 경계에 더 가까이 분포한다. 이는 경계에서 더 멀리 떨어진 두꺼운 지각 때문에 지각 용융이 더 많이 발생하기 때문이다.

A형 화강암은 칼슘과 마그네슘이 적고, 실리콘과 칼륨이 특히 많으며,^[22] 높은 장석 성분 양이온(작은 반지름과 높은 전하를 띤 양이온, 예: 지르코늄, 나이오븀, 탄탈륨, 희토류 원소) 함량이 높은 독특한 광물 및 지구화학적 특징을 보인다. A형 화강암은 조산성이 아니며, 핫스팟과 대륙 열곡 위에서 형성되고, 준알칼리성에서 약알칼리성이며 철이 풍부하다. 이러한 화강암은 높은 온도에서 하부 대륙 지각의 각섬암과 같은 내화성 암석이 부분 용융되어 생성된다. 이는 각섬암상 잔류암에서 수화된 장석질 용융체가 많이 추출되기 때문이다. A형 화강암은 남극 로열 소사이어티 산맥의 코에틀리츠 빙하 알칼리성 지대에서 발견된다.^[24] 옐로스톤 칼데라의 류석은 A형 화강암의 화산 등가물이다.^[25]

M형 화강암은 나중에 결정화된 마픽 마그마, 즉 맨틀에서 유래된 화강암을 포함하기 위해 제안되었다.^[26] 현무암질 용융체의 분별 결정화는 소량의 화강암을 생성할 수 있으며, 이는 때때로 섬호에서 발견되지만,^[27] 이러한 화강암은 다량의 현무암질 암석과 함께 존재해야 한다.

H형 화강암은 혼성 화강암에 대해 제안되었는데, 이는 M형과 S형처럼 서로 다른 기원의 마픽, 장석질 물질이 혼합되어 형성되는 것으로 가정되었다.^[28] 그러나 마픽 마그마와 장석질 마그마 사이의 점성 차이가 커서 이 과정은 자연에서 일어나기 어렵다.

4. 물리적/화학적 성질

일반적인 화강암의 모스 경도는 장석과 석영의 함량에 따라 5.5에서 7 사이이다. 평균 밀도는 2.65g/cm3에서 2.75g/cm3 사이이며,^[10] 평균값은 2.75g/cm3이다. 압축 강도는 일반적으로 200 MPa를 넘는다.^[11] STP 근처에서의 점도는 3–6·10²⁰ Pa·s이다.^[11]

대기압에서 건조한 화강암의 용융 온도는 이다.^[12] 물이 존재하면 용융 온도가 크게 낮아져 수백 메가파스칼의 압력에서 650 °C까지 낮아진다.^[13]

화강암은 전반적으로 일차 투수성이 낮지만, 균열이 존재하는 경우 균열을 통한 이차 투수성이 강하다.

4. 1. 화학 성분

세계 여러 나라의 화강암 성분별 평균 비중을 2485개의 분석을 기초하여 내림차순으로 나타내면 다음과 같다.^[79]

성분	함량(%)
SiO₂	72.04
Al₂O₃	14.42
K₂O	4.12
Na₂O	3.69
CaO	1.82
FeO	1.68
Fe₂O₃	1.22
MgO	0.71
TiO₂	0.30
P₂O₅	0.12
MnO	0.05

일본 산업기술종합연구소(産業技術総合研究所)의 암석 표준 시료 중 하나인 JG-2(기후현(岐阜県) 히루카와촌(蛭川村)의 나에기 화강암(苗木花崗岩))의 조성은 다음과 같다(단위는 중량%).^[73]

JG-2의 화학 조성
성분	함량(%)
SiO₂	76.83
TiO₂	0.044
Al₂O₃	12.47
Fe₂O₃	0.33
FeO	0.57
MnO	0.016
MgO	0.037
CaO	0.70
Na₂O	3.54
K₂O	4.71
P₂O₅	0.002
H₂O+	0.33
H₂O−	0.12

5. 산출 및 분포

화강암은 작게는 100 km² 이하의 암주와 비슷한 덩어리로 나타나지만, 크게는 조산대에서 저반 형태로 산출된다. 화강암 성분의 암맥인 애플라이트가 화강암 관입체 주변에 나타나기도 하며, 어떤 곳에서는 페그마타이트라고 하는 광물의 크기가 매우 굵은 부분이 나타나기도 한다. 화강암은 대륙 지각에 널리 분포하며, 특히 선캄브리아기에 많이 관입되었다. 대륙 표면을 얇게 덮고 있는 퇴적암층 아래의 기반암을 이루는 가장 흔한 암석이기도 하다.

화강암의 노두는 토르, 화강암 돔, 보른하르트 또는 둥근 매시프를 형성하는 경향이 있으며, 때로는 변성대나 호른펠스에 의해 형성된 구릉으로 둘러싸인 원형의 분지에서 발견되기도 한다.

5. 1. 한국의 화강암

한국에는 중생대 쥐라기 대보 조산운동과 백악기 불국사 조산운동 때 관입한 화강암이 전국적으로 분포한다. 화강암은 맑은 지하수의 수원이 되기 때문에 서울, 부산, 대구, 전주 등 화강암 주변에 도시가 많이 발달하였다. 화강암을 구성하는 광물들은 철과 마그네슘을 제외한 대부분의 금속 원소를 잘 포함하지 않기 때문에, 화강암체가 식고 나면 남은 금속 성분이 화강암체 바깥에 집중된다. 최근에는 울릉도에서 세계 최연소 화강암이 발견되었다는 보고가 있다.^[80] 화강암 주변에는 영월군의 상동광산과 같이 스카른 광상이 발달하기도 한다. 경산시에는 석영몬조나이트가 발달한다.

6. 기원

화강암의 기원에 관해서는 마그마설과 화강암화작용설, 두 가지 학설이 있었다. 마그마설은 마그마가 굳어서 화강암이 되었다는 설이고, 화강암화작용설은 기존의 암석이 변성작용을 받아 화강암이 되었다는 설이다. 과거에는 두 학설이 대립했지만, 1960년대 이후 여러 실험적 연구를 통해 화강암은 마그마 기원이라는 것이 밝혀지면서 현재는 마그마설이 일반적으로 받아들여지고 있다. 다만, 지각 깊은 곳에서는 변성작용과 지각 용융의 구분이 모호한 경우도 존재한다.

마그마설 (화성암설): 현무암질 마그마가 결정분화작용을 통해 류문암질 마그마로 변하거나, 현무암질 마그마가 주변 암석을 용융시켜 류문암질 마그마를 형성하고, 이 마그마가 천천히 식어 화강암이 된다는 설이다.
화강암화작용설 (변성암설): 사암이나 이암 같은 퇴적암이 지하 깊은 곳에서 높은 온도와 압력을 받아 액체 상태를 거치지 않고 화강암이 된다는 설이다.

6. 1. 마그마 기원

화강암의 마그마 기원에 대해서는 마그마설과 화강암화설 두 가지가 있다. 마그마설은 화강암이 마그마의 부분 결정에 의해 생성된다고 보는 반면, 화강암화설은 심한 변성작용을 받는 곳에서 화강암이 생성된다고 주장한다. 두 가지 설 모두 각각의 증거를 가지고 있으며, 실제로는 두 작용이 동시에 일어나는 것으로 보인다. 변성작용이 심해져 화강암의 녹는점에 이르면 암석이 녹아 액체 상태의 마그마가 되고, 이것이 다시 굳어 화강암이 된다.^[19]

페르식질 마그마는 현무암질 마그마와 달리 맨틀 암석의 감압이 아니라 지각 하부 암석에 열이나 수증기가 추가되어 형성되는 것으로 알려져 있다.^[19] 해양 지각이 대륙 지각 아래로 섭입하는 판의 수렴 경계에서 발견되는 일부 화강암은 해양판과 함께 섭입된 혼성암 퇴적물에서 형성되었다는 주장도 있다. 이 경우 용융된 퇴적물은 실리카 함량이 중간 정도인 마그마를 생성하고, 상부 지각을 통과하면서 실리카가 더욱 풍부해진다.^[19]

초기 분별 결정 작용은 마그마에서 마그네슘과 크롬을 줄이고 철, 나트륨, 칼륨, 알루미늄, 실리콘을 풍부하게 한다.^[20] 추가적인 분별 작용은 철, 칼슘, 티타늄 함량을 감소시킨다. 이는 화강암에 알칼리 장석과 석영이 많이 포함된 이유를 설명해준다.

현무암질 마그마에서 분별 결정 작용만으로도 화강암질 마그마가 생성될 수 있지만, 그 양은 적다.^[20] 대륙 호 환경에서는 화강암이 가장 흔한 심성암이며, 대규모 관입암체를 형성한다. 현무암질 마그마가 화강암으로 분화되는 과정에는 현무암질 마그마의 하부 지각 주입 후 분화, 현무암질 마그마 저반에 의한 하부 지각 가열 등 두 가지가 있다. 이 두 과정은 서로 다른 종류의 화강암을 생성하는데, 이는 S형(저반에 의해 생성)과 I형(주입 및 분화에 의해 생성) 화강암으로 구분된다.^[20]

화강암의 구성과 기원은 모암에 대한 암석학적 증거를 남긴다. 변성퇴적암에서 유래된 화강암은 알칼리 장석이 더 많고, 변성화성암에서 유래된 화강암은 사장석이 더 풍부하다. 이러한 근거를 바탕으로 Chappell & White 분류 체계는 화강암을 I형(화성암 기원)과 S형(퇴적암 기원)으로 나누었다.^[21]

I형 화강암: 나트륨과 칼슘 함량이 높고, 스트론튬 동위원소 비율(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)이 0.708 미만으로 낮아 맨틀 기원을 시사한다. 각섬석 결정화를 선호하며, 포르피리 동광상으로 유명하다. 조산성이며 준알칼리성이다.^[21]

S형 화강암: 나트륨이 부족하고 알루미늄이 풍부하여 흑운모와 백운모 같은 운모를 포함한다. 스트론튬 동위원소 비율은 0.708보다 커 지각 기원을 나타낸다. 변성된 퇴적암의 포획암을 흔히 포함하며, 주석 광석을 함유한다. 조산성이지만 준알칼리성에서 강알칼리성까지 다양하다.^[21]

I형과 S형 화강암 모두 조산성이지만, I형 화강암은 수렴 경계에 더 가까이 분포한다. 이는 경계에서 멀리 떨어진 두꺼운 지각에서 지각 용융이 더 많이 발생하기 때문이다.^[21]

A형 화강암은 칼륨과 실리콘이 높고,^[22] 높은 장석 성분 양이온 함량을 가지는 독특한 광물학적, 지구화학적 특징을 보인다. 조산성이 아니며 핫스팟과 대륙 열곡 위에서 형성되고, 준알칼리성에서 약알칼리성이며 철이 풍부하다.^[23]

M형 화강암은 맨틀에서 유래된 마픽 마그마가 결정화된 화강암을 포함한다.^[26] 현무암질 용융체의 분별 결정화는 소량의 화강암을 생성할 수 있지만,^[27] 다량의 현무암질 암석과 함께 존재해야 한다.^[27]

6. 2. 화강암화작용 (변성암설)

화강암화작용은 과거에 주장되었던 학설로, 사암이나 이암 등의 퇴적암이 지하 깊은 곳에서 높은 온도와 압력에 의한 변성작용을 받아 액체 상태를 거치지 않고 화강암이 생성된다는 설이다.^[29] 이 학설에 따르면, 유체가 칼륨과 같은 원소를 가져오고 칼슘과 같은 다른 원소들을 제거하여 변성암을 화강암으로 변화시킨다. 이는 이동하는 전면(front)을 가로질러 발생하는 것으로 여겨졌다.

그러나 1960년대까지의 실험 연구를 통해 화강암이 마그마 기원임이 밝혀졌다.^[29] 화강암의 광물학적 및 화학적 특징은 결정-액체 상관계(crystal-liquid phase relations)로만 설명할 수 있으며, 이는 마그마를 이동시킬 수 있을 만큼 충분한 용융이 있었음을 보여준다.

하지만 충분히 깊은 지각 수준에서는 변성작용과 지각 용융 자체의 구분이 모호해진다. 액체 마그마의 결정화 조건은 고품위 변성작용의 조건과 매우 유사하여 암석은 종종 매우 유사한 모습을 보인다.^[29] 이러한 조건 하에서, 칼륨과 규소와 같은 용융 이동성 원소를 용융체로 추출하지만 칼슘과 철과 같은 다른 원소는 그라눌라이트 잔류물에 남겨둠으로써 변성암의 부분 용융을 통해 제자리에서 화강암질 용융체가 생성될 수 있다. 이것이 혼성암의 기원일 수 있다.

현재는 화강암화작용설이 일반적으로 받아들여지지 않는다.

7. 풍화

물리적 풍화 작용은 큰 규모로 일어나는데, 이는 침식이나 다른 과정에 의해 상부 물질이 제거될 때 압력이 감소하면서 화강암이 팽창하고 균열이 생기는 박리 절리의 형태로 나타난다.

화강암의 화학적 풍화 작용은 빗물과 토양수에 존재하는 묽은 탄산 및 기타 산에 의해 변질되는 과정인 가수분해를 통해 장석이 변하는 과정에서 발생한다.^[35]^[36] 이 반응에서 칼륨 장석은 카올리나이트를 형성하고 부산물로 용액 속에 칼륨 이온, 중탄산염 및 실리카를 생성한다. 화강암 풍화 작용의 최종 생성물은 그루스이며, 이는 종종 분해된 화강암의 조립질 파편으로 구성된다.

기후 변화는 화강암의 풍화 속도에 영향을 준다. 클레오파트라의 바늘 오벨리스크는 런던으로 옮겨지기 전까지 약 2천 년 동안 원산지의 건조한 기후를 견뎌냈으나, 런던의 습하고 오염된 공기 속에서 200년 만에 붉은 화강암이 심각하게 풍화되었다.^[37]

화강암 위에서의 토양 발달은 암석의 높은 석영 함량과 이용 가능한 염기의 부족을 반영하며, 염기가 부족한 상태는 서늘하고 습한 기후에서 산성화와 포드졸화가 일어나도록 만든다. 풍화에 강한 석영은 많은 모래를 생성하기 때문이다.^[38] 장석 또한 서늘한 기후에서는 풍화 속도가 느리기 때문에 모래가 미세토 성분에서 우세하게 된다. 따뜻하고 습한 지역에서는 장석의 풍화 작용이 가속되어 점토의 비율이 훨씬 높아진다. 세실 토양 계열은 그 결과로 생성되는 알티솔 대토양 군의 대표적인 예이다.^[39]

7. 1. 풍화와 관련된 한국 지형

화강암은 단단하고 치밀하지만, 결정 입자가 크고 광물 종류에 따라 열팽창률이 다르기 때문에 온도 변화가 큰 곳에서는 광물 경계면의 결합이 약해져 균열이 생기기 쉽다. 특히 직사광선에 노출되는 화강암 표면은 쉽게 부서지고 풍화된다. 화강암에 포함된 사장석이나 흑운모는 풍화되기 쉬운 반면, 석영 결정은 풍화에 강하다. 따라서 화강암이 풍화되면 구성 광물의 거친 입자가 남은 채 흩어져 부서지기 쉬운 상태가 되는데, 이렇게 생성된 흰색에서 황토색의 거친 모래를 마사토(摩沙土) 또는 마사라고 한다.

화강암 지대에는 마사가 넓게 분포하고, 강한 강우로 인해 많은 모래가 유출되기 때문에, 일본에서는 화강암 지대의 대부분이 사방 지역으로 지정되어 있다. 마사는 학교 운동장의 깔개 모래 등으로 이용된다. 이 마사가 하천에 의해 바다까지 운반되면, 풍화에 강한 석영을 중심으로 한 모래가 남아 흰 백사장을 형성한다. 예를 들어, 세토내해 연안의 백사청송이나 산음 지방의 사구는 주고쿠 산지의 대량의 화강암이 풍화되어 생성된 것이다.

8. 이용

화강암은 다양한 용도로 활용되는 매우 유용한 암석이다.

주요 현대 화강암 수출국으로는 중국, 인도, 이탈리아, 브라질, 캐나다, 독일, 스웨덴, 스페인 및 미국이 있다.^[49]

고대 로마 제국에서는 화강암을 이집트, 터키, 엘바 섬, 질리오 섬 등에서 채석하여 기념비적 건축에 활용했다.^[56] 3세기경 채석이 중단된 후에는 재활용되기도 했다.

18세기 초까지 서구에서는 화강암을 손 도구로만 가공할 수 있었으나, 알렉산더 맥도널드가 증기 동력 절단 및 연마 도구를 발명하면서 화강암 가공 기술에 큰 발전이 있었다.^[57] 현대에는 컴퓨터 제어, 샌드블라스팅 등의 기술이 활용된다.

군사 공학 분야에서는 핀란드가 겨울 전쟁에서 러시아 탱크의 침입을 막기 위해 만너하임 방어선에 화강암 바위를 설치하기도 했다.^[62]

최근 일본에서 유통되는 화강암질 석재는 푸젠성을 중심으로 한 중화인민공화국산이 많다.

"블랙 그래나이트"로 알려진 돌은 일반적으로 화학 성분이 완전히 다른 반려암이다.^[58]

일본에서는 화강암질 석재를 '''미카게이시'''(御影石)라고 부르기도 한다.^[75]

8. 1. 건축 및 토목

화강암은 건축 및 토목 분야에서 널리 사용되는 재료이다.

화강암 및 관련 대리석 산업은 세계에서 가장 오래된 산업 중 하나로 여겨지며, 기원전 고대 이집트까지 거슬러 올라간다.^[48] 고대 이집트에서는 기둥, 문 상인방, 문지방, 문설주, 벽 및 바닥 베니어 등에 화강암이 사용되었다.^[50] 붉은 피라미드(Red Pyramid)는 기원전 2590년경 고대 이집트에서 건설된 피라미드로, 이집트 피라미드 중 세 번째로 크다. 멘카우라 피라미드(Pyramid of Menkaure)는 기원전 2510년경에 건설된 것으로 추정되며, 석회암과 화강암 블록으로 만들어졌다. 기자의 대피라미드(Great Pyramid of Giza)는 기원전 2580년경에 건설되었으며, 거대한 "붉은 아스완 화강암"(Red Aswan Granite)으로 만들어진 석관을 포함하고 있다.

한국에서는 석굴암이 대표적인 화강암 건축물이다. 774년에 완공된 이 인공 석굴은 전적으로 화강암으로 건설되었다. 석굴암 본존불은 높이 평가받는 불교 미술 작품이며,^[53] 석굴암과 불국사는 1995년 유네스코 세계유산 목록에 등재되었다.^[54]

남인도 촐라 왕조의 라자라자 촐라 1세(Rajaraja Chola I)는 11세기에 인도 탄자브르(Tanjore)에 세계 최초로 전적으로 화강암으로 된 사찰인 브리하데스와라르 사원(Brihadeeswarar Temple)을 건설했다. 1010년에 건설된 이 사원의 거대한 고푸람(gopuram, 사원의 장식된 상부 구조)은 약 81톤의 무게를 가진 것으로 여겨진다.^[55]

현대에 들어 화강암은 건축용 돌, 바닥 타일, 기념물 등 다양한 용도로 사용된다. 스코틀랜드의 애버딘은 주로 현지 화강암으로 건설되어 "화강암 도시"로 알려져 있다.

기술자들은 화강암의 불침투성, 변형 저항성, 우수한 치수 안정성을 활용하여 연마된 화강암 정반을 기준면 설정에 사용한다. 거친 표면의 콘크리트는 무거운 골재 함량을 가지며, 거친 화강암과 비슷한 외관을 가져 화강암 대용으로 사용되기도 한다.

화강암은 강성, 높은 치수 안정성 및 우수한 진동 특성으로 인해 광학 기기, 좌표 측정기, 그리고 매우 높은 정밀도의 CNC 기계의 베이스 또는 구조체 전체로 널리 사용된다.

화강암은 포장 재료로도 사용되는데, 내구성이 뛰어나고 투수성이 있으며 유지 보수가 거의 필요 없기 때문이다.^[63]

일본에서는 치밀하고 단단한 화강암을 석재로 사용해왔다. 토리이나 이정표, 성의 석축, 돌다리 등에 사용되었으며, 삼각점·수준점의 표석에도 사용되었다. 국회의사당의 외장에도 일본산 화강암이 사용되었다.^[74]

다음은 석재로 사용된 화강암 산지와 상품명의 예시이다. 시공 사례와 유적으로서의 비석 소재지도 함께 제시한다.

국가	상품명	시공 사례 및 유적
일본	이나다이시(稲田石)	최고재판소 청사(외벽, 바닥), 제일생명 본사(구관부. 외벽), 도쿄미쓰비시은행 본점(고층부. 외벽), 미쓰비시 빌딩(벽)(이상 도쿄도 지요다구), 도쿄증권거래소(외벽), 일본은행 본점(신관. 외벽), 미쓰이 본관(외벽)(이상 도쿄도 주오구), 향순황후릉(담장, 계단. 도쿄도 하치오지시)
일본	키타기이시(北木石)	메이지생명 본관(외벽. 도쿄도 지요다구), 일본은행 본점(구관. 외벽. 도쿄도 주오구)
일본	에나사비(恵那錆)	긴자 키쵸(바닥. 도쿄도 지요다구), 신타카나와 프린스호텔(폭포부 바닥. 도쿄도 시나가와구)
일본	만세이이시(万成石)	니세이극장, 철강회관(저층부)(이상 도쿄도 지요다구), 긴자 와코(저층부)(도쿄도 주오구), 성교(도쿄도 분쿄구), 메이지신궁 성덕기념회화관(도쿄도 미나토구)
일본	안지이시(庵治石)	오토기시마 등대(男木島灯台), 이삼 노구치 정원미술관(イサム・ノグチ庭園美術館)
대한민국	신북(新北)	농림중앙금고 본점(외벽. 도쿄도 지요다구), 아사쿠사사(바닥. 도쿄도 다이토구), 전차련 다카나와 연수센터(벽. 도쿄도 미나토구), 시나가와 시사이드 포레스트(바닥), 일본신령학연구소(외벽)(이상 도쿄도 시나가와구)
대한민국	포석(抱石)	郵船빌딩(벽. 도쿄도 지요다구), 캐나다대사관(외벽. 도쿄도 미나토구), 아키가와 시민홀(외벽. 도쿄도 아키가와시)
대한민국	운천(雲川)	전신련 빌딩(벽, 바닥. 도쿄도 주오구), 스기나미구립사회교육센터(벽. 도쿄도 스기나미구)

8. 2. 조각 및 예술

화강암은 특유의 단단함과 내구성 덕분에 묘비, 기념비, 조각 작품 등 다양한 예술 분야에서 널리 사용된다. 특히 손으로 조각하기 어려운 재료임에도 불구하고, 18세기 초 알렉산더 맥도널드가 증기 동력 절단 및 연마 도구를 발명하면서 화강암 조각 기술에 큰 발전이 있었다.^[57] 현대에는 컴퓨터 제어 기술과 샌드블라스팅 기법을 활용하여 정교한 작품 제작이 가능해졌다.

한국에서는 중생대 쥐라기 대보 조산운동과 백악기 불국사 조산운동을 통해 전국적으로 화강암이 널리 분포하게 되었다. 이러한 지질학적 특성은 한국의 전통 석조 예술 발전에 큰 영향을 미쳤다. 대표적인 예로, 석굴암은 774년에 화강암으로 만들어진 인공 석굴로, 주불상을 비롯한 뛰어난 불교 미술 작품을 포함하고 있으며, 1995년 유네스코 세계유산으로 등재되었다.^[53]^[54]

일본에서는 화강암을 '미카게이시(御影石)'라고 부르기도 하는데, 이는 고베시 미카게 지역에서 유래한 것이다.^[75] 록코산 남쪽 기슭에서 채석된 화강암은 미카게 항구를 통해 일본 각지로 운송되었으며, 중세부터 근대에 걸쳐 성벽, 돌기둥 등 다양한 건축물에 사용되었다.^[75]^[76] 록코산의 화강암은 '혼미카게(本御影)'라고 불리며, 다른 지역에서 채굴된 유사한 석재도 '미카게이시'라고 불리게 되었다.^[77]^[78]

8. 3. 기타 용도

컬링 스톤은 전통적으로 스코틀랜드 에일사 크레이그(Ailsa Craig) 화강암으로 만들어졌다. 최초의 컬링 스톤은 1750년대에 만들어졌으며, 에일사 크레이그 화강암은 희귀하여 최고급 스톤은 1500USD에 달할 수 있다.^[64] 오늘날 사용되는 컬링 스톤의 60~70%가 에일사 크레이그 화강암으로 만들어진다.^[64]

사장석은 풍화 작용에 따라 점토질의 카올리나이트로 변한다. 순도가 높은 카올리나이트는 도자기의 원료인 고령토로 사용된다. 따라서 도자기로 유명한 지역은 화강암이 지표에 드러나 있는 지역 주변에 위치하는 경우가 많다. 예를 들어, 일본 세토나 시가라키가 대표적인 예이다.

9. 암벽 등반

화강암은 가파른 경사, 견고함, 균열 시스템, 마찰력 때문에 등반가들이 가장 선호하는 암석 중 하나이다.^[65] 화강암 등반으로 유명한 지역으로는 요세미티 계곡, 부가부스, 몽블랑 산군( 드뤼 암봉, 무른 산맥, 아다멜로-프레사넬라 알프스, 미디 암봉, 그랑 조라스 등), 브레갈리아, 코르시카, 카라코람 산맥 (특히 트랑고 타워스), 피츠로이 산군, 파타고니아, 바핀 섬, 오가와야마, 콘월 해안, 케언고름스 산맥, 브라질 리우데자네이루의 슈거로프 산, 캐나다 브리티시컬럼비아주의 스타와머스 치프 등이 있다.

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화강암