화성암

3. 산출 형태

화성암은 산출 형태에 따라 크게 심성암(관입암)과 화산암(분출암)으로 구분된다.^[1] 마그마가 지하 깊은 곳에서 천천히 식으면 심성암이 되고, 지표면 근처나 지표면에서 빠르게 식으면 화산암이 된다.

3. 1. 심성암 (관입암)

3. 2. 화산암 (분출암)

3. 2. 1. 해저 화산 활동

4. 분류

화성암은 산출 형태, 조직, 광물 조성, 화학 조성 등 다양한 기준으로 분류된다. 이러한 분류를 통해 암석의 기원에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있다.

화성암 분류에 사용되는 두 가지 중요한 기준은 광물의 크기와 조성이다. 장석, 석영, 준장석(feldspathoid), 감람석, 휘석, 각섬석, 운모는 거의 모든 화성암의 주요 광물이며, 암석 분류의 기초가 된다. 이 외의 광물은 부성분광물로 간주된다. 매우 드물게 탄산염이나 황산염 광물을 포함하는 화성암도 존재한다.^[8]

단순화된 분류에서는 장석의 종류, 석영의 유무, 철·마그네슘 광물의 존재 여부에 따라 화성암의 종류를 구분한다. 석영을 포함하는 암석은 이산화규소 포화 상태, 준장석을 포함하는 암석은 이산화규소 불포화 상태로 간주된다. 준장석은 석영과 함께 안정적으로 존재할 수 없기 때문이다.^[8]

결정을 눈으로 볼 수 있는 화성암을 '현정질'이라고 하며, 너무 작아서 맨눈으로 볼 수 없는 암석을 '비현정질'이라고 한다. 일반적으로 현정질 암석은 심성암, 비현정질은 화산암에 해당한다. 크고 뚜렷한 광물 결정(반정)이 작은 결정들(석기) 사이에 들어있는 조직은 '반상조직'이라고 한다.^[8]

4. 1. 조직에 따른 분류

4. 2. 광물 조성에 따른 분류

4. 2. 1. 규장질-고철질 분류

• 규장질 암석: 이산화규소 함량이 높다. 석영과 알칼리 장석이나 준장석과 같은 규장질 광물들이 주요 광물이다. 규장질 암석(화강암, 유문암)은 일반적으로 밝은 색을 띠고 밀도가 상대적으로 낮다.
• 고철질 암석: 이산화규소 함량이 상대적으로 낮은 대신 휘석, 감람석 같은 고철질 광물과 칼슘 사장석이 주요 광물이다. 고철질 암석(현무암, 반려암)은 일반적으로 어두운 색이고 상대적으로 높은 밀도를 보인다.
• 초고철질암: 이산화규소의 함량이 매우 낮고, 90% 이상이 고철질 광물로 구성되어 있다. (예: 더나이트)

4. 3. 화학 조성에 따른 분류

• '''산성암''' : 63% 이상의 SiO₂를 포함한다. (화강암, 유문암 등)
• '''중성암''' : 52%~63%의 SiO₂를 포함한다. (안산암, 데이사이트 등)
• '''염기성암''' : 45%~52%의 SiO₂를 포함하며, 일반적으로 철과 마그네슘 함량이 높다. (반려암, 현무암 등)
• '''초염기성암''' : 45% 이하의 SiO₂를 포함한다. (피크라이트, 코마타이트 등)

5. 마그마의 기원

마그마는 암석이 부분적으로 녹아 생성되는 액체 상태의 물질이다. 암석은 압력 감소, 성분 변화(예: 물 추가), 온도 상승 또는 이러한 과정들의 조합에 따라 녹을 수 있다.^[27]

오늘날에는 운석 충돌로 인한 암석 용융은 중요하지 않지만, 지구의 중력집적 과정에서는 광범위한 암석 용융을 초래했다. 초기 지구의 바깥쪽 수백 킬로미터는 마그마의 바다였을 것으로 추정된다. 지난 수억 년 동안의 대형 운석 충돌은 여러 대규모 화성암 지역의 광범위한 현무암 마그마 활동을 일으킨 한 가지 메커니즘으로 제안되었다.

5. 1. 압력 감소

5. 2. 물과 이산화탄소의 영향

5. 3. 온도 상승

6. 마그마의 진화

마그마는 대부분 완전히 녹아있는 상태가 아닌, 결정과 용융체, 그리고 때로는 기포의 혼합물이다. 이들은 밀도가 다르기 때문에 시간이 지나면서 분리되며, 마그마는 진화하게 된다.

마그마가 냉각되면서 광물들은 서로 다른 온도에서 결정화(분별결정작용)된다. 광물이 결정화되면서 남아있는 마그마의 성분은 변화한다. 광물이 마그마로부터 분리되면, 남아있는 마그마는 원래 마그마와는 다른 성분을 가지게 된다. 예를 들어, 반려암질 마그마에서 광물들이 계속 결정화되어 빠져나가면, 남아있는 마그마는 화강암질이 된다. 반려암은 1200 °C 근처에 솔리더스가 있는 반면, 그로부터 유래된 화강암질 마그마는 리퀴더스가 700 °C에 불과하다. 불호정성원소들은 결정화 과정 동안 끝까지 버티다가 마그마의 끝물에 농축되거나, 아니면 최초로 녹아나오는 액체에 집중적으로 고여 페그마타이트질 마그마를 형성한다. 보엔의 반응계열은 마그마의 분별결정작용을 이상화한 것이다.

참조

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