유문암
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1. 개요
유문암은 화산암의 일종으로, 규산염 광물이 풍부하고 고철질 광물 함량이 낮아 밝은 색을 띠는 특징을 가진다. 유문암은 QAPF 다이어그램에서 석영과 알칼리 장석의 함량, 또는 TAS 다이어그램에서 실리카와 총 알칼리 금속 산화물의 함량에 따라 분류된다. 유문암은 마그마의 분별 결정 작용이나 지각 암석의 용융을 통해 생성되며, 수렴 경계를 따라 흔히 발견된다. 흑요석, 송지암, 펄라이트 등이 유문암에 속하며, 과거에는 도구 제작에, 현대에는 연마재, 건축 자재 등으로 사용된다.
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2. 성분 및 특징
유문암은 화산암의 일종으로, 화산 분출구에서 분출되어 표면에서 빠르게 냉각되는 규산염 광물이 풍부한 마그마로 형성된다. 일반적으로 고철질 광물의 함량이 낮아 밝은 색을 띠며, 전형적으로 매우 미세한 입자 (세립질) 또는 유리질이다.[5]
화산암은 석영, 알칼리 장석, 사장석의 총 함량에서 부피의 20%~60%를 차지하고, 알칼리 장석이 총 장석 함량의 35%~90%를 차지할 때 유문암으로 분류된다(QAPF 다이어그램). 장석유사광물은 존재하지 않는다.
2. 1. 광물 조성
유문암의 알칼리 장석은 사니딘 또는 드물게 정장석이다. 아노르토클라아제는 드물다. 이러한 장석 광물은 때때로 반정으로 존재한다. 사장석은 일반적으로 나트륨이 풍부하다 (올리고클레이스 또는 안산암). 크리스토발라이트와 트리디마이트는 때때로 석영과 함께 존재한다. 흑운모, 단사휘석, 파야라이트, 각섬석은 흔한 부속 광물이다.[5]2. 2. 화학 조성
국제지질과학연합(IUGS)은 광물 조성을 기준으로 화산암 분류를 권장하지만, 화산암은 종종 유리질이거나 입자가 너무 미세하여 광물 식별이 실용적이지 않은 경우가 있다. 이럴 때는 실리카와 알칼리 금속 산화물(K2O와 Na2O)의 함량을 기준으로 화학적으로 분류해야 한다. 유문암은 실리카와 총 알칼리 금속 산화물이 높아 TAS 다이어그램의 R 영역에 해당한다.[6][7][8][9]규산 함량이 높고 철과 마그네슘 함량이 낮은 유문암질 마그마는 점성이 매우 높은 용암을 형성한다.[9]
2. 3. 과알칼리 유문암
과알칼리암 유문암(알칼리 금속이 비정상적으로 풍부한 유문암)에는 코멘다이트와 판텔레라이트가 포함된다.[14] 과알칼리성은 용암 형태와 광물학에 상당한 영향을 미쳐, 과알칼리 유문암은 일반적인 칼크-알칼리성 유문암보다 10~30배 더 유동적일 수 있다. 유동성이 증가한 결과로, 소규모 유동 주름, 용암 동굴 및 얇은 암맥을 형성할 수 있다. 과알칼리 유문암은 1200°C 이상의 비교적 높은 온도에서 분출한다. 이들은 이중 분출 순상 화산을 열점과 열곡에서 구성한다(예: 캐나다 브리티시컬럼비아주의 레인보우 산맥, 일가추즈 산맥, 레벨 산).[15]3. 생성 과정
유문암 마그마는 고철질(실리카가 적은) 마그마의 화성 분화, 분별 결정 작용 또는 용융된 지각 암석의 동화 작용(아나텍시스)을 통해 생성될 수 있다. 유사한 판 구조 환경에서 유사한 화학 조성을 가진 안산암, 데이사이트, 유문암의 연관성은 유문암 성분이 얕은 깊이에서 맨틀 유래의 현무암 마그마의 분화에 의해 형성되었음을 시사한다.[10] 다른 경우에는, 유문암이 지각 퇴적암의 용융 생성물인 것으로 보인다.[10] 수증기는 규장질 암석의 용융점을 낮추는 데 중요한 역할을 하며,[10] 일부 유문암 마그마는 7–8 무게 퍼센트만큼 높은 물 함량을 가질 수 있다.[20][21]
3. 1. 페트로제네시스
유문암 마그마는 더 많은 고철질(실리카가 적은) 마그마의 화성 분화를 통해, 분별 결정 작용 또는 용융된 지각 암석의 동화 작용(아나텍시스)을 통해 생성될 수 있다. 유사한 판 구조 환경에서 유사한 화학 조성을 가진 안산암, 데이사이트, 유문암의 연관성은 유문암 성분이 얕은 깊이에서 맨틀 유래의 현무암 마그마의 분화에 의해 형성되었음을 시사한다. 다른 경우에는, 유문암이 지각 퇴적암의 용융 생성물인 것으로 보인다.[10] 수증기는 규장질 암석의 용융점을 낮추는 데 중요한 역할을 하며,[10] 일부 유문암 마그마는 7–8 무게 퍼센트만큼 높은 물 함량을 가질 수 있다.[20][21]실리카 함량이 75~77.8% 인 고실리카 유문암(HSR)은 유문암 내에서 독특한 하위 그룹을 형성한다. HSR은 모든 화성암 중에서 가장 진화된 암석으로, 물로 포화된 화강암 공융점과 매우 유사한 조성을 가지며, 대부분의 비양립 원소가 극도로 농축되어 있다. 그러나 스트론튬, 바륨, 유로퓸이 고갈되어 있다. 이들은 지하에서 화강암의 반복적인 용융 및 응고 생성물로 해석된다. HSR은 일반적으로 대규모 칼데라 분화로 분출한다.[22]
4. 지질학적 분포
유문암은 주로 섭입대와 같은 수렴 경계를 따라 발견되며, 대륙 지각에서 더 흔하게 나타난다. 이는 더 두꺼운 대륙 지각이 상승하는 마그마가 분화하고 지각 암석을 동화할 기회를 더 많이 제공하기 때문이다.[23] 해양 섬에서도 발견되지만 드물다. 화산 해양 섬의 알칼리 마그마는 매우 드물게 과알칼리 유문암까지 분화하지만, 보통 분화는 조면암으로 끝난다.
4. 1. 발생 환경
유문암은 규산 함량이 높고 철과 마그네슘 함량이 낮아 점성이 매우 높은 용암을 형성한다.[9] 이 때문에 유문암은 대부분 폭발적으로 분출하며, 용암류보다는 화산쇄설암 형태로 더 자주 발견된다.[10] 유문암은 각력암, 용암 돔, 화산 플러그, 암맥에서도 나타난다.[11][12][9]유문암은 수렴 경계에서 흔히 발견되는데, 이곳은 해양 지각 일부가 상부 해양 또는 대륙 지각 아래 지구 맨틀로 섭입되는 곳이다. 상부 지각이 대륙 지각일 때 유문암이 더 흔하게 나타난다.[23]
육지에서 멀리 떨어진 섬에서도 유문암이 발견되지만, 해양에서는 드물게 발생한다. 섬록암 마그마는 아이슬란드 같은 화산섬에서 분출하여 유문암까지 분화하기도 하는데, 아이슬란드 화산암의 약 8%가 유문암이다. 그러나 이는 드문 경우이며, 하와이 제도에서는 유문암이 발견되지 않는다.
대규모 현무암과 관련하여 소량의 유문암이 분출되기도 한다.[23]
5. 종류
결정이 성장하기에는 너무 빨리 냉각되어 흑요석과 같은 천연 유리를 형성하거나, 비트리파이어가 되기도 한다.[13] 더 느리게 냉각되면 용암에 미세한 결정이 형성되어 유동 엽리, 구립 구조, 결절 구조, 석포 구조와 같은 질감을 띄게 된다.[5]
과알칼리암 유문암(알칼리 금속이 비정상적으로 풍부한 유문암)에는 코멘다이트와 판텔레라이트가 포함된다.[14] 과알칼리성은 용암 형태와 광물학에 상당한 영향을 미치는데, 과알칼리 유문암은 일반적인 칼크-알칼리성 유문암보다 10~30배 더 유동적일 수 있다. 유동성이 증가하면 소규모 유동 주름, 용암 동굴, 얇은 암맥을 형성할 수 있다. 과알칼리 유문암은 비교적 높은 온도에서 분출한다. 이들은 이중 분출 순상 화산을 열점과 열곡에서 구성한다(예: 캐나다 브리티시컬럼비아주의 레인보우 산맥, 일가추즈 산맥, 레벨 산 ).[15]
5. 1. 흑요석 (Obsidian)
흑요석은 유리질이며 유리 광택이 있는 유문암이다. 결정이 성장하기에는 너무 빨리 냉각되어 형성된 천연 유리 또는 비트리파이어이다.[13]5. 2. 송지암 (Pitchstone)
유문암의 일종으로, 유리질이며 수지 광택이 있는 것을 송지암이라고 한다.[13]5. 3. 진주암 (Perlite)
펄라이트(진주암)는 석기가 유리질이며, 둥근 균열이 다수 있는 유문암을 말한다.[16][17]5. 4. 리소이다이트 (Resoidite)
리소이다이트(Resoidite)는 석기가 잠정질의 규장질이며, 치밀하고 거의 반정을 포함하지 않는 유문암이다.[13]5. 5. 경석 (Pumice)
유문암은 매우 공극이 많은 경석이 될 수 있다.[5]6. 명칭 유래
유문암이라는 이름은 1860년 독일의 여행가이자 지질학자인 페르디난트 폰 리히트호펜[24][25][26]이 그리스어 단어 ''rhýax''(용암류)[27]와 암석 이름 접미사 "-lite"를 결합하여 지질학에 도입하였다.[28]
7. 용도
북아메리카 선사 시대에 유문암은 쪼개서 날카로운 점을 유지하여 창끝과 화살촉 등 도구를 만드는데 사용되었다.[29][30] 흑요석은 일반적으로 유문암 조성으로, 섬세한 수술용 메스로 사용하기 위해 연구되었다.[31][32] 부석 또한 전형적으로 유문암 조성으로, 연마재, 콘크리트,[33] 및 토양 개량제로 중요한 용도를 찾는다.[34]
7. 1. 역사적 용도
북아메리카 선사 시대에 유문암은 현재 펜실베이니아 동부 지역에서 광범위하게 채석되었다. 주요 채석장 중 하나는 애덤스 카운티의 카보 런 유문암 채석장이었다. 유문암은 11,500년 전부터 그곳에서 채굴되었다.[29] 델마바 반도 전역에서 수 톤의 유문암이 거래되었는데,[29] 유문암은 쪼개서 날카로운 점을 유지하여 창끝과 화살촉을 만드는 데 사용되었기 때문이다.[30]흑요석은 일반적으로 유문암 조성이며, 선사 시대부터 도구로 사용되어 왔다.[31] 흑요석 메스는 섬세한 수술에 사용하기 위해 연구되었다.[32] 부석 또한 전형적으로 유문암 조성으로, 연마재, 콘크리트,[33] 및 토양 개량제로 중요한 용도를 찾는다.[34] 유문암 응회암은 고대 로마에서 건축에 광범위하게 사용되었으며[35] 현대 유럽에서도 건축에 사용되어 왔다.[21]
참조
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간행물
'3'
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