현무암

3. 조성

현무암은 겉보기에는 비슷해 보이지만, 화학 성분 분석을 통해 보면 매우 다양한 암석이다. 각 현무암의 생성 환경에 따라 광물 구성은 크게 달라질 수 있으며, 화학 조성에 따라 더 세분화할 수 있다.

3. 1. 광물 조성

• '''알칼리 현무암''': 네펠린이 나타나고, 사방휘석이 없으며 감람석을 가진다. 장석 반정은 라브라도라이트에서 안데신(Ca 30~50%) 사이에 분포한다. 알칼리 현무암의 보통휘석은 쏠레아이트 현무암의 보통휘석보다 티타늄 함량이 높다. 준장석류(류사이트, 네펠린, 소달라이트 등), 금운모, 형석이 석기에 존재할 수 있다.
• '''쏠레아이트 현무암''': 네펠린이 없고 석영이 나타나며, 알칼리 산화물 함량은 알칼리 현무암보다 낮다. 휘석(보통휘석, 사방휘석, 피조나이트)과 칼슘사장석 반정이 흔하다. 감람석 반정이 있을 수 있고, 피조나이트 림을 가지기도 한다. 석기는 석영, 인규석, 크리스토발라이트로 이루어져 있다. 감람석 쏠레이아이트는 보통휘석, 사방휘석, 피조나이트에 더하여 감람석이 풍부하지만, 감람석은 피조나이트 림을 가질 수 있고, 석기에는 존재하지 않는다.

3. 2. 화학 조성

4. 생성 환경

현무암은 대륙과 해양저에서 흔히 발견되는 암석이다. 특히 해양저의 대부분은 현무암으로 이루어져 있으며, 그 위를 퇴적물이 덮고 있다. 현무암은 다음과 같은 다양한 환경에서 생성된다.

• 중앙 해령: 두 해양판이 벌어지는 곳에서 마그마가 솟아올라 새로운 해양판을 형성한다. 이때 생성되는 현무암을 중앙해령현무암(MORB)이라고 한다.
• 섭입대: 해양판과 대륙판 또는 두 해양판이 만나는 곳에서 한 판이 다른 판 아래로 섭입하면서 마그마가 생성된다. 이때 대륙 연변부 현무암 또는 호상열도 현무암이 만들어진다.
• 열점: 판 내부의 뜨거운 맨틀 물질이 상승하는 곳에서 마그마가 생성되어 대양해도 현무암이 형성된다.
• 대륙 열곡: 대륙판이 갈라지는 곳에서 현무암이 생성될 수 있다.
• 홍수 현무암: 맨틀 플룸에 의해 상승한 뜨거운 맨틀이 짧은 시간에 대량의 현무암질 마그마를 분출하여 용암 대지를 형성한다.

• 토레이아이트 현무암: 철이 풍부하고 알칼리 금속과 알루미늄이 부족하다. 해저 현무암, 대형 해양도, 대륙 홍수 현무암 등이 이에 속한다.
• 알칼리 현무암: 알칼리 금속이 풍부하고, 규소가 과포화되지 않은 성분이다. 대륙 리프팅과 열점 화산 작용의 특징을 보인다.
• 고알루미늄 현무암: 17% 이상의 알루미나(Al₂O₃)를 함유하며, 섭입대 위의 화산호에서 주로 발견된다.

5. 형태와 조직

현무암은 어떻게 분출하고 흘렀던 용암이 식어서 만들어졌는지에 따라 그 형태, 구조, 조직이 달라진다. 현무암은 대부분 어두운 회색에서 검은색을 띠며, 세립질의 석기로 이루어져 있다. 반정은 상대적으로 드물지만, 현무암의 종류에 따라서는 많이 나타나기도 한다.

5. 1. 지표 분출

5. 2. 수면하 분출

6. 변성

현무암은 변성암대에서 중요한 암석이다. 변성대 안의 변성 환경에 대한 중요한 정보를 제공하기 때문이다. 현무암이 주어진 온도와 압력 환경에서 변성을 겪으면서 생성되는 광물 조합이나 암석 종류가 변성상의 이름이 되는 경우가 많다. 청색편암상, 에클로자이트상, 백립암상, 녹색편암상, 제올라이트상 등이 있다. 변성된 현무암에는 금, 구리, 황 등의 다양한 열수광상이 형성될 수 있다.

7. 분포

7. 1. 세계

• 해령: 판구조론에서 해령은 새로운 판(지각)이 생성되는 곳이다. 지하 깊은 곳에서 상승해 온 맨틀이 감압 용융을 일으켜, 그에 따라 생성된 현무암질 마그마가 해양저를 형성한다. 해령에서 분출하는 현무암질 마그마는 베개용암이 된다. 즉, 대양의 바닥은 모두 현무암(베개용암)으로 이루어져 있다. 예를 들어, 해령이 지상에 드러나 있는 아이슬란드의 화산은 거의 모두 현무암질이다. 해령에서 생성되는 현무암은 '''''' (MORB)라고 불린다.
• 하와이와 같은 열점 화산.
• 이즈오시마, 후지산과 같은 호상열도 위의 화산. 섭입하는 해양판에서 웨지맨틀로 물이 공급되어 녹는점이 낮아짐으로써 현무암질 마그마가 형성된다고 설명된다.
• 데칸 고원처럼 매우 많은 양의 현무암이 지표면에 공급되는 경우가 있다. 플룸구조론에서는 지하 깊은 곳의 고온 맨틀 덩어리가 상승하여 (맨틀플룸), 비교적 짧은 기간에 다량의 현무암질 용암을 분출시켰다고 설명하고 있다. 이 유형의 분화를 '''홍수 현무암'''이라고 부르며, 형성된 지형을 용암대지라고 한다.

7. 2. 한국

7. 3. 외계

현무암은 지구형 행성의 표면에서 가장 흔한 암석이다. 또한 많은 운석들이 현무암과 같은 성분을 가지고 있어, 태양계 기원을 밝히는 단서가 된다.^[48]

달의 바다는 범람 현무암 용암류의 평원으로, 어두운 지역으로 보인다. 이 암석들은 미국의 아폴로 계획과 러시아의 루나 계획을 통해 채취되었으며, 달 운석에도 존재한다.^[49]

달 현무암은 지구 현무암보다 철 함량이 높다. 일반적으로 약 17~22 wt% FeO 범위를 가진다. 광물 일메나이트에 포함된 티타늄 농도는 다양하며,^[50][51] 1 wt% TiO₂ 미만에서 약 13 wt%까지 분포한다. 전통적으로 달 현무암은 티타늄 함량에 따라 고티타늄, 저티타늄, 매우 저티타늄으로 분류되었으나, 클레멘타인 계획에서 얻은 티타늄의 전 지구적 지구화학적 지도는 달의 바다가 티타늄 농도의 연속체를 가지며, 가장 높은 농도가 가장 적다는 것을 보여준다.^[52]

달 현무암은 충격 변성 작용, 지구 현무암에서 일반적인 산화의 부재, 수화 작용의 완전한 부재 등 특이한 조직과 광물학을 보인다. 달 현무암 대부분은 약 30억 년에서 35억 년 전 사이에 분출되었지만, 가장 오래된 표본은 42억 년 전이며, 크레이터 계수 연대 측정법에 따른 가장 젊은 용암류는 12억 년 전에 분출된 것으로 추정된다.^[53]

1972년부터 1985년까지 베네라(Venera) 5기와 베가(VEGA) 프로그램(Vega program) 2기의 착륙선이 금성 표면에 착륙하여 X선 형광 및 감마선 분석을 이용한 지구화학적 측정을 수행했다. 그 결과 착륙 지점의 암석이 토날라이트질 현무암과 고알칼리 현무암을 포함한 현무암임을 확인했다. 이 착륙선들은 레이더 신호가 현무암질 용암류인 평원에 착륙한 것으로 추정된다. 이러한 평원은 금성 표면의 약 80%를 차지한다. 일부 지역에서는 풍화되지 않은 현무암과 일치하는 높은 반사율이 나타나, 지난 250만 년 이내에 현무암질 화산 활동이 있었음을 시사한다.^[54]

현무암은 화성 표면에서도 흔히 발견되는 암석으로, 화성 표면에서 보내온 자료^[55]와 화성 운석^[56][57]을 통해 확인되었다.

허블 우주 망원경 이미지 분석에 따르면 베스타 소행성은 현무암질 지각으로 덮여 있으며, 그 위에는 지각에서 유래한 각력암질 레골리스가 존재하는 것으로 추정된다.^[58] 지상 망원경과 돈 탐사선의 자료는 베스타가 현무암질 특징을 가진 HED 운석의 기원임을 시사한다.^[59] 베스타는 소행성대의 현무암질 소행성의 주요 공급원이다.^[60]

용암류는 이오의 주요 화산 지형을 나타낸다.^[61] 보이저호 영상 분석을 통해 과학자들은 이 용암류가 대부분 녹은 황의 다양한 화합물로 구성되어 있다고 믿었다. 그러나 이후 지상 기반 적외선 연구와 갈릴레오호의 측정 결과, 이 용암류는 마그마질에서 초마그마질 조성을 가진 현무암질 용암으로 구성되어 있음이 밝혀졌다.^[62] 이 결론은 이오의 "핫스팟" 또는 열 방출 지점의 온도 측정에 근거한 것으로, 최소 1,300K 이상, 일부는 1,600K만큼 높은 온도를 나타낸다.^[63] 초기에는 분출 온도가 2,000K에 달한다는 추정치^[64]가 있었지만, 잘못된 열 모델 사용으로 인해 과대평가된 것으로 판명되었다.^[63]

8. 어원

서양에서 현무암을 뜻하는 'basalt'라는 말은 라틴어 'basaltēs'에서 유래하였는데, 이 단어는 또다시 그리스어 'βασανίτης [λίθος]'(매우 단단한 돌)를 음차한 것이다. 이 단어는 이집트가 그 기원일 수 있다.^[92] 지질학자 프란츠 뢰빈손-레싱은 에티오피아에서 기원한 '바잘트'라는 단어가 "세상에서 가장 오래된 암석을 기술하는 용어이다"라고 주장했다. 그에 따르면 'bselt' 또는 'bsalt'는 '끓는' 정도의 의미를 가진다. 그는 더하여, 플리니우스에 의하면 첫 번째 현무암은 에티오피아로부터 왔다고 했다.^[93] 한편, 그리스어 ''basanítēs''의 기원이 동종의 암석이 풍부하게 생산되는 요르단 동부의 지명 ''Bashan''에서 유래하였다고도 한다.

영어 명칭 basalt의 어원은 그리스어의 βάσανος (basanos^el , 시험석의 의미)와 관련이 있다는 설과, 이 암석이 풍부하게 산출되었던 요르단 동부의 바산(Bashan^영어 , 성경에서는 오그 왕국으로 되어 있는 곳)에 유래하며 lapis basanitis 「Bashan^영어의 돌」이라는 뜻이라는 설이 있다.

9. 이용

현무암은 건축 자재나 기초 공사에 사용되며^[74], 조약돌 제작과^[75] 조각상 제작에도 쓰인다.^[76][77] 현무암을 가열하고 압출하면 암면이 만들어지는데, 이는 훌륭한 단열재로 사용될 수 있다.^{[78][79][80][81]}

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