변성상과 암석윤회

변 성 상(變成相:metamorphic facies)

화학 조성(組成)이 일정한 암석이 변성작용을 받을 경우에, 그 암석이 일정한 범위의 압력과 온도의 작용을 받으면 이 환경에서 안정한 특유한 광물들로 된 광물 조합(組合)을 형성할 것이다. 이 암석에 더 높은 범위의 압력과 온도가 작용하면 또 이 환경에서 안정한 특유한 다른 종류의 광물 조합으로 된 변성암이 생성될 것이다. 그리고 화학 성분이 다른 암석에 위와 같은 변화가 가해지면 또 다른 광물 조합을 가진 변성암이 생성될 것이다. 암석에 가해지는 온도와 압력의 범위에 따라 생성된 변성암의 광물 조합이 달라지는데, 이런 광물 조합을 변성암의 변성상이라고 한다.

변성상의 개념은 골드슈미트(Goldschmidt, 1911)가 노르웨이 오슬로(Oslo) 지역의 각종 혼펠스를 변성광물의 조합에 따라 분류한 데서 생겨났다. 후에 에스콜라(Escola, 1914, 1915)는 핀란드의 오리자르비 (Orijarvi)지역을 연구하여 변성광물의 공생(共生)과 원암의 화학 성분 사이에 어떤 규칙성이 있음을 발견하고 변성상의 개념을 밝혔다. 오늘날의 변성상의 정의는 파이프(Fyfe)와 터너 (Turner)가 1966 년에 내린 것으로 다음과 같다. '한 변성상은 변성광물의 어떤 한정된 조합 또는 집합을 말하는데 이 조합은 조암광물의 성분과 원암의 화학 조성 사이의 상호 관계를 알 수 있게 해 주는 것이다.’ 그러나 변성상의 세분은 오히려 지역적인 변성상 파악에 혼란을 초래하기 때문에 이를 단순화하려는 경향이 일어나고 있다. 쯔바르트(Zwart) 외 (1967)는 몇 개의 변성상을 묶은 변성상군(變成相群:metamor-phic facies groups)의 개념을 발표한 바 있으며 미야시로(Miyashiro, 1961)는 변성상계 (變成相系:metamorphic facies series)의 개념을 도입하여 각 변성상군을 압력을 기준으로 저압변성상계 · 중압변성상계 · 고압변성상계로 나누었다.

최근에는 변성상을 판구조론의 입장에서 해석하려는 경향이 있다.\ 변성암의 일부는 퇴적분지가 깊이 침강하여 생성되거나 화성암체의 관입으로 생성되나 대부분의 변성암은 암판(岩板:lithospheric plate)의 경계 부근에서 생긴다. 예를 들어 청색편암상은 저온고압의 변성상으로 암판이 섭입(攝入:subduction)하는 지역에 나타나며 고온 저압의 그래뉼라이트상은 호상 화산도(弧狀火山島:volcanic island arc) 지역에 나타나는 변성상이다.

우리 나라에서는 평북-개마(平北-蓋馬)·경기·소백산육괴·마천령계 (摩天嶺系)의 변성암이 저압변성상계열에 속한다. 저온변성상을 지시하는 광물은 규선석·홍주석. 십자석이며 남정석이 없음이 특징이다. 고온상인 그래뉼라이트상은 지리산 지역에 분포된다. 연천층군·상원층군·옥천층군은 중압변성상계열에 속하며 비교적 저온성이다. 이에는 남정석 · 십자석이 포함되며 홍주석과 규선석은 없다. 대체로 저온 고압형의 변성상은 섭입대 (subduction zone)에 가까운 곳에 생기고 고온 저압형의 변성상은 섭입대에서 먼 육지 쪽의 습곡지대에 생긴다.

 

 

변성암의 특징적인 광물

(1) 녹니석 (chlorite) :저온변성암에 널리 많이 난다. 변성암을 녹색으로 보이게 하는 원인이 된다.
(2) 스틸프노멜렌 (stilpnomelane) : 저온의 변성암에서 많이 난다. 흑운모와 비슷하다.
(3) 석류석족 (garnet group) : 밀도가 크다 (3.582~4. 190 gr/cm²). 반상변정으로 변성암에 많이 들어 있고 석류석의 일종인 적색의 파이로프(pyrope)는 고압에서 안전하다.
(4) 남정석 (kayanite)·홍주석 (andalusite) · 규선석 (sillimanite) :온도와 압력의 지시자로 중요하다.
(5) 십자석 (staurolite) : 광역변성암 지역에 난다. 남정석과 동반되는 일이 많다.
(6) 근청석 (cordierite) : 비교적 저압의 광역변성작용을 받은 이질암에서 산출된다. 접촉변성작용으로도 생긴다. 저온·고압 변성작용의 좋은 지시자이다.
(7) 남섬석(glaucophane)
(8) 제이드휘석 (jadeite) : 석영과 같이 나며 저온·고압의 지시자
(9) 녹렴석족(epidote group)·홍렴석(piedmontite) : 저온변성암에 다산. 광역변성암에서만 산출한다.
(10) 로손석(lawsonite)
(11) 팜펠라이트(pumpellyite) : 남정석편암상의 광역변성암에 다산.
(12) 포도석(prehnite) : 저온변성암에 다산.
(13) 불석족(zeolite group) : 최저온 광역변성암에서 난다.

 

 

암석윤회(岩石輪廻)

퇴적암은 이미 존재하여 있던 화성암에서 떨어져 나온 돌부스러기로부터 만들어진 암석임을 알고 있다. 그런데 퇴적암은 변성암으로 변할 뿐 아니라 초변성작용으로 마그마 또는 미그마로 변할 가능성이 있음을 알게 되었다. 그러므로 암석은 오랜 시간 중에는 여러 종류의 암석으로 탈바꿈을 한다는 사실을 알 수 있다.