화성암의 화학 성분과 화성암의 구조

화성암의 화학 성분

화성암은 다양한 산출 상태를 가짐과 동시에 화학 성분을 달리하는 여러 종류의 암석으로 되어 있다. 화성암은 여러 종류의 광물의 집합체이므로 이론적으로 일정한 화학 성분을 가질 수 없다. 1% 이상인 산화물은 TiO2 까지 10 종이고 3% 이상인 것은 K20까지 8종이다. 그러므로 화성암 중에 1% 이상 들어 있는 원소를 골라 보면 다음의 8종에 불과하다.

 

 

0, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K (모두 원자번호 30번 이내의 원소들임)는 이것을 보면 지각을 만드는 8대 원소와 동일한 원소들이 화성암 중에 거의 같은 분량이 들어 있어 또한 화성암 구성의 8대원소가 되어 있음을 알 수 있다. [표 5-2]에서 SiO2는 전 화성암 평균의 거의 60%를 치지하고 있음을 알았다. 그런데 [표 5-1] 의 1에서 3으로 감에 따라 SiO2 와 KO 의 양이 감소되고 Fe2O3, FeO, CaO 및 MgO 의 양은 현저히 증가됨을 알 수 있다. 다시 말하면 K를 제외한 Fe, Ca 및 Mg의 금속 산화물이 증가되는 데 반하여 Si라는 비금속 산화물은 감소된다. 이는 화성암의 종류에 따라 한 쪽이 증가되면 다른 쪽이 감소됨을 의미한다.

SiO2는 비금속 Si의 산화물이므로 이를 산성 산화물이라고 생각할 수 있고 SiO2의 함유량에 따라 암석을 산성암 (SiO2 66% 이상), 중성암(66%~52%),염기성암(52%~45%) 및 초염기성암 (45% 이하)으로 나눌 수 있다. 최근에는 이들은 각각 규장질암 (珪長質岩:felsic rocks), 중성암 및 고철질암(苦鐵質岩:mafic rocks)이라고 한다. 그러므로 1과 1′는 산성암 또는 규장질암, 2와 2'는 중성암,3과 3′는 염기성암 또는 고철질암에 속할 것이다. Fe, Ca 및 Mg는 금속이므로 염기성 산화물을 만들 것이며 중성암·고철질암으로 감에 따라 그 양이 증가될 것은 물론이다.

주의할 것은 산성 또는 염기성암이라고 하여 곧 리트머스지나 페놀프타레인 용액으로 산성 또는 염기성임을 알 수 있을 것이라고 생각하여서는 안 된다. 암석은 물에 곧 녹지 않으므로 이런 성질을 나타내지 않는다. 그래서 규장질 및 고철질이라는 술어가 제창된 것이다. SiO2의 양과 NazO+KzO(alkali 금속의 산화물) 및 CaO 의 양과의 사이에도 일정한 관계가 있다. 즉 SiOz가 증가함에 따라 NazO+K,0가 증가되고 CaO 는 감소된다.

 

 

화성암의 구조

 

화성암의 구조는 다음의 몇 가지로 나누어 생각할 수 있다. 즉 ① 화성암체의 형태, ② 큰 노출면 또는 큰 파면에서 볼 수 있는 구조, ③ 작은 조각에서 볼 수 있는 작은 구조, ④ 광물의 구조 및 ⑤ 절리로 구분된다.

 

화성암체의 형태

종류를 달리하는 여러 암석으로 둘러싸여 있는 화성암체나 지표에 분출된 화성암체가 여러 가지 형태 (저반·암경 ·암맥·암상·용암류)로 구별되는 것은 이들이 각각 특유한 구조를 가지고 있기 때문이다. 그러므로 화성암의 산출 상태를 나타내는 술어는 동시에 화성암체의 큰 구조를 나타내는 말이 된다.

 

 

큰 노출면에서 볼 수 있는 구조

한 변의 길이가 수십 cm 이상인 큰 노출면 또는 화성암의 파면상에 나타나는 구조에는 다음과 같은 것이 있다.

 

(1) 괴 상(塊狀:massive)

화성암의 파면이 균일한 모양을 가지고 아무 방향성도 발견되지 않으면 이를 괴상이라고 한다.

 

(2) 유동구조(流動構造:fluxion structure)

심성암은 보통 괴상이지만 잘 조사하면 어떤 방향으로 유동한 흔적이 보이는 일이 있다. 이것이 변성작용에 의한 것이 아니면 [입상화(粒狀化)나 재결정작용이 발견되지 않아야 함〕이를 유동구조라고 한다. 이는 초생구조(初生構造:primary structure)로서 일견 편마암에 가까운 구조를 가지므로 이런 화성암을 초생편마암(初生片麻岩:primary gneiss)이라고 하여 변성암인 편마암과 구별한다.

 

 

유상구조(流狀構造:flow structure)

심성암이 평행구조를 가지면 이를 유동구조라고 부르나 화산암이 유동하여 굳어질 때에 가지게 된 평행구조는 이를 유상구조라고 하여 구별한다.

 

 

호상구조(編狀構造:banded structure)
색을 달리하는 광물들이 층상 (層狀)으로 번갈아 배열되어 만들어지는 평행구조를 호상구조라고 한다.

 

 

구상구조(球狀構造:orbicular structure)

암석 중에 광물들이 어떤 점을 중심으로 동심구를 이룬 것을 말한다. 이는 일견 역암처럼 보인다. 구상화강암·구상반려암은 그 좋은 예이다.

 

포획 암(捕獲岩:xenolith) 
화성암 중에 포획암이 들어 있으면 화성암 파면의 모양이 균일하지 못하게 된다. 동일한 마그마로부터 처음에 굳어진 암석이 암편으로 포획되는 일도 있다. 이를 동원포획암(同源捕獲岩:cognate xenolith)이라고 한다. 이질의 퇴적암이 포획암으로 잡히면 보통 짙은 색을 띠게된다.

 

소편상에서 볼 수 있는 구조

장경이 10cm 이하인 작은 암편이라도 화성암을 만드는 광물들이 미립 또는 유리질인 경우에는 이에 나타나는 어떤 특징을 구조라고 부른다.

 

다공상구조(vesicular structure)
용암 중에 포함되어 있던 기체가 빠져 나가다가 용암이 굳어지면 그대로 잡혀서 고결된 화산암 중에 구멍으로 남게 된다. 이런 구멍이 많은 암석의 구조를 다공상구조라고 한다.

 

 

행인상구조(amygdaloidal structure)

위에서 설명한 원인으로 생긴 기공들이 다른 광물질로 채워진 것을 행인(amygdale)이라고 하며 행인이 많은 암석의 구조를 행인상구조(杏仁狀構造)라고 한다.

 

 

구과상구조(spherulitic structure)
한 점을 중심으로 광물질이 방사상으로 자라서 구형의 알갱이가 만들어지면 이를 구과(spherulite)라고 하며 구과가 많이 들어 있는 화산암의 구조를 구과상구조(球顆狀 構造)라고 한다.

 

 

미아롤리(miarolitic)구조
화강암질 암석 중에 작은 공동(空洞)이 있는 구조를 표현하는 말이다. 공동에는 정동(晶洞:druse)처럼 주위로부터 광물의 결정들이 돋아나 있다.

 

 

광물의 구조

광물 안에서 발견되는 현미경적인 모양도 이를 구조라고 한다. 누대구조(累帶構造:zonal structure), 파동소광(wavy extinction), 광물의 2차적(二次的)인 성장, 쌍정 (雙晶)들이 그것이며 개개의 또는 같은 종류의 광물 안의 특징에만 국한된다. 그대로 잡혀서 고결된 화산암 기공(氣孔:vesicle)이고 기공이構造)라고 한다.

 

절리(節理:joint)

마그마나 용암이 고결할 때에는 수축이 일어나므로 그 중에 틈이 생기게 된다. 신선한 암석에서는 이들 틈이 잘 보이지 않으나 풍화를 받으면 틈에 따라 풍화가 먼저 진행되므로 오랜 시일이 지나면 굵은 틈이 나타나게 된다. 이런 틈을 절리라고 한다. 절리에는 ① 주상절리, ② 판상절리, ③ 방상절리, ④ 불규칙절리, ⑤ 풍화절리, ⑥ 층상절리가 있다.