차시명: 3주차 제2강

주제: 광물과 암석 3부 – 암석 1

동기 유발: 우리 주변에는 다양한 암석들이 있습니다.  명승지에 솟아 있는 기암괴석과 명산의 봉우리를 이루는 장엄한 바위들. 초현대식 건물의 깔끔한 외장과 화려한 내부를 이루는 암석들,  불멸의 예술품과 찬란한 문화 유적에 사용된 암석들.  이런 암석들은 무엇이고, 어떻게 만들어진 것일까요?

학습 목표: 암석의 정의 및 분류 그리고 화성암에 대해 알아보자

강의 타이틀: 2. 광물과 암석 – 2-2. 암석 1

[slide #1]

안녕하세요.  지난 시간 광물에 이어 오늘은 암석에 대해 알아보도록 하겠습니다. 암석은 지구 구성 물질이 모여 단단하게 고화된 것입니다.  그렇다면, 극지방에 있는 얼음은 암석일까요?

얼음은 암석이라고 부르지는 않습니다.  암석이라고 부르는 것들은 광물이 주가 되어 굳어진 것입니다.  그런데 암석에는 광물들만 있는 것은 아닙니다.  암석 내에는 비정질도 있을 수 있고, 유기물도 있을 수 있고, 일부 물도 있을 수 있습니다.  그렇기 때문에 광물이 주가 되어 굳어진 것이라 하는 것입니다.  특수한 경우 광물이 아닌 유리질 화산재 같은 것이 굳어져 만들어진 암석도 있습니다. 이 경우 주 구성 물질이 광물이 아니고 유리질 물질입니다.  하지만 유리질 또한 광물들과 비슷한 조성을 갖기 때문에 광물질이 모여 굳어진 것도 암석에 포함시킵니다.

여러분들은 혹 영양제, 건강식품보조제, 음료, 또는 식품 같은 것들의 홍보에 “미네랄이 풍부하다”는 표현을 보셨습니까? 우리는 벌써 광물 즉 미네랄을 자연산 결정질 고체라고 정의하였습니다.  우리가 섭취하는 것에 이렇게 결정질 고체가 들어있다는 뜻은 아니겠지요?  아마도 미네랄 성분, 즉 무기질이 들어있다는 뜻일 겁니다.  비슷한 의미로 위에서 광물질이란 바로 광물을 구성하는 성분을 갖는 물질이라는 뜻입니다.

(설명에 따라 해당 부분 진하게)

이 세상에는 정말 많은 종류의 암석이 있습니다.  그 암석들을 여러 가지 기준에 의해 분류하는데, 그 중 첫 번째 분류 기준이 ‘암석이 어떻게 만들어졌는가’ 하는 것입니다.  이것을 성인에 의한 분류라고 하는데, 이에 따르면 암석은  화성암, 퇴적암, 변성암 이렇게 세 종류로 나뉩니다.

(아래 각 암석이 만들어지는 과정을 간단히 보여주는 애니메이션이 있었으면 함)

화성암은 마그마라고 불리는 암석 성분과 휘발 성분의 혼합 용융체로부터 굳어진 암석을 말합니다. 화성암의 화성이 바로 불에서 만들어진다는 한자말인데요, 불이란 매우 뜨거운 것 즉 마그마를 말합니다. 앞에서 지구의 탄생과 진화에 대해 설명할 때 이미 부분 용융에 의해 마그마가 만들어짐을 말씀드렸습니다.  지금도 지각 깊은 곳, 또는 맨틀의 상부에서 부분 용융이 일어나고, 마그마가 만들어지며, 이 마그마가 굳어져 화성암이 만들어집니다.

퇴적암은 알갱이가 쌓여 만들어지는 암석을 말합니다.  퇴적암의 퇴적은 높이 쌓다 또는 두껍게 쌓는다는 뜻입니다. 알갱이는 다양한 방식으로 만들어질 수 있는데요, 이미 존재하던 암석이 물, 바람, 얼음 등에 의해 깨지고 갈려서 만들어질 수도 있고, 생물의 단단한 부분이 떨어져서 생길 수도 있으며, 화학 반응에 의한 침전물이 만들어져서 생길 수도 있습니다.

변성암은 기존의 암석이 열 또는 압력(힘)  또는 이 둘 모두를 받아 그 성질이 변한 암석을 말합니다. 변성암의 변성이란 그 구성이 변했다는 뜻입니다. 열이나 압력은 지구상의 다양한 환경을 통해 변할 수 있는데요, 이렇게 되면 암석의 조직/구조가 바뀌거나 전혀 새로운 광물이 생성되면서 이전과는 다른 암석이 됩니다.

지금까지 암석의 큰 분류를 다시 정리해보면, 마그마가 굳어서 만들어진 화성암, 알갱이 쌓여서 만들어진 퇴적암, 그리고 기존의 암석이 변해서 만들어진 변성암 이렇게 세 종류의 암석이 있습니다.  이제 이들 각 암석에 대해 조금 더 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

[slide #2]

(설명에 따라 해당 부분 확대)

화성암은 마그마가 지표로 분출하여 굳은 분출암, 지하에서 굳어진 관입암으로 나눌 수 있습니다. 관입은 뚫고 들어온다는 뜻인데, 부분 용융에 의해 마그마가 생기면, 마그마의 밀도가 주변보다 낮기 때문에 부력으로 상승하면서 기존 암석을 뚫고 들어가기 때문에 붙여진 이름입니다. 깨진 틈이나 화도가 있어 마그마가 충분히 뚫고 올라와 지표로 분출하면 분출암이 되는 것이고, 그렇지 못하고 중간에 멈추면 관입암이 되고 마는 것입니다.

마그마의 성질에 따라 분출 양상이 매우 다를 수 있습니다. 마그마 내에 칼슘, 마그네슘 및 철분의 성분 함량이 높고 규소의 함량이 상대적으로 낮으면 마그마의 점성이 낮아 분출된 마그마가 조용히 흘러나오고, 이를 통해 용암 대지나 넓고 경사가 완만한 화산인 순상화산을 이룹니다. 순상이란 방패모양이란 뜻입니다.  산이 방패를 엎어 놓은 것처럼 넓적하고 경사가 완만하기 때문입니다. 이 반면에 마그마 내에 소디움, 포타슘 성분의 함량이 높고 규소 및 알루미늄의 함량이 상대적으로 높으면 마그마의 점성이 높아 분출이 격렬하고 높은 산을 이루게 됩니다. 전자의 조성을 갖는 마그마를 전문용어로 고철질 마그마라 하고, 후자의 조성을 갖는 마그마를 규장질 마그마라고 합니다.  고철질의 고는 마그네슘을 뜻합니다.  규장질의 규는 규석, 장은 장석을 뜻합니다.  규석은 규소로 되어있고, 장석은 K, Na, Si 및 Al으로 주로 구성되어 있습니다.

마그마의 성분이 다르면 당연히 그로부터 만들어진 암석도 다릅니다.  고철질 마그마가 분출한 용암이 굳어지면 현무암이 만들어지고, 규장질 마그마가 분출한 용암이 굳어서 유문암을 만듭니다.  때로 분출이 일어날 때 화구를 통해 많은 개스와 함께 화산탄 및 화산재를 뿜어내기도 하는데, 이 화산탄 및 화산재와 같은 화산 분출 부스러기들을 통틀어 화산쇄설물이라고 합니다.

관입암은 비교적 지하 깊은 곳에서 굳어진 심성암과 그보다 얕은 곳(지표 가까이에서) 굳어진 반심성암으로 구분하기도 합니다. 이때 심은 깊다는 한자말입니다.  깊은 곳에서 서서히 굳을수록, 암석을 이루는 광물 알갱이 큽니다. 비교적 지하 얕은 곳에서 만들어진 반심성암의 광물 알갱이는 조금 미리 만들어진 더 굵은 알갱이와 급히 굳어 그 크기가 매우 작은 광물 알갱이가 섞여 잇을 수 있는데, 이런 암석을 반암이라고 하고 좀 더 큰 결정을 반정이라고 합니다. 반정의 반은 얼룩이라는 뜻입니다. 또한 고철질의 마그마로 만들어진 심성암은 반려암, 규장질 마그마로부터 만들어진 심성암은 화강암이 됩니다.

[slide #3]

마그마의 조성에 따라 분출 양상이 많이 달라진다는 점은 이미 말씀드렸습니다.  이와 함께 휘발성분의 함량 및 마그마의 규모 등 다양한 조건에 따라 화산의 모양과 분출 양태가 달라지는데, 이를 화산의 분출상이라고 합니다. 이 슬라이드가 보여주는 것은 그러한 다양한 화산 분출상 중 몇 개입니다.  위에서부터 플리니상, 화와이상, 및 스트롬볼리상 화산의 분출 모양을 보여줍니다.

화산의 모양과 화산 분출, 그리고 이에 의한 재해에 대해서는 다음 단원인 지구내부에너지에서 좀 더 자세히 다룰 것입니다.

[slide #4]

사진은 설악산의 울산 바위입니다.  아름답지요. 이 울산 바위는 화강암으로 되어 있습니다.  이와 같이 우리나라 명산 중에 많은 산들이 화강암 산입니다.  인왕산, 금강산, 월악산 등이 여기에 속합니다.  여기에서 여러분들에게 퀴즈를 하나 내보겠습니다.  아까 화강암은 규장질 마그마가 지하 깊은 곳에서 굳어 만들어진 심성암이라고 하였습니다. 그런데, 이 심성암인 화강암을  우리가 지표에서 보고 있습니다?  도대체 무슨 일이 일어난 것일까요?

[slide #5]

이 사진은 제주도 중문 대포의 현무암입니다.  현무암에는 종종 주상절리를 관찰할 수 있습니다.  절리란 깨진 틈을 가리키는 말인데, 이 깨진 돌들이 주상, 즉 기둥모양을 이룬다 해서 주상절리입니다. 주상절리는 분출한 용암이 식으면서 부피감소가 일어나 깨진 틈이 만들어지면서 생기는 것입니다. 여러분도 주상절리를 보시면, 주상절리의 단면이 어떤 모양으로 생겼는지 꼭 관찰해보시고, 그렇게 생긴 이유를 한번 생각해보시기 바랍니다.

지금까지 암석의 정의와 분류, 그리고 화성암에 대한 자세한 내용을 알아보았습니다.  다음 시간에는 암석들 중 퇴적암 및 변성암에 대해 알아보고, 이들 석을 어떻게 이용하는지 살펴보도록 하겠습니다.

안녕히 계십시오.

[끝]

심화 토론:

사는 곳 주변의 암석들을 모아 어떤 암석인지 감정해봅시다.  한국지질자원연구원 정보검색 서비스(http://mgeo.kigam.re.kr)에 접속하여 해당 지역 지질도를 검색하고, 이 지질도에서 어떤 암석들이 나오는지 조사합시다.  본인이 감정한 암석이 산출되는지 확인하고, 그 암석이 어떻게 분포하는지 찾아봅시다.