고철질암석
Mafic rock
지질학/암석학 용어. 고철질(mafic) 암석이란, 화성암 중에서 마그네슘 이온(Magnesium ion)과 2가 철 이온(Ferric ion)이 상대적으로 풍부하게 들어있는 암석을 말한다. 한국어상으로는 흔히 생각하는 고철이 아니고 고토(마그네슘)와 철이라는 두 단어를 붙인 것이다. 이 때, 철과 마그네슘을 대부분 수용하는 광물을 고철질 광물이라고 말한다. 달리 정의하기도 하는데, 이 때는 고철질 광물을 50% 이상 가지고 있는 화성암으로 정의한다.
고철질 암석은 대부분 유색광물 때문에 어두운 색을 갖는다.
일반적으로 마그마는 식어가면서 차츰 고체로 변해간다. 그러나 마그마는 복잡한 성분계이기 때문에, 마그마 성분 자체가 그대로 암석이 되는 것이 아니다. 식어가면서 해당 온도와 압력, 조성에 알맞는 광물이 먼저 결정화된다. 지구상의 99% 이상의 마그마는 맨틀이 부분적으로 용융되어 만들어지며, 이에 따라 보통 현무암질 마그마가 그 시작점이 된다. 이 때 가장 먼저 만들어지는 고체 결정이 감람석이다. 이후 조건에 따라 장석과 휘석, 자철석 혹은 티탄철석 등이 마그마에서 자라난다.
이 때 보이는 전형적인 경향성은, 철과 마그네슘이 풍부한 광물이 먼저 만들어진다는 점이다. 이 때문에 마그마는 차츰 철과 마그네슘이 부족하게 되며, 시간이 흐를수록 이를 많이 가진 광물을 만들어내기 어렵게 된다. 즉, 마그마는 고철질에서 규장질 상태로 변해간다. 바로 이 경향성을 배경으로, 마그마의 분화가 심하지 않을 때 만들어져, 철과 마그네슘이 풍부한 화성암을 고철질 암석이라고 하는 것이다. 그리고 이 때 철과 마그네슘을 많이 함유하고 있는 광물을 고철질 광물이라고 한다.
고철질 광물은 감람석, 각섬석, 휘석, 흑운모 및 기타 금속 광물을 가리킨다. 대부분의 화성암은 이러한 고철질 광물에 석영, 장석, 백운모 등의 규장질 광물과 혼합되어 나타난다. 규장질 광물은 정의 자체에 철이나 마그네슘이 들어가지 않는다.
고철질 광물이 거의 없음에도 불구하고 고철질 암석 취급 받는 경우도 간혹 존재한다. 회장암(anorthosite)가 그 예인데, 90% 이상이 사장석으로 되어 있으나 규장질 암석이라고 부르지 않는다. 이는 회장암이 결코 규장질 성분의 마그마에서 형성될 수 없기 때문이다.
한편, 성분 분석을 하여 암석을 정의할 때는 SiO2 함량이 비교적 낮은 경우를 고철질이라고 말한다. SiO2 함량과 MgO, FeO 함량이 대체로 SiO2와 반비례하기 때문이다. 이 때는 보통 TAS 도표에서 현무암, 조면현무암, 바사나이트, 테프라이트, 피크라이트 등을 아우르게 된다.
휘록암
화성암 중에서 염기성 암석에 속하며 주로 암맥의 형태로 나타난다. 일반적으로 암녹색, 흑록색, 회녹색 등을 나타낸다. 칼슘이 풍부한 사장석과 보통 휘석을 주성분으로 한다. 화학조성상으로는 현무암이나 반려암에 해당되며, 오피틱 조직이 특징인 암석을 말한다. 영국에서는 이것에 해당하는 암석을 조립현무암이라고 하며, 변질된 것에 한하여 휘록암이라고 한다. 독일에서는 신생대의 것을 조립현무암, 신생대 이전의 것을 휘록암이라고 하는 경향이 있다. 보통 암석을 주목할 때는 조립현무암, 층서에 주목할 경우에는 휘록암이라고 한다. 휘록암이 풍화된 지역 중 하나인 브라질 고원은 테라록사(terra roxa)가 발달했다.
감람암
Peridotite는 감람석의 변종 광물인 페리토트(peridot)에서 온 암석 이름이며, peridot의 어원은 불명확하나 ‘오팔의 일종’을 뜻하는 앵글로－노르만어 pedoretés에서 유래되었거나 ‘보석’을 뜻하는 아라비아어 faridat에서 유래된 것으로 추측하고 있다. 이 암석에 대한 한국어와 조선어는 감람암, 중국어와 일본어는 橄欖岩이며, ‘감람나무 잎 색을 가진 암석’을 뜻한다. 주 구성광물은 감람석, 각섬석, 운모, 휘석이며, 부 구성광물은 석류석, 인회석, 자철석 등이다. 마그마가 지하 깊은 곳(맨틀)에서 서서히 냉각되면서 만들어졌기 때문에 구성광물 결정이 크다. 맨틀 내에서 이루어졌기 때문에 CaO, MgO, FeO＋Fe2O3의 함량이 반려암보다 많고 SiO2 함량은 45% 이하이다. 가끔 금강석이 발견되기도 하며, 이 암석이 사문암(蛇紋岩, Serpentinite)으로 변질되기도 한다. 경제적 가치가 아주 많은 암석이다. Cr, Ni, Pt과 같은 중금속을 포함하고 있고 킴벌라이트로 알려진 운모 감람암은 금강석을 가지고 있는 모암이기도 하다.
현무암
현무암은 흑색 내지는 암회석의 고철질 화산암으로 주로 Ca-사장석과 단사휘석으로 구성되어 있다. 감람석이 현무암의 주구성광물인 경우도 있다. 소량의 철산화광물과 티타늄 철 산화물(예를 들어, 자철석, 티탄철석, 울보스피넬 등)이 부구성광물로 존재할 수 있다. 경우에 따라서는 소량의 준장석류 또는 틈새형(interstitial) 석영이 현무암내에 존재할 수도 있다. 현무암은 분출암으로 용암류로 산출되는 경우가 가장 많으나 국지적으로는 관입암(예를 들어, 암맥, 암상)으로 산출되기도 한다. 용암류의 경우에는 다공상인 경우도 있다. 현무암이 풍화되면 고철질광물이 산화되어 적철석 또는 다른 종류의 철산화광물로 바뀌므로 갈색 내지는 적갈색을 띄기도 한다. 현무암은 반려암과 유사한 성분의 비현정질(세립질) 암석이다. 반상조직을 보이기도 하는데 이때 반정은 대개 용융점이 높은 감람석 내지는 Ca-사장석인 경우가 많다. 현무암은 지구에서 가장 흔한 분출함이며 해양지각 내지는 해양도(예를 들어, 아이슬란드, 하와이 등)의 주된 암석이다. 현무암의 평균밀도는 3.0 g/cm3이다.
조면현무암
짙은 회색이거나 짙은 청록색이며, 세립의 치밀한 암석이다. 현무암과 조면암의 중간 성질을 가지고 있으며 반상조직이면서 완정질(完晶質)인 것이 많다. 반정(斑晶)은 사장석(조회장석)·단사휘석(보통휘석 또는 타이타늄이 많은 보통휘석)·감람석·철광류 등이다. 석기(石基)는 주로 사장석(조회장석∼중성장석)이며, 조면조직을 나타낸다. 그 밖에 알칼리장석(아노더클레이스)·감람석·보통휘석·흑운모·철광류 등도 발견된다. 방비석(方沸石)이나 하석(霞石)이 약간 함유된 경우도 있다. 미량 성분으로서 인회석이 있다. 용암 또는 작은 관입암체(貫入岩體)로 산출된다.
휘암
화성암의 일종. 주로 휘석으로 이루어지는 암석.
현정질(顯晶質), 덩어리상, 우흑질(優黑質), 타형(他形) 입자상 조직.
대부분 휘석만으로 이루어지고 있으나 소량의 각섬석, 운모, 감람석, 자철광, 티탄철광, 인회석 등도 포함한다. 휘석은 단사휘석, 사방휘석의 어느 것이 한쪽 또는 양쪽에 있고 보통은 투휘석, 보통휘석 또는 다이얼레이지, 완화휘석, 브론지타이트, 자소휘석 등이다.
관입암체(貫入岩體)로서 또는 염기성 혹은 중성의 심성암(深成岩)의 주연상(周緣相)으로 산출한다. 또한 성층암상과 로폴리스에 층상을 이루고 산출된다. 감람암 중에 가늘고 긴 맥을 이루고 산출된다.
사문암
안티고라이트 ·온석면(溫石綿) ·리자다이트 등의 사문석족 광물로 된 암석.이 밖에 다소의 활석 ·자철석 ·갈철석 ·방해석 ·녹니석 ·투섬석 등도 함유되어 있다. 암녹색 ·청록색 ·황록색 등을 띠며, 원암 중에 Fe 함유량이 많을수록 암색을 띤다. 치밀하고 윤기 있는 광택이 난다. 사문암은 감람암 또는 두나이트 등의 마그네슘이 풍부한 초염기성암(超鹽基性岩)이 열수용액(熱水溶液)에 의한 교체작용을 받거나 초생변질(初生變質)이나 변성작용을 받아 변화하여 생성된 것이다. 사문석은 감람석 ·완화휘석 ·보통휘석 ·각섬석 등의 가상(假像)으로서 산출되기도 하며, 변질되기 전의 광물에 의하여 뒤에 생성된 사문석은 각각 특징적인 배열을 나타낸다. 감람석으로부터는 메시(mesh) 구조, 단사휘석으로부터는 뜨기코구조, 각섬석으로부터는 격자구조, 사방휘석으로부터는 배스타이트 구조를 나타내는 사문석이 생긴다. 조산대(造山帶)에서는 스필라이트 등과 함께 산출되는 것이 많으며, 이것들은 지향사 퇴적물 중에 관입한 초염기성암 등이 바닷물 등에 의한 변질작용을 받아 생성된 것이다. 사문암은 큰 단층선을 따라 띠 모양으로 분포하기도 한다. 또 사문암 외에 활석 ·자철석 ·갈철석 ·방해석 ·녹니석 ·투섬석 등이 함유되어 있다. 일반적으로 띠 모양의 관입암체(貫入岩體)를 이루며, 조산대에 특징적으로 존재한다. 장식용 석재로서 널리 사용되고 있는데 아름다운 무늬는 사문석의 집합체 사이를 따라 반문상(班紋狀)을 이루는 마그네사이트나 산화철, 섬광을 내는 휘석이나 활석 등에 의한 것이다. 영국의 콘월주(州) 최남단의 리저드나 셰틀랜드섬 ·알프스산맥 ·피레네산맥 ·우랄산맥 ·누벨칼레도니섬 등에 사문암의 큰 암체를 볼 수 있다. 오스트레일리아의 뉴사우스웨일스주 북동부에서는 길이 약 300 km에 이르는 대상암체(帶狀岩體)를 이루고 있다.
회장암
사장석의 결정질로 된 백색의 암석이다.
회장암은 달의 표면을 이루는 돌로 유명하다. 아폴로 15호가 달에서 채집해 왔다. 이 암석을 일약 유명하게 만든 것은 방사성동위원소로 연대를 측정한 결과 46억년전에 만들어진 것으로 판명되었기 때문이다. 이 돌의 나이가 46억년이라는 사실은 지구와 화성 등 태양계의 구성원들이 따로 만들어진 것이 아니라 동시에 만들어졌다는 가설의 증거가 되었다. 이는 태양계가 일시에 만들어졌다는 성경의 창세기 내용과 일치돼 「창세기의 돌」(genesis rock)이라고도 부르며 현재 휴스톤의 박물관에 전시되어있다. 우리나라에서는 하동과 산청을 잇는 지역에 회장암이 나타난다. 회장암은 말 그대로 회색빛을 띤다. 구성광물의 90%가 흰색 또는 회색을 띠는 사장석이다. 엽리구조가 나타난다. 사장석에는 여러 종류가 있으나 회장암의 경우, Ca성분이 많은 회장석이 대부분이므로 회장암이란 이름이 붙게 되었다. 회장암은 월석과 성분이 거의 같다.
반려암
색지수 40∼70의 사장석과 단사휘석을 주성분으로 하는 광물.
완정질(完晶質) ·조립(粗粒)의 화성암 ·사장석과 단사휘석, 약간의 감람석 ·사방휘석 ·각섬석 ·흑운모 등을 조암광물로서 함유한다. 수반 광물로서는 자철석 ·티탄철석 ·스피넬 ·석류석 ·인회석 ·금홍석 ·티타나이트 등이 있다. 사장석과 단사회석의 조성 비율에 있어서 사장석이 회장석인 경우를 특히 유크라이트라 한다. 감람석이나 석영을 상당량 함유한 것은 각각 감람석반려암, 석영반려암이라 한다. 주요 유색광물로서 사방휘석(자소휘석이나 완화휘석)을 함유한 것은 노라이트라 한다. 색지수 약 20이며, 사장석(라브라도르장석)을 주성분으로 한 암석도 반려암의 일종이라 간주되어 사장암(斜長岩) 또는 아노더사이트(anorthosite)라 한다. 반려암은 암주(岩株) ·실(sill) ·암맥 ·라콜리드 등의 관입암체(貫入岩體)를 이루어 산출된다.
생성시대는 선캄브리아대(代)에서 제3기에 걸쳐 있다. 그린란드의 스켈가드 반려암 관입암체에서는 반려암 속에 그라노파이어(granophyre)의 세맥(細脈)이 있는데, L.R.웨이저와 W.A.디어의 연구 결과(1938), 현무암질 마그마에서 화강암질 잔액(殘液)에 이르는 마그마 분화작용의 경로와 기구(機構)가 밝혀졌다. 이것은 현재의 화성암 성인론(成因論)의 기초가 되었다. 이름은 피렌체 지방에서 사용되던 암석명으로, 1768년 T.토제티가 기재한 것이 시초라고 한다.