마그마

요약 지하에서 암석이 고온으로 가열되어 용융된 것으로 복잡한 규산염 용융체에 휘발성 성분이 섞였다. 주위의 암석보다 가벼워서 서서히 상승한 뒤 마그마굄을 이루었다가 지표로 분출한다. 분출하면 용암이나 속돌[浮石]이 되고, 지하에서 굳으면 관입암체를 이루게 된다.

분출하는 용암

암장(岩漿)이라고도 한다. 복잡한 규산염 용융체에 휘발성 성분이 섞인 것으로, 마그마가 고결(固結)할 때에는 휘발성 성분은 거의 소실되고 나머지는 화성암이 된다. 마그마는 지하 약 50∼200km에서 암석이 국부적으로 가열되어 형성된다. 화산에서 분출될 때에는 주위의 암석보다 비중이 가볍기 때문에 서서히 상승하여 10∼20km 깊이에서 마그마굄을 이루었다가 지표로 분출한다.

마그마의 생성

고체 상태의 물질을 액체 상태로 변화시키기 위해 온도를 올리거나 압력을 낮추듯 암석이 용융되기 위해서는 일정한 온도와 압력을 갖추어야 한다. [그림]에서 우측 그래프의 붉은 곡선은 깊이에 따른 지하의 온도와 압력 분포이며 초록색 곡선은 현무암의 용융 곡선이다. 현무암의 용융 곡선은 항상 지하의 온도 분포보다 높은 온도를 갖기 때문에 지구 내부에서는 현무암질 마그마가 생성되기 어렵다. 따라서 암석A가 마그마로 생성되기 위해서는 온도를 높이거나(A→B), 압력이 감소(A→C)해야 한다. 예를 들어 열점에서 방사성동위원소가 붕괴하여 온도가 상승하거나, 해령에서 판이 벌어지며 암력이 감소하여 암석이 용융될 수 있다.

마그마의 점성과 성분

마그마의 점성(粘性:유동성)은 온도·휘발성 성분의 양에 따라 차이가 있는데, 일반적으로는 규산이 많은 유문암질(流紋岩質) 마그마가 규산이 적은 현무암질 마그마보다 점성이 크다.

마그마가 화산에서 지표로 분출하면 용암이나 속돌[浮石]이 되고, 지하에서 고결하면 관입암체(貫入岩體)를 이룬다. 주성분은 산소·규소·알루미늄·철·마그네슘·칼슘·나트륨 등으로, 물·이산화탄소·수소·질소·황 등 휘발성 물질이 용존(溶存)되어 있고, 규산의 양은 40∼70%의 범위에서 변화한다.

고결작용

마그마는 일정한 온도에서 전체가 결정화하지 않고, 넓은 온도 범위 내에서 정출(晶出)되는 결정과 마그마가 공존한다. 서서히 냉각되면서 정출된 결정과 마그마는 반응하면서 함께 조성을 변화시켜, 어떤 단계에 이르면 제2의 광물이 정출된다. 차례로 많은 결정이 이루어지면서 마지막으로 몇 종류의 광물의 집합체가 만들어진다. 물이나 이산화탄소 등 휘발성 성분의 일부는 결정에 함유되고, 일부는 마그마로부터 분리하여 액체가 되어 고결한 암석에 침투하여 결정화하기도 한다.

각종 광맥은 이와 같은 마그마의 결정작용 말기에 만들어지는데, 지표로 분출되어 용암이 되는 것 외에 지하의 얕은 곳에 관입했을 때, 냉각속도가 빠르기 때문에 결정작용이 충분히 이루어지지 않아 마그마의 일부가 유리되는 것도 있다. 결정작용이 이른 시기에 정출된 결정이 마그마굄의 하부에 침하하면 조성이 변해서, 동일한 마그마인데도 여러 가지 암석을 만드는 작용을 한다.