화성암

조직

화성암의 조직은 화성암을 구성하는 광물입자들의 크기와 형태, 광물입자들의 크기차 및 공간적인 관계 등에 의해 정의된다.

현정질 조직은 결정이 육안으로 보일 정도로 큰 조직으로, 마그마가 지각 깊은 곳에서 천천히 냉각되어 완전히 결정화될 경우에 형성된다. 비현정질(非顯晶質) 조직은 비교적 빠른 속도로 냉각될 때 형성되는 지름 0.3㎜ 이하의 작은 결정들로 구성되는 조직이다.

유리질(琉璃質) 조직은 마그마의 냉각속도가 매우 빠를 경우에 형성되는 결정이 전혀 없는 조직이다. 입자의 모양은 판상·섬유상·침상 등으로 묘사되며, 입자의 형태는 결정면의 존재유무에 의해 묘사된다(→ 결정성, 입상도).

이외에도 화성암의 조직은 구성입자들의 상대적인 크기 차이와 상호간의 공간적인 관계 등에 의해 표현되기도 한다. 순열반상(順列斑狀) 조직은 입자의 크기가 여러 가지이지만 서로 큰 차이를 보이지 않는 조직이다. 반상(斑狀) 조직은 비교적 큰 결정인 반정들이 세립질 결정들이나 유리질 석기 내에 퍼져 있는 조직이다.

포이킬리틱(poikilitic) 조직은 1개의 큰 광물결정 내에 작은 결정들이 여러 개 포함되어 있는 조직이다. 지표로 분출되어 고결되는 화성쇄설물은 조성에 관계없이 암편의 크기에 따라 지름이 2㎜ 이하의 화산회, 2~64㎜인 분석, 64㎜ 이상인 화산탄 또는 화산암괴로 구분된다.

구조

화성암의 구조는 조직에 비해 큰 규모로 나타난다. 다공상 구조는 마그마 중에 포함되어 있던 기체가 미처 빠져 나가지 못하고 그대로 고결되어 암석 중에 공동으로 보존된 구조이다.

이러한 구멍을 기공이라고 하는데 화산암에서 흔히 관찰된다.

행인상 구조는 기공이 다른 광물질로 채워진 구조이다. 구상 구조는 암석 내의 광물들이 한 점을 중심으로 동심구를 이룬 구조이며, 구과상 구조는 1~2종 이상의 광물이 방사상으로 배열되어 공처럼 생긴 구조이다. 마그마는 유동성을 가지고 있으므로, 화성암은 고결되기 직전에 마그마가 유동한 흔적을 보존하고 있기도 한다.

이러한 흔적을 유동구조라고 하며, 화산암에서 관찰되는 유동흔적은 유상구조라고 한다. 일부 화성암은 색을 달리하는 광물들이 호층을 이루면서 나타나기도 하는데, 이러한 구조는 호상구조라고 한다.

분류

화성암은 조직·화학조성·광물조성 등에 의해 다양하게 분류된다. 고결심도에 따라 크게 심성암(지하 심부에 고결된 화성암), 반심성암(지하 천부에서 고결된 화성암), 분출암 또는 화산암(지표로 분출된 후 고결된 화성암)의 3가지로 구분된다. 또한 화학조성이나 광물조성에 따라 분류하기도 한다.

화학조성에 의한 분류에 따르면, 실리카(SiO₂)의 함량이 66％ 이상인 산성암, 66~55％인 중성암, 55~45％인 염기성암, 45％ 이하인 초염기성의 4종류로 구분된다. 실리카의 포화도에 따라 과포화암과 불포화암의 2종류로 구분되기도 하는데, 과포화암이란 다른 광물을 만들고 난 이후에도 석영의 결정화를 일으킬 수 있을 정도로 실리카의 함량이 풍부한 화성암이며, 불포화암이란 실리카의 함량이 적은 화성암이다. 광물학적으로는 규장질암과 고철질암으로 구분된다. 규장질암은 석영·사장석·정장석 등이 풍부한 화성암으로 대체로 밝은 색을 띠며, 고철질암은 각섬석·휘석·감람석·운모 등이 풍부하며 어두운 색을 띤다.

심성암은 대체로 현정질 조직으로 이루며, 석영·알칼리장석·사장석·준장석류의 상대적인 비율에 기초해 분류할 수 있다. 흔한 심성암의 종류로는 화강암·화강섬록암·섬장암 등이 있으며, 화강섬록암의 조성은 지각의 평균조성과 유사하다. 반심성암과 화산암은 광물들간의 상대적인 비율을 결정할 수 없으므로 화학조성에 의해 분류된다. 화산암의 대표적인 예로는 현무암·유문암·안산암·조면암 등이 있다. 또한 조성에 관계없이 화성쇄설물의 입자 크기에 따라 응회암·화산역암·집괴암·화산각력암 등으로 분류하기도 한다.

형성

화성암은 마그마가 냉각되어 형성된다. 화성암의 종류는 기원물질인 마그마의 성질과 마그마가 식으면서 일어나는 결정화작용에 의해 결정된다. 마그마는 지각이나 맨틀의 일부가 열에 의해 용융되어 형성되며, 형성장소에 따라 다양한 조성을 보여준다.

암석의 용융에 의해 생성된 마그마는 다시 암석으로 결정화되어 화성암을 형성한다. 마그마의 결정화작용은 넓은 범위의 온도에서 특정한 순서를 따라 일어나는데, 이러한 마그마의 결정화 순서를 보언의 반응계열이라고 한다. 마그마의 결정화작용이 일어나는 동안, 마그마의 조성은 중력이나 지구조력에 의한 초기 광물들의 제거, 주변의 벽암으로부터 떨어져 나온 광물들의 첨가로 인한 마그마의 동화작용, 물이나 다른 휘발성 물질 등에 의해 상당한 영향을 받는다.

따라서 결정화가 진행됨에 따라 한 종류의 마그마로부터 조성이 서로 다른 화성암이 형성된다. 이렇게 한 마그마로부터 다양한 종류의 화성암이 생성되는 작용을 마그마 분화작용이라고 한다.

분출암의 산출상태

분출암은 화산활동의 산물이다. 이들은 용암이 판상으로 퍼져 고화되어 형성되거나 격렬한 가스 폭발에 의해 화도로부터 방출된 마그마 파편으로 구성된다. 순상화산은 유동성이 매우 큰 현무암질 용암에 의해 형성되며, 경사가 완만하고 위로 볼록한 모양을 하고 있다.

화산구는 점성이 큰 유문암질 용암류가 화산의 중앙화도 부근에 집적되어 형성되며, 경사가 급하다. 화산구는 화성쇄설성 분출물로 구성되어 있다. 대칭도가 높은 원뿔 모양 화산은 복합구 또는 성층화산이라고 하는데, 이들은 용암류와 화성쇄설물의 호층으로 구성되어 있다. 화산의 산정에는 화구와 칼데라 같은 함몰대가 나타나기도 한다.

소규모의 분출구조로는 용암류가 있다. 파회회(pahoehoe)는 유동성이 큰 현무암질 용암류에 의해 형성된 분출구조로 로프를 쌓은 듯한 모양이며, 아아(aa)는 느린 속도의 용암류에 의해 형성되는 분출구조로 톱니 모양의 표면을 이룬다. 용암류는 기공이라고 하는 공동이 나타난다.

관입암의 산출상태

지하 깊은 곳에 형성된 관입암은 오랜 기간에 걸친 삭박작용을 겪은 이후 및 지각을 노출시키는 구조운동 이후에 지표로 노출된다. 관입암은 일반적으로 주변암을 절단하는 접촉관계를 보인다(→ 단구). 지표에 노출되어 나타나는 관입암의 산출상태는 작은 크기의 암맥에서부터 커다란 저반에 이르기까지 다양하다.

암맥은 화산과 연관되어 나타나는 판상의 암체로 주변의 모암을 절단하면 나타난다. 관입암상은 암맥과 유사하지만 모암과 평행한 관계를 보여준다. 병반은 모암에 대해 평행하지만 위쪽이 버섯 모양으로 부풀어오른 것이다. 분상암체는 이와 반대로 위쪽이 오목한 관입암체이다.

대규모의 불규칙한 모양을 하고 있는 관입암체는 크기에 따라 암류 또는 저반이라 하는데, 규모가 100㎢ 이상인 것은 저반이라 하고 이보다 작은 것은 암류라고 한다.