변성암의 형성, 분류, 특징 - 지질학 개론 (5)

변성암은 지구 내부의 열과 압력, 그리고 화학적 변화에 의해 기존 암석이 새로운 형태로 변형된 암석을 말합니다. 이러한 변성작용은 지구의 지각에서 발생하며, 원래 암석의 구조와 성분을 변화시켜 다양한 형태와 종류의 변성암을 형성합니다. 이번 블로그 글에서는 변성암의 형성 과정, 분류, 그리고 주요 특징에 대해 자세히 알아보겠습니다.

변성암

[ 목차 ]

1. 변성암의 형성

2. 변성암의 분류

3. 변성암의 특징

 

1. 변성암의 형성

변성암은 기존 암석이 열, 압력, 화학적 변질에 의해 물리적 또는 화학적 성질이 변화하면서 형성됩니다. 이러한 변화는 주로 지각 변동이나 화성 활동, 또는 깊은 지하에서의 압력과 온도 상승에 의해 발생합니다. 변성작용은 대체로 세 가지로 분류됩니다.

 

1.1 접촉 변성(Contact Metamorphism)

접촉 변성은 마그마가 기존 암석을 관통하거나 근처에 있을 때 발생하는 변성작용입니다. 이 과정에서 마그마의 열이 주변 암석을 가열하여 변성을 일으킵니다. 주로 온도가 높은 환경에서 발생하며, 압력보다는 열이 중요한 역할을 합니다. 접촉 변성으로 형성된 변성암에는 호른펠스(Hornfels)와 같은 암석이 포함됩니다.

 

1.2. 광역 변성(Regional Metamorphism)

광역 변성은 지각의 대규모 변동, 즉 판의 충돌이나 산맥 형성 과정에서 발생하는 변성작용입니다. 이 과정에서는 높은 압력과 온도가 동시에 작용하여 변성암을 형성합니다. 광역 변성은 지구의 광범위한 지역에서 발생하며, 판구조론적 활동과 깊은 지각 변동에 의해 형성됩니다. 이러한 환경에서 생성된 변성암으로는 편암(Schist), 편마암(Gneiss), 대리암(Marble) 등이 있습니다.

 

1.3. 동력 변성(Dynamic Metamorphism)

동력 변성은 지각 변동이나 단층 활동과 같은 강한 기계적 힘이 작용할 때 발생하는 변성작용입니다. 주로 높은 압력과 낮은 온도 조건에서 발생하며, 마찰과 압축으로 인해 암석이 변형됩니다. 예를 들어, 단층면을 따라 생성되는 밀로나이트(Mylonite)는 동력 변성의 대표적인 예입니다. 

 

 

2. 변성암의 분류

변성암은 원래의 암석 종류와 변성 작용의 정도에 따라 분류됩니다. 이러한 분류는 주로 암석의 조직과 광물 성분에 따라 결정됩니다. 

 

2.1. 엽리성 변성암(Foliated Metamorphic Rocks) 

엽리성 변성암은 압력의 방향성이 뚜렷하게 나타나는 암석으로, 광물들이 평행하게 배열된 특징을 가집니다. 엽리성 변성암의 주요 유형으로는 다음과 같은 것들이 있습니다. 

• 판암(Slate): 점토암이나 셰일이 낮은 정도의 변성작용을 받아 형성된 변성암입니다. 판암은 얇고 평행하게 쪼개지는 성질이 있으며, 주로 건축 자재로 사용됩니다.
• 천매암(Phyllite): 판암보다 조금 더 높은 온도와 압력에서 형성된 변성암으로, 은은한 광택과 미세한 엽리를 특징으로 합니다.
• 편암(Schist): 높은 온도와 압력에서 형성된 변성암으로, 뚜렷한 엽리를 가집니다. 편암은 주로 운모와 같은 판상 광물로 구성되어 있으며, 쉽게 쪼개집니다.
• 편마암(Gneiss): 매우 높은 온도와 압력에서 형성된 변성암으로, 엽리 구조가 있지만 광물의 분포가 더 굵고 불규칙합니다. 편마암은 주로 화강암이 변성된 결과로 나타납니다.

 

2.2. 비엽리성 변성암(Non-Foliated Metamorphic Rocks)

비엽리성 변성암은 압력이 균일하게 작용하여 광물들이 엽리를 형성하지 않는 변성암입니다. 주요 유형으로는 다음과 같은 암석이 있습니다. 

• 대리암(Marble): 석회암이 높은 온도와 압력에서 변성작용을 받아 형성된 변성암입니다. 대리암은 주로 건축 및 조각 재료로 사용되며, 순수한 대리암은 백색을 띠지만 다양한 불순물이 혼합되어 여러 가지 색상을 가질 수 있습니다.
• 규암(Quartzite): 사암이 변성작용을 받아 형성된 변성암으로, 주로 석영으로 구성되어 있습니다. 규암은 매우 단단하고 내구성이 강해 건설 자재로 사용됩니다.

 

 

3. 변성암의 특징

변성암의 특징은 그 형성 과정과 원래 암석의 성질에 따라 다양하게 나타납니다. 다음은 변성암의 일반적인 특징입니다. 

 

3.1. 광물의 재결정(Recrystallization) 

변성암은 변성작용 동안 기존 암석의 광물이 재결정화되어 새로운 광물을 형성하게 됩니다. 이 과정에서 기존의 광물들이 더 큰 크기로 재배열되거나, 전혀 다른 광물로 변형될 수 있습니다. 예를 들어, 석회암이 변성작용을 받으면 대리암으로 변하면서 새로운 결정구조를 갖게 됩니다.

 

3.2. 엽리와 밴딩(Foliation and Banding) 

엽리성 변성암은 압력의 방향성에 의해 광물들이 평행하게 배열된 구조를 가지며, 이러한 구조를 '엽리'라고 합니다. 엽리의 발달 정도는 변성작용의 강도와 방향에 따라 다르며, 변성암의 중요한 분류 기준이 됩니다. 편마암과 같은 일부 변성암은 밴딩(banding)이라고 불리는, 광물들이 층상으로 배열된 특징을 가집니다. 

 

3.3. 밀도와 경도 변화 

변성암은 원래 암석보다 일반적으로 밀도와 경도가 증가합니다. 변성작용이 진행됨에 따라 암석의 조직이 더 조밀해지고, 광물 간의 결합이 더 강해지기 때문입니다. 이러한 특성은 변성암이 주로 내구성이 높은 건축 자재로 사용되는 이유이기도 합니다. 

 

3.4. 변성 인덱스 광물(Index Minerals) 

변성 인덱스 광물은 특정 변성 조건에서만 형성되는 광물로, 변성암의 형성 온도와 압력을 추정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 알만다인 석류석(Almandine Garnet)은 중정도에서 고도의 변성 조건을 나타내는 광물입니다. 이러한 인덱스 광물은 지질학자들이 변성암의 형성과정과 지구의 지각 환경을 이해하는 데 중요한 정보를 제공합니다. 

 

 

변성암은 지구의 지각 변동과 열, 압력의 변화를 통해 형성된 암석으로, 그 형성 과정과 특성은 지질학적 연구에 중요한 단서를 제공합니다. 변성암의 다양성은 지구의 역사와 지각 변동의 기록을 담고 있으며, 이를 통해 지질학자들은 지구의 과거를 추적하고 이해할 수 있습니다. 이번 글을 통해 변성암의 형성, 분류, 특징에 대해 알아보았으며, 앞으로도 지질학에 대한 흥미로운 주제들을 다루어 보길 기대합니다.