화성암의 생성

• 암석은 어떻게 만들어지는가

암석이 만들어지려면 아주 오랜 시간이 걸립니다. 그래서 암석이 만들어지는 과정은 지켜볼 수가 없습니다. 이 때문에 옛날에는 암석이 만들어지는 방법에 대해 열띤 논쟁을 벌이기도 했습니다. 18세기까지만 해도 모든 암석은 바다에 퇴적물이 쌓여 만들어진다고 생각했습니다. 그러나 점차 화산 활동을 통해서도 암석이 만들어진다고 생각하는 사람들이 생겨나기 시작했습니다.

 

암석은 만들어지는 과정에 따라 크게 화성암, 퇴적암, 변성암으로 구분됩니다. 땅속 깊은 곳에는 땅속의 높은 열 때문에 반액체 상태의 물질을 마그마라고 하는데, 마그마가 땅속에서 식으면서 암석이 됩니다. 때로는 마그마가 땅 위로 솟아올라온 다음 식어서 암석이 되기도 합니다. 이처럼 마그마가 식어서 만들어진 암석을 '화성암'이라고 합니다.

 

땅 위에 있는 암석은 오랫동안 풍화, 침식 작용을 받으면 잘게 부서집니다. 잘게 부서진 암석 조각들은 강물을 따라 바다와 호수 등으로 운반되어 쌓이게 됩니다. 쌓인 물질들은 오랜 시간이 지나면 굳어져 단단한 암석으로 변합니다. 이와 같이 만들어진 암석을 '퇴적암'이라고 합니다. 퇴적암에는 층리가 잘 나타나 있고, 옛날에 살았던 동물과 식물의 흔적이 남아 있는 것도 있습니다.

 

지하 깊은 곳에 있는 암석은 뜨거운 열과 높은 압력을 받습니다. 이 때문에 원래의 암석과는 성질과 모양이 다른 암석으로 변하기도 합니다. 이렇게 만들어진 암석을 '변성암'이라고 합니다.

 

화성암, 퇴적암, 변성암은 만들어지는 과정이 다릅니다. 그런데 이 암석들은 만들어진 다음 그대로 있는 것이 아니라 오랜 시간에 걸쳐 다른 암석으로 변하기도 합니다. 이러한 과정을 '암석의 순환'이라고 합니다.

 

• 암석은 무엇으로 되어 있는가

주변에 있는 암석 몇 개를 모아서 관찰해 봅시다. 암석은 서로 모양과 색깔, 암석의 거친 정도가 다르다는 것을 알 수 있습니다. 그런데 암석을 들고 자세히 관찰하면 모양과 색이 다른 작은 알갱이들을 볼 수 있습니다. 또 빛을 받아 반짝이는 알갱이도 있습니다. 이와 같이 암석을 이루고 있는 작은 알갱이를 광물이라고 합니다. 암석에는 여러 가지 광물이 섞여 있기 때문에 광물의 종류를 알아내기는 쉽지 않습니다. 그렇다면 광물은 어떤 성질을 이용해서 구별할 수 있을까요?

 

광물은 어떤 때에는 주변의 방해를 받지 않고 크게 자라기도 합니다. 이때 광물의 종류에 따라 독특한 겉모양이 나타납니다. 이러한 광물 특유의 겉모양을 결정형이라고 합니다. 예를 들어 수정은 육각기둥 모양을 하고 있는데, 이것은 석영이 자란 것입니다.

 

광물 중에는 외부로부터 힘을 받게 되면 한 방향 또는 여러 방향으로 쉽게 쪼개지는 것이 있습니다. 운모는 얇은 판 모양으로 쪼개지고, 암염은 정육면체 모양으로 쪼개집니다. 그리고 방해석은 한쪽으로 기울어진 육면체 모양으로 쪼개집니다. 그러나 모든 광물이 일정한 방향으로 쪼개지는 것은 아닙니다. 석영과 같은 광물은 일정한 방향 없이 깨지지요.

 

광물은 종류에 따라 색과 단단한 정도가 다릅니다. 같은 광물은 대체로 같은 색깔이지만, 불순물이 섞이면 색깔이 달라지기도 합니다. 예를 들어 석영은 무색이지만 다른 물질이 섞이면 보라나 연둣빛을 띠기도 합니다.

 

종류가 다른 광물끼리 서로 긁어 보면 광물마다 단단한 정도가 다른 것을 알 수 있습니다. 단단한 광물이 무른 광물에 흠집을 내기 때문입니다. 광물 중에서 가장 단단한 것은 다이아몬드라고 불리는 금강석입니다. 광물 중에서 루비나 사파이어처럼 색이 아름답고 단단한 것은 가공하여 보석으로 이용하는데, 대부분 붉은색과 푸른색을 띠는 광물들입니다.

 

• 마그마가 식으면 어떤 암석이 만들어지는가

마그마의 분출

 

마그마가 땅 위로 올라와 흐르는 것을 용암이라고 합니다. 화성암은 마그마나 용암이 식으면서 만들어진 암석으로 화산 주변에서 용암이 흐르는 모양으로 굳거나 땅속의 마그마가 그대로 굳어져서 만들어집니다. 화성암의 색은 매우 다양합니다. 이것은 화성암으로 굳어지기 전의 마그마 성분과 관련이 있습니다. 마그마에 포함된 성분 중에 어두운 성분이 많으면 화성암은 어두운 색을 띠게 되지만 밝은 색 성분이 많으면 화성암 역시 밝은 색을 띠게 됩니다.

 

화성암은 마그마가 식어 암석이 만들어지는 장소에 따라 화산암과 심성암으로 구분합니다. 화산암은 마그마가 지표로 분출하거나 지표 부근에서 식어 만들어진 화성암으로, 현무암, 유문암 등이 여기에 포함됩니다. 그리고 심성암은 마그마가 지하 깊은 곳에서 천천히 식어 굳어진 화성암으로, 화강암, 반려암 등이 여기에 포함됩니다.

 

화성암은 크고 작은 광물의 알갱이로 이루어져 있습니다. 이 알갱이의 크기는 마그마가 식는 장소에 따라 달라집니다. 마그마가 지하 깊은 곳에 있으면 천천히 식습니다. 이렇게 천천히 식으면 마그마의 성분은 눈으로 구별할 수 있을 정도로 크게 자랍니다. 그 결과 심성암을 이루는 알갱이의 크기는 큽니다.

 

이에 비해 화산암을 이루는 알갱이의 크기는 작습니다. 왜 그럴까요? 마그마가 땅 위로 솟아 나와 용암으로 흐르면 땅속에서보다 훨씬 빨리 식습니다. 이처럼 급격하게 식으면 마그마의 성분은 커다란 알갱이로 자랄 시간 여유가 없습니다. 그래서 화산암의 알갱이는 눈으로 구별하기 어려울 정도로 작습니다.

 

화강암은 마그마가 지표면으로 분출하지 못하고 땅속 깊은 곳에서 식은 암석으로 알갱이가 큽니다. 화강암을 살펴보면 밝은 색 바탕에 검은 반점과 반짝이는 알갱이들이 있습니다. 화강암은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 암석으로 옛날부터 일상생활에 많이 이용되었습니다. 건물의 받침돌이나 석탑, 비석은 대부분 화강암으로 만든 것입니다. 그런데 지표면에서 땅속 깊은 곳에서 만들어진 화강암을 볼 수 있는 이유는 무엇일까요? 땅속에 있던 화강암이 지구 내부에서 미는 힘을 받으면 지표면 위로 올라오게 됩니다. 그 뒤 오랜 시간이 흘러 화강암을 덮고 있던 다른 암석들이 깎여 나가면 땅속에 있던 화강암을 볼 수 있는 것입니다.

 

현무암은 마그마가 지표면으로 분출한 뒤 빠르게 식어서 만들어진 암석입니다. 그래서 알갱이가 작습니다. 현무암은 댇개 검고 구멍이 많기 때문에 다른 암석과 쉽게 구별됩니다. 현무암 표면에 생긴 구멍은 마그마 속에 녹아 있던 가스가 빠져나오면서 생긴 것입니다. 현무암은 맷돌이나 주춧돌, 돌담, 돌하르방 등에 이용됩니다.