안녕하세요.
제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.
어떤 암석의 단면을 찍은 사진입니다.
불규칙적인 줄무늬가 매우 신비롭네요 ^^
퇴적암에서 발견되는 층리(층층이 쌓인 줄무늬)와는 다른 모습입니다.
그리고 사진에 'METAMORPHIC'이라는 영어 단어가 써있네요.
이 단어는 '변하다'라는 뜻을 가진 'meta-'와 '형태·모양'이라는 뜻의 'morph'가 합쳐진 단어입니다.
그렇다면 'METAMORPHIC'은 '형태가 변하다'라는 뜻이 되겠죠.
이번 시간에는 지구의 지각활동으로 인해 형태와 성질이 변한 '변성암'에 대해서 알아보겠습니다.
변성암의 영어 이름도 '성질과 형태가 변한 돌', 'metamorphic rock'입니다.
※ 애벌레 - 번데기 - 나비로 변하는 것과 같이 동물의 큰 형태 변화를 '변태(變態)'라고 하지요.
'변태(變態)'의 영어 이름이 바로 'metamorphosis'에요. 참고로 알아둡시다. ^^
*** 변성암 [metamorphic rock, 變成岩]
- 한자 뜻 풀이: 변하다 變, 이루다 成, 바위 岩
- 지구 내부의 높은 열과 압력을 받아 성질·형태가 변해서 만들어지는 암석
■ 변성작용의 분류
암석의 성질이 변하는 '변성작용'은 크게 두 가지로 나누어볼 수 있습니다.
▶ 광역변성작용 [regional metamorphism, 廣域]
- 한자 뜻 풀이: 넓다 廣, 지역 域
- 암석이 지하 깊은 곳에서 오랫동안 높은 열과 압력이 있는 환경에 맞춰 안정하게 성질이 변하는 작용
- 넓은 지역에 걸쳐서 나타남
▶ 접촉변성작용 [contact metamorphism, 接觸]
- 한자 뜻 풀이: 잇다 接, 닿다 觸
- 암석이 높은 온도의 마그마와 닿아서 성질이 변하는 작용
- 마그마와 접촉한 부분에서 나타남
변성작용에 따라 변성암을 크게 '광역변성암'과 '접촉변성암'으로 나눌 수 있겠지요.
이렇게 변성작용에 따라서 변성암에 나타나는 특징도 달라집니다.
그렇다면 각각의 변성암에 대해 더욱 자세하게 알아보겠습니다.
*** 광역 변성암
지하 깊은 곳에서 넓은 지역에 걸쳐 높은 열과 압력에 의해 성질이 변한 암석입니다.
광역변성암의 가장 큰 특징은 '엽리'라고 부르는 줄무늬입니다.
■ 엽리 [foliation, 葉理] ★
- 한자 뜻 풀이: 잎 葉, 나무결 理
- 광역변성작용을 받은 변성암에 나타나는 광물이 나뭇잎처럼 평평하게 배열된 무늬
▶ 엽리의 생성 과정
엽리 생성 과정을 간단하게 그림으로 그려봤습니다.
좌우로 작용하는 압력에 의해 동그랗던 광물이 눌러져서 줄무늬처럼 변하게 됩니다.
이때, 광물 줄무늬는 압력의 수직 방향으로 배열되겠지요 ^^
■ 엽리의 종류
광역변성암에 나타나는 줄무늬인 엽리는 입자크기나 모양으로 여러가지로 분류할 수 있습니다.
그 중에서 우리가 알아야 할 '편리 구조'와 '편마 구조'에 대해 알아봅시다.
▶ 편리 [schistosity, 片理]
- 한자 뜻 풀이: 조각 片, 나무결 理
- 변성작용으로 광물이 변형되고 일정한 방향으로 배열된 줄무늬 구조
- 광물이 규칙적으로 배열되어 있기 때문에 판 모양으로 쪼개지기 쉬움
- 광물이 비교적 작은 암석에서 나타남 (세립질)
▶ 편마 [gneissosity, 片麻]
- 한자 뜻 풀이: 조각 片, 삼 麻 (한자 뜻으로는 잘 풀이가 되지 않네요..)
- 편리 보다 더욱 큰 변성 작용으로 만들어진 불규칙한 굵은 줄무늬 구조
- 재결정작용으로 인해 줄무늬가 굵어짐
- 투명한 광물과 불투명한 광물이 서로 교대로 배열된 줄무늬가 관찰 됨
- 광물이 비교적 큰 암석에서 나타남 (조립질)
엽리에 대해서도 무척 내용이 많지만 중학교 수준에서 쉽게 정리해봅시다.
입자가 작은 광물이 변성작용으로 인해 규칙적이고 얇은 줄무늬가 되면 편리,
더욱 큰 변성작용으로 인해 광물이 재결정되어 줄무늬가 커치고 불규칙적으로 보이면 편마,
이렇게 간단하게 정리해볼 수 있겠네요 ^^
■ 광역변성암의 종류
▶ 점판암 [slate, 粘板岩]
- 한자 뜻 풀이: 붙다 粘, 널조각 板
얇은 조각이 붙어있는 것처럼 보인다는 뜻이죠.
진흙이 굳어진 셰일 같은 퇴적암이 변성작용을 받아 생성되는 변성암입니다.
편리가 잘 발달되어 있어서 얇게 쪼개지는 성질이 있어서 지붕 건축 재료로 쓰이기도 하죠.
'슬레이트'라고도 합니다.
▶ 편암 [schist, 片岩]
점판암이 더욱 큰 변성작용을 받아 생성된 변성암입니다.
더욱 뚜렷한 편리 줄무늬를 관찰할 수 있습니다.
▶ 편마암 [gneiss, 片麻岩]
셰일과 같은 퇴적암이나 화강암 등이 매우 큰 광역변성작용을 받아 생성됩니다.
위에서 배웠던 편마 구조가 나타납니다.
다른 암석에서 보이지 않는 예쁜 줄무늬가 보이네요.
*** 접촉 변성암
지하에서 솟아오르는 마그마의 열에 의해 성질이 변해 생성되는 변성암입니다.
광역변성작용과는 다른 작용이기 때문에 암석의 변화가 비교적 적습니다.
■ 접촉변성암의 종류
▶ 혼펠스 [hornfels]
셰일과 같은 세립질 암석이 열에 의해 변성된 암석입니다.
▶ 규암 [quartzite, 硅岩]
- 한자 뜻 풀이: 규소 硅
모래로 이루어진 사암 같은 암석이 접촉변성작용으로 규암이 됩니다.
▶ 대리암 [marble, 大理岩]
- 한자 뜻 풀이: 크다 大, 나무결 理
석회물질이 퇴적되어 만들어진 석회암이 열에 의해 재결정작용으로 변성된 암석입니다.
우리가 '대리석'이라고 부르는 돌이죠.
대리암은 색과 모양이 아름답고, 광택이 있기 때문에 건축이나 조각에 사용됩니다.
바티칸 미술관에 있는 '라오콘' 조각을 비롯한 많은 미술품들이 대리석을 조각한 것이죠.
■ 마그마 주변 접촉변성작용
셰일, 사암, 석회암이 층리를 이루는 지층이 있다고 예를 들어볼게요.
이 지층 아래서부터 마그마가 터져나와서 지표로 분출되었습니다.
(이렇게 마그마가 지층으로 올라오는 것을 '관입'이라고 합니다.)
그렇다면 마그마가 관입된 부분 주변에는 열에 의한 접촉변성작용이 일어나겠지요.
셰일, 사암, 석회암은 혼펠스, 규암, 대리암으로 변하게 됩니다.
이해하기 쉽죠? ^^
간단한 그림으로 열에 의한 접촉변성작용을 이해해봅시다.
*** 정리해봅시다
- 변성암의 특징: 엽리, 큰 결정
- 셰일이 열과 압력을 받으면 → 편암, 더 많이 받으면 → 편마암
- 화강암이 열과 암력을 많이 받으면 → 편마암
- 셰일이 열만 받으면 → 혼펠스
- 사암이 열만 받으면 → 규암
- 석회암이 열만 받으면 → 대리암
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