암석의 종류와 형성과정에 대해 알려주세요

Question

화산재, 석회암, 석영암 등 암석은 어떤 과정을 거쳐 형성되는 걸까요? 그리고 각각의 특징과 활용 분야는 무엇인지와 지질학적 시대 분류에 사용되는 암석은 어떤 것들이 있을까요?

하얀도화지113 · Accepted Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.화산암은 화산 분화구에서 분출된 용암 또는 토사가 냉각되어 형성됩니다.석회암은 바다나 호수, 강물 등에서 축적된 석회질 침전물이 물기에 의해 압축되고 굳어져 형성됩니다. 석영암은 광물인 석영이 축적되어 굳어져 형성됩니다. 대표적으로 사질, 모래사질 등이 있습니다.각각의 암석은 고유한 특징을 가지고 있습니다. 화산암은 화산 분화구에서 분출되었기 때문에, 매우 뜨거웠기 때문에 밀도가 높고 단단합니다. 석회암은 부식에 강하고, 내화성이 좋습니다. 석영암은 단단하며 내화성과 내산성이 높습니다.암석은 건축, 산업, 농업 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 건축 분야에서는 석재로 사용되며, 산업 분야에서는 원료로 사용됩니다. 농업 분야에서는 토양 중 섭취된 산도를 중화시키는 데 사용하며, 화학 분야에서는 제약, 화장품 및 유리 제조 공정에서 사용됩니다.

럭스마가린 · Answer

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.암석은 생성원리에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암으로 나뉘어 집니다.화성암                                  화성암은 마그마가 식어서 만들어진 암석을 말합니다.마그마가 식는 위치에 따라 지하 깊은 곳에서 식은 암석을 심성암,지하 얕은 곳이나 지표 근처에서 식은 것을 화산암이라고 합니다.우리가 알고 있는 화강암이 심성암의 대표적인 예이고, 현무암이 화산암의 대표적인 예입니다.암석은 굳기 전 마그마 상태일 때 암석을 구성하는 입자 크기를 키울 수 있습니다.천천히 굳으면 입자를 키울 수 있는 시간이 길고, 빠르게 굳으면 입자를 키울 수 있는 시간이 짧은 것입니다.심성암은 냉각속도가 느려 입자 크기가 크며 이를 조립질이라고 합니다.화산암은 냉각속도가 빨라 입자 크기가 작으며 이를 세립질이라고 합니다.절리란 암석이 갈라진 틈을 말합니다.심성암과 화산암 모두에서 절리를 볼 수 있으나 절리의 생성원리와 모양은다릅니다. 심성암에서 볼 수 있는 판상절리입니다.판상절리가 만들어지는 원리입니다.1. 지하 깊은 곳에서 마그마가 굳어 심성암이 만들어지고2. 심성암 위 지표 부근에서는 풍화 침식이 일어납니다.3, 심성암을 누르는 하중이 줄어들며 심성암은 융기 즉, 지표 부근까지 올라옵니다. 심성암을 누르는 압력이 줄어들어 심성암이 팽창하면서 판 모양으로 갈라지게 됩니다. 이를 판상절리라고 하는 것입니다.우리나라에서는 북한산, 불암산, 설악산에서 볼 수 있습니다.위 사진은 화산암에서 볼 수 있는 주상절리 인데요, 우리가 알고있듯이 제주도에서 볼 수 있습니다.화산암 형성 당시 지표 부근에서 마그마가 빠르게 식으면서 부피가 수축하는데,그 모양이 오각형이나 육각형 모양이라고 합니다! 신기하죠?두 절리는 생성 시기에도 차이가 있습니다.판상절리는 심성암 생성 이후에 만들어진 절리이며, 주상절리는 화산암 생성 당시에 만들어진 절리입니다.화성암의 특징은 이쯤 살펴보고, 부스러기들이 차곡차곡 쌓여서 만들어진 퇴적암으로 넘어가겠습니다.퇴적암보통 퇴적암이라고하면 자갈, 모래 등의 부스러기가 쌓여 만들어진 암석을 생각하지만,용액 내 화학성분이 가라앉아 즉, 침전되어 만들어진 암석 역시 퇴적암입니다.전자를 쇄설성 퇴적암, 후자를 화학적 퇴적암이라고 합니다.쇄설성 퇴적암에는 퇴적물 종류에 따라 역암(자갈), 사암(모래), 셰일(진흙), 응회암(화산재) 등이 있습니다.화적적 퇴적암에는 물 속의 탄산염 이온이 침전되어 만들어진 석회암이 있습니다.과거 지구 대기에는 지금과 달리 이산화탄소의 비율이 높았습니다.그런데 바다가 생긴 이후로 이산화탄소가 녹아 이온이 되고, 이온이 침전되어 석회암이 되었지요.즉, 과거의 많았던 이산화탄소가 현재는 화학적 퇴적암인 석회암의 형태로 바뀐 것입니다.석회암은 탄산을 함유한 지하수와 만나면 화학반응을 하여 녹습니다.거대한 석회암 지형에 녹아서 구멍이 나면 바로 석회동굴이 되는 것입니다!CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2+  + 2HCO3-위 반응이 석회동굴이 생성되는 반응식입니다. 석회동굴 안에서는 위 반응의 역반응도 일어납니다.탄산수소칼슘용액이 동굴 내부를 흐르다가 이산화탄소가 빠져나가면서 다시 석회암으로 가라앉는 반응입니다.이 때 가라앉는 모습에 따라 종유석, 석순, 석주가 만들어집니다.변성암 마지막은 기존 암석이 열과 압력을 받아 성질이 변한 변성암입니다.열만 받은 경우를 접촉변성암, 열과 압력을 동시에 받은 경우를 광역변성암이라고 합니다.물론 압력만 받은 변성암도 있지만 일반적인 경우는 아니기 때문에 다루지 않겠습니다.                                                         접촉변성암은 위 그림과 같이 마그마 주변에서 나타납니다. 뜨거운 마그마로부터 주변 암석이 열을 받은 상황이죠.대표적인 접촉변성암으로는 사암이 변성된 규암, 석회암이 변성된 대리암, 셰일이 변성된 혼펠스가 있습니다.(수업시간에 사규 석대 셰혼이라고 외웠었죠!)광역변성암은 열로 인한 재결정작용, 압력으로 인한 엽리, 습곡, 단층이라는 특징을 가지고 있습니다.(재결정작용은 접촉변성암도 가지고 있는 특징입니다.)1. 재결정작용암석을 구성하고 있는 입자를 광물이라고 합니다. 한 암석은 여러 광물이 모여 만들어집니다.암석이 열을 받으면 살짝 녹으면서(완전히 녹아서 마그마가 된 것은 아님) 같은 종류 광물끼리 모일 수 있게 됩니다.같은 종류의 광물끼리 모이다보면 입자 사이 빈 공간이 채워지며 암석의 조직이 더 치밀하고 단단해집니다. 이를 재결정작용이라고 합니다.2. 엽리   재결정작용이 일어나는 동안 압력을 받게 된다면 광물들이 압력과 수직인 방향으로 신장하게 됩니다.그 결과 암석에 줄무늬가 생기는데 이를 엽리라고 합니다.3. 습곡과 단층양 옆에서 누르는 힘을 횡압력이라고 합니다. 지층이 횡압력을 받을 때 지층의 물성에 따라 휘어질 수도 있고, 끊어질 수도 있습니다.휘어진 경우 습곡이 만들어지고, 끊어지는 경우 역단층이 만들어집니다.반대로 양 옆에서 당기는 힘을 장력이라고 합니다. 장력에 의해 지층이 끊어지면 정단층이 만들어집니다.군산 고군산군도 말도해안에서 볼 수 있는 습곡입니다.왼쪽은 횡압력에 의해 상반이 위로 올라가는 역단층, 오른쪽은 장력에 의해 상반이 아래로 내려가는 정단층입니다.위의 단층은 정단층일까요? 역단층일까요?일단 어느쪽 땅덩어리가 상반인지 찾아야 합니다. 왼쪽이 상반이지요.상반이 내려가있으니 위 사진은 정단층입니다.

지구과학·천문우주

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