변성암
점판암, 천매암, 편암, 편마암은 모두 같은 이암에서 시작할 수 있습니다. 차이는 약 150 °C에서 550 °C 넘게까지 얼마나 뜨거워졌느냐입니다.
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변성은 모양이 바뀐다는 뜻입니다. 변성암은 처음에는 다른 암석이었습니다. 화성암이었을 수도 있고, 퇴적암이었을 수도 있고, 먼저 생긴 다른 변성암이었을 수도 있습니다. 그 암석이 높은 열, 높은 압력, 광물이 녹아 있는 뜨거운 유체, 또는 가장 흔하게는 이것들이 함께 작용해서 바뀐 것이 변성암입니다. 이런 조건은 땅속 깊은 곳과 판과 판이 만나는 곳에서 찾을 수 있습니다. BGS는 암석이 이런 환경에 수백만 년 동안 머물 수 있다고 덧붙입니다. 그 정도면 암석 속 광물이 물리적으로나 화학적으로, 또는 두 가지 모두로 바뀌기에 충분히 긴 시간입니다.
바뀌지만 녹지는 않습니다
여기서 가장 중요한 조건은 암석이 녹지 않는다는 것입니다. 만약 녹는다면 그 암석은 마그마가 되고, 그다음에는 화성암이 됩니다. 변성암에서는 그 대신 광물이 고체 상태 그대로 다시 결정이 됩니다. 원자들이 새로운 광물로 다시 배열되거나, 암석 속으로 스며든 유체와 반응합니다. 그 결과 변성암은 대개 원래 암석보다 더 빽빽하고 단단해집니다. 녹는점 가까이까지 간 암석은 일부만 녹기도 합니다. Physical Geology는 이렇게 변성암과 화성암이 섞인 암석을 혼성암(미그마타이트)이라고 부릅니다.
엽리: 눌려서 생긴 줄무늬
암석이 어느 한 방향으로 다른 방향보다 더 세게 눌리면, 운모처럼 납작하거나 길쭉한 광물이 미는 방향에 직각으로 줄지어 자랍니다. 그러면 암석에 줄무늬나 얇은 판 같은 모양이 생기는데, 이것을 엽리라고 합니다. 엽리는 압력이 어느 방향에서 왔는지를 기록합니다. Physical Geology는 셰일 같은 이암이 변성될 때 생기는 엽리 변성암을 변성의 정도, 즉 변성 등급 순서로 정리합니다. 가장 먼저 생기는 것은 점판암입니다. 점판암의 운모 조각은 너무 작아서 보이지 않지만, 점판암은 납작한 판으로 잘 쪼개집니다. 천매암은 이보다 더 뜨거워진 것으로, 운모 때문에 은은한 광택이 납니다. 편암에서는 운모 결정이 눈에 보일 만큼 크게 자라 있습니다. 편마암에서는 광물이 밝은 띠와 어두운 띠로 따로 나뉘어 있습니다.
| 변성 등급 | 온도 |
|---|---|
| 아주 낮음 | 150~300 °C |
| 낮음 | 300~450 °C |
| 중간 | 450~550 °C |
| 높음 | 550 °C 이상 |
| 원래 암석 | 등급이 오르면 |
|---|---|
| 이암(셰일) | 점판암(아주 낮음), 천매암(낮음), 편암(중간), 편마암(높음) |
| 화강암 | 중간 등급까지 거의 그대로, 높은 등급에서 화강 편마암 |
| 사암 | 낮은 등급에서 조금 변하고, 중간 등급부터 규암 |
| 석회암 | 아주 낮은 등급에서 조금 변하고, 낮은 등급부터 대리암 |
어떤 암석은 아무리 세게 눌려도 엽리가 생기지 않습니다. 그 암석을 이루는 광물이 납작하지도 길쭉하지도 않기 때문입니다. 석회암은 대부분 방해석으로 되어 있어서, 알갱이가 한 방향으로 줄을 서지 않습니다. 석회암이 열을 받으면 다시 결정이 되어 대리암이 되고, 그 안에 들어 있던 화석은 모두 없어집니다. 순수한 방해석으로는 흰 대리암이 생기고, 불순물이 섞여 있으면 대리석 특유의 소용돌이무늬가 생깁니다. 사암은 석영 알갱이들이 더해진 규산으로 용접되듯 서로 붙어서 규암이 됩니다. Physical Geology에서 가져온 위의 표를 보면 화강암에 대해서도 알 수 있습니다. 화강암의 광물은 수백 도까지 안정하기 때문에, 화강암은 높은 등급이 되기 전까지는 거의 바뀌지 않습니다.
노두 하나가 이 모든 이야기를 한꺼번에 보여 주기도 합니다. Physical Geology는 캐나다 로키산맥에 있는 점판암 바위 하나를 소개합니다. 이 바위에는 원래 퇴적층의 층리가 밝고 어두운 띠로 아직 남아 보이고, 점판암의 엽리는 그 띠를 다른 각도로 가로지르고 있습니다. 층리는 진흙이 처음에 어떻게 쌓였는지를 기록하고, 엽리는 그 뒤에 암석이 어느 방향으로 눌렸는지를 기록합니다.
가장자리에서 구워진 암석
모든 변성 작용에 땅속 깊이 묻히는 일이 필요한 것은 아닙니다. 뜨거운 마그마가 그보다 차가운 암석 속으로 밀고 들어오면, 마그마 바로 옆에 있는 암석은 눌리지도 녹지도 않은 채 구워집니다. 이것이 접촉 변성 작용입니다. 혼펠스 같은 접촉 변성암에는 대개 엽리가 없습니다. 한 방향에서 세게 미는 힘이 없었기 때문입니다. 한편 판이 부딪쳐 넓은 지역의 암석이 묻히면서 동시에 눌리는 곳에서는, 광역 변성 작용으로 엽리가 있는 점판암, 편암, 편마암이 생깁니다.
| 엽리 | 한 방향의 압력으로 광물이 나란히 늘어선 것 |
| 석회암 → | 대리암 |
| 사암 → | 규암 |
| 접촉 변성 | 뜨거운 마그마 옆에서 녹지 않고 구워짐 |
- 변성 작용 동안 암석에 일어나지 않아야 하는 것은?
- 녹는 것
- 뜨거워지는 것
- 눌리는 것
- 석회암은 무엇이 될까요?
- 대리암
- 점판암
- 규암
- 사암은 무엇이 될까요?
- 규암
- 대리암
- 편마암
- 이암에서 생기는 엽리 변성암을 낮은 등급부터 놓으세요.
- 엽리가 생기는 까닭은?
- 한 방향으로 더 센 압력이 납작한 광물을 줄 세워서
- 용암이 빨리 식어서
- 모래층이 물속에 가라앉아서
- 대리암에 엽리가 잘 보이지 않는 까닭은?
- 방해석 알갱이가 줄을 서지 않아서
- 열 없이 생겨서
- 화성암이어서
- 센 압력 없이 뜨거운 마그마 옆에서 구워진 암석에 일어난 것은?
- 접촉 변성 작용
- 광역 변성 작용
- 교결 작용
- 대리암에 화석이 드문 까닭은?
- 다시 결정이 되면서 없어져서
- 대리암은 육지에서 생겨서
- 대리암이 너무 젊어서
- 점판암은 어떻게 잘 쪼개질까요?
- 납작한 판으로
- 둥근 알갱이로
- 쪼개지지 않고 휜다
- 편마암은 550 °C 이상, 점판암은 약 150~300 °C에서 생깁니다. 550 °C는 점판암 범위의 위 끝보다 몇 도 높을까요?
- 변성암: 녹지 않고 열, 압력, 유체로 바뀐 암석.
- 한 방향 압력으로 엽리: 등급이 오를수록 점판암, 천매암, 편암, 편마암.
- 석회암 → 대리암, 사암 → 규암, 대개 엽리 없음.
- 접촉 변성은 마그마 옆에서 구워짐, 광역 변성은 판이 부딪치는 곳에서.
이 과정의 출처 (18)
- USGS FAQs (usgs.gov/faqs): What is the difference between a rock and a mineral? (mineral definition; common minerals quartz, feldspar, mica, amphibole, olivine, calcite; rock = aggregate of one or more minerals)
- What are igneous rocks? (Latin for fire; intrusive/plutonic slow cooling over thousands or millions of years, coarse grained, granite, diorite, gabbro, peridotite; extrusive/volcanic fine grained or glassy, vesicular, rhyolite, andesite, basalt, obsidian)
- What are sedimentary rocks? (layering; siltstone, sandstone, conglomerate, limestone, shale; clay, silt, sand, pebbles larger than 2 mm; chert; limestone precipitated from water)
- What are metamorphic rocks? (heat, pressure, hot mineral-rich fluids; not melted; denser; phyllite, schist, gneiss, quartzite, marble; foliation; contact metamorphism)
- USGS Find-A-Feature: Fossil (fossils almost exclusively in sedimentary rocks)
- USGS Fossils, Rocks, and Time (pubs.usgs.gov/gip/fossils: most rocks exposed at the surface are sedimentary; gravel to conglomerate, sand to sandstone, mud to mudstone or shale; Nicholas Steno mid-1600s; Law of Superposition; William Smith; Law of Fossil Succession)
- USGS Geologic Time: Age of the Earth (pubs.usgs.gov/gip/geotime/age.html: radiometric dating, half-lives 700 million to more than 100 billion years, Acasta Gneisses 4.03 Ga, Isua 3.7 to 3.8 Ga, zircons 4.3 Ga and 4.4 Ga in Western Australia, Moon rocks 4.4 to 4.5 Ga, meteorites 4.53 to 4.58 Ga, Earth 4.54 Ga with uncertainty under 1%, rocks over 3.5 billion years on all continents)
- USGS Mohs Hardness Scale image page and USGS Bulletin 1042-G Gem Stones of the United States (ten minerals, relative scale, diamond many times harder than corundum, much dust is silica, quartz 7)
- NPS Mohs Hardness Scale (Theophrastus, On Stones, about 300 BC)
- Physical Geology H5P Edition 5.6 Mineral Properties (opentextbc.ca, reference materials: natural fingernail 2 to 2.5, copper 3, steel nail 4, glass and knife 5 to 5.5, streak plate 6.5 to 7)
- Physical Geology 2nd ed. 7.2 Classification of Metamorphic Rocks (Steven Earle, opentextbc.ca: slate, phyllite, schist, gneiss by grade; grade table 150 to 300, 300 to 450, 450 to 550, above 550 °C; marble, quartzite, hornfels; migmatite)
- British Geological Survey, Discovering Geology: Rocks and minerals (rock cycle, Peterhead granite feldspar, quartz and biotite, limestone to marble, shale to slate, contact metamorphism, mineral definition)
- Weathering (biological, chemical, physical, freeze-thaw)
- Geological processes (erosion, deposition)
- BGS Geology dataset page (schist and gneiss recrystallized in the solid state)
- Geological Society of London, Compaction and Cementation (calcite, silica, iron oxides, clay minerals as cements)
- OpenStax Chemistry 2e 1.2 (oxygen 49.20% and silicon 25.67% of the mass of Earth's crust and atmosphere)
- USGS Water Density (ice about 9% less dense than water).
확인한 날: 2026-10-17