1. 지각을 이루는 암석
암석에는 어떤 종류가 있을까?
우리가 살고 있는 지구의 표면은 단단한 암석으로 이루어져 있다. 우리 주변에서는 암석을 흔히 볼 수 있는데, 암석마다 특징이 각각 다르다. 우리 주변에서는 밝은색의 산봉우리를 이루는 암석, 지층을 이루며 쌓여 있는 암석, 줄무늬가 뚜렷한 암석 등 특징이 다른 여러 암석들을 볼 수 있다. 암석마다 특징이 다른 것은 암석이 생성되는 과정이 다르기 때문이다. 암석은 생성 과정에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암으로 분류한다.
화성암은 어떻게 생성되었을까?
화성암은 지구 표면 아래에서 발견되는 녹은 암석 물질인 마그마가 냉각되고 응고되어 형성됩니다. 마그마가 화산 분출이나 분출 과정을 통해 표면으로 올라와 상대적으로 빠르게 냉각되면 작은 광물 결정이 있는 화성암으로 굳어집니다. 이 암석은 화산암으로 알려져 있으며 현무암과 유문암과 같은 변종을 포함합니다. 반면, 마그마가 지하 깊은 곳에서 천천히 식고 굳어지면 더 큰 광물 결정을 가진 관입 화성암이 형성됩니다. 심성암이라고 불리는 이 암석은 지각 내에서 시간이 지남에 따라 천천히 발달합니다. 심성암의 예로는 반려암과 화강암이 있습니다. 화성암의 광물 결정 크기는 냉각 속도에 따라 달라집니다. 빠르게 냉각하면 작은 결정이 생성되고, 천천히 냉각하면 더 큰 결정이 형성됩니다. 더욱이, 화성암의 색상은 함유된 미네랄 함량에 따라 달라질 수 있습니다. 반려암과 같은 어두운 색상의 암석은 주로 어두운 광물로 구성되어 있으며, 화강암과 같은 옅은 색상의 암석에서 발견되는 밝은 광물과 대조됩니다. 이러한 광물 구성 배열은 화성암에서 나타나는 색상의 스펙트럼에 기여합니다.
퇴적암은 어떻게 생성되었을까?
바다나 호수 바닥과 같은 곳에는 퇴적물이 쌓인다. 퇴적물이 계속 쌓이면 아래쪽에 있는 퇴적물을 다져지고 단단하게 굳어진다. 이와 같이 퇴적물이 굳어져 만들어진 암석을 퇴적암이라고 한다. 암석이 부서져 만들어진 퇴적물은 크기에 따라 자갈, 모래, 진흙으로 구분한다. 자갈로 만들어진 퇴적암을 역암, 모래로 만들어진 퇴적암을 사암, 진흙으로 만들어진 퇴적암을 셰일이라고 한다. 또, 산호나 조개껍데기처럼 석회 물질로 이루어진 생물의 유해가 쌓이거나 물에 녹아 있던 석회 물질이 가라앉아 만들어진 퇴적암을 석회암이라고 한다. 퇴적암에는 종류나 크기가 다른 퇴적물이 쌓이면서 평행한 줄무늬인 층리가 나타난다. 또, 과거 지질 시대에 살았던 동식물의 유해나 흔적이 화석으로 발견되기도 한다.
변성암은 어떻게 생성되었을까?
지하 깊은 곳에서 암석은 높은 열과 압력을 받는다. 암석이 높은 열과 압력을 받으면 성질이 변하여 새로운 암석이 되는데, 이렇게 만들어진 암석을 변성암이라고 한다. 암석이 열의 영향을 크게 받으면 암석을 이루는 광물이 다른 광물로 변하거나 광물 결정이 커진다. 또, 암석이 압력의 영향을 크게 받으면 광물 결정이 압력의 수직 방향으로 눌려 납작해지면서 줄무늬가 생기는데, 이를 엽리라고 한다. 이와 같은 과정으로 지하 깊은 곳에서 사암은 규암으로 변하고, 석회암은 대리암으로 변한다. 그리고 셰일은 편암과 편마암으로 변하고, 화강암은 편마암으로 변한다. 편암과 편마암에는 엽리가 잘 발달되어 있다.
2. 암석을 이루는 광물
암석에서 주로 발견되는 광물은 무엇일까?
지구의 지각은 주로 다양한 광물 입자로 구성된 암석으로 구성됩니다. 암석 내의 각 개별 입자를 광물이라고 합니다. 현재까지 4,000가지 이상의 다양한 광물이 확인되었지만 석영, 장석, 흑운모, 각섬석, 휘석 및 감람석과 같은 특정 광물은 암석에서 흔히 발견됩니다. 1차 광물이라고 알려진 이러한 특정 광물은 암석의 주요 구성 요소를 구성하며, 그중 장석이 특히 풍부합니다. 각 광물은 다른 광물과 구별되는 독특한 특성, 즉 광물 특성을 가지고 있습니다.
광물은 어떤 특성이 있을까?
광물마다 색, 광물 가루의 색, 단단한 정도 등 특성이 다르다. 따라서 이와 같은 특성을 이용하여 광물을 구별할 수 있다.
광물은 각각 고유의 색을 띠고 있으며, 겉으로 보이는 색은 광물을 가장 쉽게 구별할 수 있는 특성이다. 석영과 정석은 밝은색을 띠고 흑운모 각섬석, 휘석, 감람석은 어두운색을 띤다. 광물을 조흔판에 긁었을 때 나타나는 광물 가루의 색을 조흔색이라고 한다. 겉으로 보이는 색이 시슷한 광물은 조흔색으로 구별할 수 있다. 흑운모, 적철석, 자철석은 모두 어두운색으로 비슷해 보이지만 조흔색은 흰색, 적갈색, 검은색으로 각각 다르다.
광물의 단단한 정도를 굳기라고 한다. 굳기가 다른 광물을 서로 긁으면 단단한 광물이 덜 단단한 광물에 흠집을 낸다. 석영과 방해석을 서로 긁으면 방해석에 흠집이 생긴다. 이는 석영이 방해석보다 단단하기 때문이다. 이와 같이 굳기는 광물마다 다르므로 서로 긁어서 단단한 정도를 비교한다.
자철광은 자석과 유사한 금속을 끌어당기는 자기 특성을 나타냅니다. 반대로 방해석에 묽은 염산을 가하면 반응이 일어나 기포가 생기고 용해된다. 각 광물은 고유한 특성을 갖고 있으며, 이들 광물이 결합하면 암석이 됩니다. 결과적으로, 암석의 성질은 존재하는 광물의 종류에 따라 달라집니다. 예를 들어, 석영이나 장석이 풍부한 암석은 일반적으로 더 밝은 색상을 나타내는 반면, 휘석이나 감람석이 풍부한 암석은 더 어두운 색상을 나타내는 경향이 있습니다.
3. 암석의 풍화와 순환
단단한 암석은 어떻게 잘게 부서질까?
시간이 지남에 따라 표면의 암석은 분해 과정을 거쳐 점차 자갈이나 모래로 변합니다. 풍화 작용으로 알려진 이 자연 현상은 암석이 점차 작은 조각으로 분해되고 구성이 변경되는 것을 포함합니다. 풍화작용은 주로 물, 공기, 생물학적 활동과 같은 환경적 요인에 의해 발생하며 이를 집합적으로 풍화 과정이라고 합니다. 암석에는 크고 작은 균열이 있습니다. 물이 이러한 틈새로 스며들어 얼면서 팽창하여 균열이 넓어지거나 새로운 균열이 생깁니다. 얼고 녹는 과정이 반복되면서 한때 단단했던 암석은 더 작은 조각으로 부서집니다. 또한 암석 틈새로 침투하는 식물 뿌리는 파편화에 기여할 수 있습니다. 더욱이 물이나 공기의 화학적 작용은 암석의 구성을 변화시켜 표면을 약화시키거나 용해시킬 수 있습니다. 암석 표면을 덮고 있는 이끼의 성장은 이러한 구성 변화를 더욱 가속화합니다.
토양은 어떤 과정으로 생성될까?
토양은 몇 개의 층으로 이루어져 있다. 암석이 풍화되면 암석 조각과 모래가 된다. 암석 조각과 모래가 계속 풍화 작용을 받으면 더 잘게 부서진다. 그 후 물에 녹은 물질과 진흙 등은 아래로 내려와 쌓인다. 이와 같이 암석이 오랜 시단 동안 풍화 작용을 받으면 식물이 자라고 동물이 생활할 수 있는 흙인 토양이 만들어진다.
암석이 다른 암석으로 변할 수 있을까?
암석은 주변 환경이 달라지면 다른 암석으로 변한다. 마그마가 굳어서 만들어진 화성암이 지각 변동으로 지표에 드러나면 풍화 작용을 받아 퇴적물이 되고, 퇴적물이 계속 쌓여 굳으면 퇴적암이 된다. 그리고 암석이 지하 깊은 곳에서 높은 열과 압력을 받으면 변성암이 된다. 이때 더 높은 열을 받아 녹으면 마그마가 되고, 마그마가 굳으면 다시 화성암이 된다. 이와 같이 풍화 작용이나 지각 변동 등이 일어나 암석이 끊이없이 다른 암석으로 변하는 과정을 암석의 순환이라고 한다. 지권을 이루는 물질은 오랜 시간에 걸쳐 이와 같은 과정으로 순환한다.