탐구지점 1 - 암맥과 암석의 절리

  탐구학습 주제 : 암맥과 암석의 절리

적용 대상	중·고등학생용	소요시간	20분
준비물	확대경, 줄자, 카메라, 탐구학습지, 지질도, 해머(지질용 망치)

(A) 

(B)

 
(C)

1. 산의 능선을 따라 폭이 6-8m에 이르는 암석이 두드러져 나타나게 된 까닭은 무엇일까요?

2. 붉은 색을 띠지 않는 부분의 암석면을 찾아 색과 알갱이의 크기를 관찰해봅시다.

색
알갱이 크기

3. 이곳 암석들은 표면에만 붉은 색을 띠는 부분이 있는데, 이것은 왜 생긴 것일까요?

4. 이 노두(암석)는 갈라진 암석의 틈이 발달되어 있다. 이러한 지질구조를 무엇이라고 할까요?

5. 이러한 지질 구조가 생긴 이유는 무엇일까요?

	응회암을 관입한 규장암

계양산은 전체적으로 용결 응회암으로 이루어져 있는데, 산의 동쪽 사면의 등산로를 따라 올라가다 보면 팔각정 부근에서 용결 응회암을 뚫고 들어온 암맥을 볼 수 있습니다. 이 암맥을 이루는 암석은 규장암이며, 화성암 중 반심성암에 속합니다. 화성암은 마그마가 식어 암석이 만들어지는 깊이에 따라 화산암과 심성암으로 나눕니다. 여기에 한 가지를 더하면, 마그마가 비교적 지하 얕은 곳에서 식어 생성된 암석을 반심성암이라고 합니다. 규장암은 화강암보다 얕은 곳에서 비교적 빨리 굳어져 장석이나 석영 등 광물의 크기가 화강암보다 훨씬 작습니다.

   이처럼 한 암석이 다른 암석을 뚫고 들어간(관입한) 경우, 관입당한 암석이 먼저 생성된 것입니다. 이를 ‘관입의 법칙’이라 한다. 따라서 이곳에서는 관입당한 용결응회암이 관입한 규장암보다 먼저 만들어졌음을 알 수 있습니다.

 

✤ 화성암의 산출상태 ✤

³⁾

화성암의 산출 상태

 화산암·용암층 : 마그마가 지표로 흘러나와 굳어진 것

 암맥 : 마그마가 암석의 틈을 따라 관입해 줄기 모양으로 만들어 진 화성암체

 암상 : 마그마가 지층의 층리면에 평행하게 들어가 판 모양으로 만들어진 화성암체

 병반 : 윗부분이 렌즈 모양으로 볼록한 화성암체

 화도 : 마그마의 통로

 화구 : 마그마의 출구

	암맥과 맥

지층이나 암석이 커다랗게 겉으로 드러나 있는 곳을 노두라고 합니다. 지질 조사는 대개 이러한 노두에서 하게 됩니다. 그런데 어떤 노두에서는 암석 사이로 두드러진 색깔의 커다란 줄무늬가 보이는 곳이 있습니다. 이는 암석의 갈라진 틈으로 지하의 마그마가 흘러들어와 만들어진 것입니다. 두께는 수 mm에서부터 수 m까지 다양하며, 길이도 수 m에서부터 수천 km까지 다양합니다. 이런 지질 구조를 암맥(dike)이라고 합니다. 암맥이란 지하의 마그마 웅덩이로부터 마그마가 지표로 올라온 길입니다.

노두에서 암맥과 거의 비슷한 형태로 암석 속에 들어 있는 하얀 줄무늬를 찾아볼 수 있습니다. 이 줄무늬는 보통 석영이나 방해석으로 되어 있어서 하얗게 보이는데, 이것은 암맥과 달리 지하 깊은 곳까지 연결되어 있지 않습니다. 이런 줄무늬를 맥(vein)이라고 합니다. 맥은 모양만 보면 암맥과 비슷하여 혼동하기 쉬우나 구성 물질이 석영과 방해석으로 되어 있기 때문에 성분을 따져 보면 그 차이를 쉽게 파악할 수 있습니다. 더군다나 방해석은 마그마가 굳어서 만들어지는 것이 아니므로 암맥이라고 불러서는 안 됩니다. 맥은 암석 사이로 지하수가 흐르면서 석영이나 방해석을 침전시켜 형성된 것입니다. 그리고 암맥보다 더 작은 규모로 나타나는 것이 일반적입니다.

 

✤ 계양산 팔각정 주변 응회암을 뚫고 들어온 규장암 암맥 ✤

 

✤ 청량산 정상 암석 틈으로 발달한 석영 맥 ✤

	절리란 무엇일까요?

절리(節理, joint)의 생성

 절리란 암석에 만들어진 크고 작은 규칙적인 틈입니다. 절리는 심성암과 화산암 모두에서 잘 나타납니다.

 화강암은 심성암이므로 땅 속 깊은 곳에서 만들어집니다. 이 말은 곧 화강암이 만들어질 당시에는 그 위로 수 킬로미터에서 수십 킬로미터에 이르는 지층들이 화강암을 누르고 있었다는 말입니다. 엄청난 압력이 화강암을 짓누르고 있었다는 것입니다. 그런데 화강암을 무겁게 덮었던 위쪽의 지층들이 긴 시간을 지나면서 조금씩 깎여 나가면, 화강암에 가해지던 압력도 줄어듭니다. 이렇게 짓누르는 압력이 거의 없어지면 화강암의 부피도 커집니다. 화강암은 딱딱한 돌덩어리이기 때문에, 압력이 없어지면 스펀지나 용수철처럼 부드럽게 늘어나지 못하고 암석 사이사이가 벌어져서 틈이 생겨버립니다. 이 틈이 바로 절리입니다. 화성암의 절리는 그곳의 지형과 거의 평행한 면처럼 생기는 경우가 많은데 이러한 절리를 층상절리라고 합니다. 화강암에는 이와 같은 층상 절리는 물론 수직 방향의 수직 절리도 발달합니다. 화강암의 절리는 마그마가 식을 때, 부피가 줄어들면서 만들어지는 것도 있고, 지하 깊은 곳에 있던 화강암이 지표 가까이 상승할 때에 암석을 누르던 압력이 약해지면서 만들어지기도 합니다.

화강암의 판상 절리와 수직 절리가 만들어지는 과정

1. 마그마가 지하 깊은 곳에서 천천히 식어 화강암이 될 때, 액체에서 고체로 상태가 변하면서 부피가 줄어듭니다. 이때 화강암에는 압력을 받는 방향에 수직으로 작은 틈(절리)이 생깁니다. 2. 지표면이 계속 침식작용을 받거나 지각변동으로 화강암이 지표면에 가까워지면 화강암을 누르던 압력이 감소하면서 지표면과 평행한 판상의 절리가 만들어집니다. 3. 지표면 밖으로 화강암이 드러나면서 절리가 더욱 많이 발달하게 됩니다.⁴⁾

 

주상 절리가 만들어지는 모습

1. 용암이 식어 수축되면서 절리가 만들어집니다. 먼저 생긴 절리는 다시 두 방향으로 나뉘는데, 이와 같은 과정이 반복되면 육각형 모양의 절리가 만들어집니다.

2. 수축을 일으키는 중심점이 고르게 분포하고 있으면 육각형의 중심부로 수축 이 진행됩니다.

3. 절리가 아래쪽으로 발달하면서 기둥 모양의 주상 절리가 완성됩니다.⁵⁾

 절리에는 1) 주상절리, 2) 판상절리(platy joint), 3) 방상절리, 4), 불규칙절리, 5) 풍화절리(양파껍질모양 박리작용), 6) 층상절리가 있습니다.

 

✤ 화강암 층상절리(북한산) ✤

 

✤ 현무암 주상절리(제주 대포동) ✤

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3) 자료출처 : 원종관 외. 2010. 한탄강 지질탐사 일지

4) 자료출처 : 원종식 외. 2010. 한탄강 지질 탐사 일지

5) 자료출처 : 원종식 외. 2010. 한탄강 지질 탐사 일지