관악산 암석은 어떻게 만들어졌나?

마그마는 지하에서 어떻게 올라오고, 어떤 변화를 겪는가?

마그마는 지하 깊은 곳에서 생긴다. 그 깊이는 100km가 넘을 수도 있다.

어떻게 마그마가 지표를 향해서 올라올까?

지하로 갈수록 온도, 압력, 밀도가 높아짐은 앞서 이야기했다. 마그마는 암석의 일부가 녹은 것이다. 녹는 지역은 대개 맨틀이고 거기의 암석은 감람암이다. 감람암을 이루는 광물 중에 녹는 온도가 낮은 광물부터 녹아서 액체가 된다. 그때 마그마의 성분은 현무암과 닮아서 '현무암질 마그마'라 한다. 녹은 부분은 주변보다 밀도가 낮으므로 부력을 받아서 올라온다.

현무암질 마그마는 주변보다 온도가 높다. 그래서 오랜 시간 동안 그곳에 머문다면 서서히 식게 된다. 식을 때는 녹을 때와는 반대로 녹는 온도가 높은 광물, 즉 감람석이나 휘석이 먼저 고체가 된다. 마그마 속에서 생긴 이런 광물은 마그마보다 밀도가 높으므로 바닥으로 가라앉는다. 이런 과정을 '분별작용 또는 분별결정작용'이라 한다.

마그마의 분화. 먼저 만들어진 광물이 가라앉으면 그 성분이 빠져나가 마그마의 성분이 바뀐다

밀도가 높은 광물이 마그마 속에서 빠져나가면 마그마의 밀도는 이전보다 더 낮아진다. 성분은 안산암과 닮아져서 '안산암질 마그마'라 한다. 밀도가 낮아진 마그마는 더 높은 곳으로 올라와서 새로운 마그마방에 머문다. 휘석이나 각섬석이 고체가 되고 바닥으로 가라앉아서 마그마와 분리가 되면 마그마는 밀도가 더 낮아지고 더 높은 곳으로 올라온다. 이 마그마를 유문암질 또는 화강암질 마그마라 한다.

이렇게 마그마가 변화는 과정을
'마그마의 분화'라 한다.

마그마가 지하에 머무는 중에 언제라도 지표가 갈라져 있거나 쉽게 올라올 수 있는 통로가 생긴다면 마그마는 그곳을 따라 더 올라올 수 있다. 이렇게 하여 지표로 흘러서 넘친 마그마나 식어서 된 암석을 용암이라 한다. 통로를 따라서 마그마가 식어서 암석이 된 것을 관입이라 한다.

관입된 암석

마그마는 지표로 나오지 않고 지하에서 그대로 식어버릴 수 있다. 이때 현무암질 마그마는 반려암을, 안산암질 마그마는 섬록암을, 유문암질 마그마는 화강암을 만든다. 이와 같이 지하에서 식은 암석을 묶어서 심성암이라 한다.

마그마가 지표로 나와서 식는다면 현무암질 마그마는 현무암, 안산암질 마그마는 안산암, 유문암질 마그마는 유문암을 만든다. 이것들을 묶어서 화산암이라 한다.

화강암, 섬록암, 반려암은 지하에서 식어서 구성하는 광물 결정의 크기가 크고, 유문암, 안산암, 현무암은 지표에서 매우 급히 식어서 광물 결정의 크기를 눈으로 확인하기 어렵다.

화성암을 정리한 표

관악산과 같이 암석의 큰 덩이가 지표가 노출되어 있는 것을 흔하게 볼 수 있다.

관악산. 지하의 암석이 오랜 시간 침식되고 노출되었다

지하의 암석이 어떻게
지표에 노출되어 있을까?

간단히 계산을 하여 보자. 만일 지표의 암석이 일 년에 1mm가 침식된다고 가정하여 보자. 십 년이면 1cm, 천 년이면 1m, 백만 년이면 1km가 된다. 이 정도면 얕은 곳에서 만들어진 화강암이 지표로 노출될 수 있다. 천만 년이면 10km, 이 정도면 대부분의 화강암, 그리고 다른 심성암도 충분히 노출될 수 있는 깊이가 된다.

관악산의 암석이 무엇인지, 언제 만들어졌는지 알아보고, 과거 지하에서의 위치를 상상하여 보자.