화성암석학 정리자료 Up 화성암석학 정리자료화성암석학 정리자료화성암석학 정리자료1. 고용체 광물2. 마그마의 화성작용과 Fe함량비3. 호상열도에서의 마그마 형성4. 마그마의 핵형성과 결정성장속도5. 화성암의 동위체 비에 따른 분류6. 호상열도에서의 미량원소 패턴1. 고용체 광물 고용체란 광물 내의 이온들이 서로 교환이 쉬운 광물 쌍을 말한다. 대표적인 고용체 광물로는 장석계의 광물이 있다. 먼저 장석을 분류하는데 있어서 K, Na, Ca를 포함한 광물들을 분류하는 것은 매우 중요하다. 먼저, K를 많이 포함한 장석을 정장석이라고 하며, Na를 많이 포함하는 것을 조장석, Ca를 많이 포함한 것을 회장석이라고 한다. 여기서 정장석과 조장석은 불완전 고용체적 특징을, 조장석과 회장석은 완전 고용체적 특징을 갖는다. 하지만, 정장석과 회장석은 공존이 불가능하다. 그 이유는 각 암석을 대표하는 알칼리 금속 원자로부터 찾을 수 있다. 먼저, 정장석을 구성하는 대표적인 원소인 칼륨(K)은 원자번호가 19이며 옥...화성암석학 정리자료1. 고용체 광물2. 마그마의 화성작용과 Fe함량비3. 호상열도에서의 마그마 형성4. 마그마의 핵형성과 결정성장속도5. 화성암의 동위체 비에 따른 분류6. 호상열도에서의 미량원소 패턴1. 고용체 광물 고용체란 광물 내의 이온들이 서로 교환이 쉬운 광물 쌍을 말한다. 대표적인 고용체 광물로는 장석계의 광물이 있다. 먼저 장석을 분류하는데 있어서 K, Na, Ca를 포함한 광물들을 분류하는 것은 매우 중요하다. 먼저, K를 많이 포함한 장석을 정장석이라고 하며, Na를 많이 포함하는 것을 조장석, Ca를 많이 포함한 것을 회장석이라고 한다. 여기서 정장석과 조장석은 불완전 고용체적 특징을, 조장석과 회장석은 완전 고용체적 특징을 갖는다. 하지만, 정장석과 회장석은 공존이 불가능하다. 그 이유는 각 암석을 대표하는 알칼리 금속 원자로부터 찾을 수 있다. 먼저, 정장석을 구성하는 대표적인 원소인 칼륨(K)은 원자번호가 19이며 옥텟규칙에 의해 최외각 전자가 1개 존재한다. 또한, 나트륨(Na)은 원자번호가 11이며 칼륨과 마찬가지로 옥텟규칙에 의해 최외각 전자가 1개 존재한다. 반면, 칼슘(Ca)은 원자번호가 20으로 최외각 전자가 2개 존재한다. 보통 알칼리 금속들은 이온화되어 최외각 껍질에 존재하는 전자를 잃어버리기 때문에 이온화가 일어날 경우, 반경이 감소하는 특징을 갖는다. 또한 1가 양이온이 되기 쉬운 칼륨(K)과 나트륨(Na) 보다 2가 양이온이 되기 쉬운 칼슘(Ca)의 반경은 완전 이옹ㄴ화과 된 후에 더욱 더 작아진다. 이를 테면, 칼륨(K)과 칼슘(Ca)은 완전 이온화가 이루어진 후의 주양자수는 3개로 같지만, Ca의 양성자가 K보다 1개 많기 때문에 더욱 무거운 원자핵을 갖는다. 고로 는 보다 이온반경이 작다. 즉, 위 세 개의 이온반경의 크기를 비교하면, 의 관계가 성립한다. 이러한 이온 반경의 관계를 통해 장석의 고용체적 특징을 이해할 수 있다. 보통, 고용체 광물은 치환되는 금속이온의 반경이 비슷하거나 전하량이 같고 온도가 높을 때 보다 효과적인 고용체적 특징을 갖는다. 정장석(K장석)과 조장석(Na장석)의 경우, K와 Na의 이온전하량이 같기 때문에 온도가 높은 경우 고용체적 특성을 갖지만, 온도가 낮아질 경우 용리현상이 일어나게 된다. 반면, 조장석(Na장석)과 회장석(Ca장석)의 경우, Na와 Ca의 이온반경이 비슷하기 때문에 완전 고용체로써 작용한다. 반면, 정장석과 회장석은 K와 Ca의 이온의 전하량과 이온반경이 다른 관계로 공존이 불가능하다. 2. 마그마의 화성작용과 Fe함량비 화성암은 암석이 용융되어 형성된 용액인 마그마가 고결하여 만들어진다. 보통 마그마는 지표의 벌어진 틈새를 따라 이동하며, 여기서 벌어진 틈새에서 마그마가 고결할 경우, 관입암이 만들어진다. 관입암이 형성될 경우, 관입암의 주변부에는 열변성작용에 의한 변질대가 만들어지며, 관입암 내부에는 포획암인 외래 암편이 존재하기도 한다. 반면, 마그마가 지표로 분출할 경우, 분출된 마그마는 공기 중에 급격히 식으면서 풍화작용에 의해 뜯겨진다. 이렇게 뜯겨진 입자들은 이후 퇴적되는 퇴적층에 층내력이라고 하는 화성퇴적암편으로 남게 된다. 마그마의 화성작용으로 형성되는 비알칼리 계열의 화성암은 비의 변화를 토대로 칼크알칼리 계열과 쏠레아이트 계열로 분류할 수 있다. 먼저, 칼크알칼리 계열의 화산암은 함량의 증가에 따라 비의 비율이 거의 일정하다. 반면, 쏠레아이트 계열의 화산암은 칼크알칼리 계열과 다르게 함량의 증가에 따라 비의 비율이 증가한다. 여기서, 이러한 의 비율이 극단적으로 증가하는 것을 스케어가드 계열이라고 한다. 칼크알칼리 계열의 마그마는 용액의 산소분압이 높아 결정분화작용 초기 마그마 내 Fe은 산소와 산화반응으로 인해 정출되어 의 비율이 분화가 이루어짐에 따라 감소하게 된다. 반면, 쏠레아이트질 마그마의 경우에는 산소분압이 낮아 마그마가 분화함에 따라 산화반응을 통해 Fe의 정출이 이루어지지 않아 비는 마그마의 분화가 일어남에 따라 증가하게 된다. 3. 호상열도에서의 마그마 형성 호상열도에서 섭입대의 깊이가 깊어질 경우, 해양판에서는 탈수반응으로 인해 빠져나온 유체가 맨틀에 공급되고 이렇게 유동하는 마그마가 대륙지각 하부를 가열하여 현무암질 마그마와 유문암질 마그마를 교대로 분출하게 된다. 즉, 현무암질 마그마와 유문암질 마그마의 혼합으로 안산암질 마그마가 분출된다. 여기서 현무암질 마그마는 마그마의 혼합 혹은 결정분화작용을 통해 유문암질 마그마나 안산암질 마그마를 만든다. 특히, 쐐기맨틀로부터 유래된 현무암질 마그마와 대륙지각 하부가 가열되어 유래된 화강암질 마그마는 서로 혼합되어 안산암질 마그마가 된다. 먼저, 수렴경계의 섭입대에서 해양판이 섭입되는 경우 해양판에 포함된 사문암의 탈수반응이 이루어진다. 또한 수렴경계의 고압상태에서 해양판을 구성하는 현무암과 그 위의 규질 퇴적물들은 석영 에클로자이트로 변성되고 이것이 용융되면 규질마그마를 만들게 되는데 이렇게 형성된 규질 마그마가 맨틀물질과 반응하면 석류석 회석암질 마그마를 만들게 된다. 이러한 석류석 휘석암질 마그마가 분출할 때 칼크-알칼리질 마그마가 만들어지는 것이다. 4. 마그마의 핵형성과 결정성장속도 화성암의 핵형성과 결정성장속도는 온도와 강력한 상관관계를 갖는다. 마그마가 식어서 화성암을 만들 때, 온도가 높다면, 핵형성과 결정성장은 느린속도로 이루어진다. 반면, 온도가 낮다면 다수의 핵형성이 이루어지고 결정의 성장이 빠르게 이루어진다. 하지만, 형성되는 결정의 크기는 온도가 높을수록 더욱 커지며, 낮을수록 작아진다. 즉, 온도가 낮을 경우, 마그마는 급히 식게 되므로 세립질 암석을 만들게 되며, 온도가 높은 곳에서 천천히 식을 경우, 마그마는 천천히 그리고 점진적으로 식게 되므로 조립질 암석을 만든다. 하지만, 특이하게 마그마가 급격한 주변환경의 변화로 급격하게 식는 경우, 핵이 거의 형성되지 않으며 결정성장 또한 잘 이루어지지 않는 유리질 암석을 만들게 된다. 이렇게 결정의 성장에 영향을 주는 요인으로는 결정핵의 종류와
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