유문암 표본 천연원석 관찰 탐구

강화도에서는 실제로 기록된 화산 폭발이 없었음에도 불구하고,
유문암(流紋岩, Rhyolite)과 같은 화산암(화성암)이 발견되는 이유는 뭘까요?
그 이유는 강화도의 지질학적 배경과 지질사적 과정 때문입니다.
강화도는 화산 지대가 아닌 한반도 서부의 지각 안정 지대에 속합니다.
지질학적으로 비화산성 지형입니다.
과거 화산 활동의 기록은 없습니다.
이 지역에는 화강암, 편마암 등의 변성암과 일부 퇴적암층이 분포하고 있습니다.
주로 선캄브리아기 및 중생대에 형성된 것으로 알려져 있습니다.
강화도에 분포하는 화산암은 약 8천만 년 전,
중생대 백악기 시기의 화산 활동으로 생성된 것으로 추정됩니다.
즉, 사람이 존재하기 전의 지질시대에 화산활동이 있었고,
그 결과 화산암이 생성되어 현재까지 남아 있는 것입니다.
중생대 말기에는 한반도 전역에서 판 구조 운동에 의해
활발한 화산 활동과 심성암 관입 활동이 있었습니다.
이 시기에 지하 마그마가 지표로 분출하면서,
화산암(현무암, 유문암, 응회암 등)을 형성했습니다.
강화도 역시 이 시기의 고화산(古火山) 지역 중 하나로 간주되며,
당시의 화산 활동 흔적이 암석으로 보존된 것입니다.
현존하는 강화도의 화산암은 과거에 있었던 지질학적 활동의 유산입니다.

 

탐구할 암석표본은 유문암 천연원석입니다.
원산지는 강화도 입니다.
사이즈는 크기 25.2 x 14.5 x 10.5cm, 무게 3,072g 입니다.
유문암의 특징들을 잘 보여주고 있습니다.
유문암은 규산(SiO₂) 함량이 높고,
나트륨과 칼륨이 풍부한 산성 화산암입니다.
구성 성분은 대부분 석영과 장석으로,
총 실리카 함량이 70% 이상됩니다.
백운모와 흑운모도 소량 관찰됩니다.
화학적 조성은 화강암(Granite)과 유사하지만,
유문암은 지표 근처에서 빠르게 냉각되어 형성되기 때문에,
세립질 또는 유리질의 조직을 가지는 것이 특징입니다.
이때 용암의 흐름에 따라 유동구조가 나타나는데,
이는 마치 흐르는 듯한 무늬나 띠 모양을 보입니다. 
색깔은 전체적으로 회색, 백색, 갈색이 어우러진 우백질입니다.
약 8천만 년 전 중생대 백악기에 생성된 암석이니만큼,
고태미(古態美)가 물씬 드러납니다.

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유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 1

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 2

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 3

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 4

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 5

 

비취(Jadeite) 보석 천연원석 - 에머랄드 빛 SSA-255 : 스톤 스토리

강화도 현무암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 교육교재용 SSB-615 : 스톤 스토리

히말라야 크리스탈 수정 천연원석 SSA-263 : 스톤 스토리

 

한반도에서의 대표적인 화산 활동 지역은 백두산, 제주도, 울릉도와 독도 입니다.
백두산은 한반도와 중국 경계에 위치한 활화산으로,
역사적으로 매우 큰 폭발을 일으킨 적이 있는 잠재적으로 위험한 화산입니다.
백두산(해발고도 약 2,744m)은 약 946년경 대규모 분화가 있었습니다.
이후로도 1597, 1668, 1702년에 중소규모의 분화가 있었던 것으로 추정되고 있습니다.
1903년 전후 마지막으로 기록된 소규모 분화가 (화산가스 배출 중심) 있었습니다.
분화구인 천지는 직경 약 4.4km, 깊이 약 384m에 달합니다.
백두산에서 946년경 발생한 천년대 분화(밀레니엄 분화, Millennium Eruption, VEI 7급)는,
인류 역사상 가장 유명하고 강력한 분화로, 가장 큰 화산폭발 중 하나입니다.
대기권까지 이르는 화산재 기둥이 형성됐으며,
대규모 화산쇄설류 발생했고,
분출된 화산재가 일본 홋카이도, 러시아까지 도달했습니다.
동아시아 전역의 기후에 영향을 주었습니다.
관련 기록은 고려사, 중국 사서 등 고문헌에 간접적 기록으로 전해지고 있습니다.
(예: '붉은 비', '하늘이 어두워짐')
근래 2002~2005년 경에 백두산 지진 활동이 급증했고,
지하 마그마 방 움직임이 감지됐습니다.
현재도 하루 수십 차례 미세 지진이 발생하고 있는 상황이며,
중국과 북한이 공동으로 모니터링을 실시하고 있습니다.
이처럼 백두산은 고위험 활화산으로 미래에 대규모 분화 가능성이 예측되고 있습니다.
재분화 가능성이 확실하기 때문에 지구과학계에서 계속 연구하고 있습니다.
제주도 화산의 경우에는 약 2만 년 전까지 활동한 것으로 알려져 있습니다.
울릉도와 독도는 화산섬으로, 과거 화산 활동 기록과 화산암 지대가 존합니다.

 

- 유문암(流紋岩, Rhyolite)

유문암(流紋岩, Rhyolite)은 화성암 중 화산암에 속합니다.
화산 폭발로 인한 용암 분출에 따르는 그 흐름의 산물입니다.
한자 유문(流紋)은 '흐를 유', '무늬 문' 입니다.
Rhyolite라는 이름은 용암의 흐름을 의미하는
고대 그리스어 ῥύαξ(Rhýax)로 부터 유래했습니다.
그리스어로 흐른다는 뜻의 단어 'ρέιν'와
돌을 뜻하는 'λιθος'가 합쳐진 말입니다.
암석에 용암이 흐른 흔적이 나타나기 때문에,
이러한 이름을 가지게 되었습니다.

유문암은 석영과 장석이 주를 이루는 규장질 암석입니다.
총 실리카 함량이 68% 이상인 것으로 정의됩니다. 
보통 석영 20~60%, 사장석 35~80%,
알칼리장석 15~65% 정도를 함유하며,
부성분 광물로 흑운모와 각섬석 등이 나타납니다.
유문암의 경도는 보통 6 정도 입니다.

유문암질 마그마는 화산 활동 당시 그 점성과 유체 함량 때문에
강력한 폭발을 수반하는 경우가 잦습니다.
보통 유문암은 현무암의 분화 과정 산물로 알려져 있습니다.
유문암은 화씨 1382~1562도 상태 온도로 지표면으로 분출 후,
용암의 속도와 냉각 시간에 따라 결정이 형성됩니다.

▲ 화성암 성분과 조직에 의한 분류 - 유문암

 

유문암은 화산 분출 때 용암이 산사면을 타고 흘러내리면서 굳어서 암석이 될 때,
용암이 흐르는 형태의 무늬가 고스란히 나타나 있습니다.
흐르는 형태의 띠 무늬, 그물이나 미로 형태 무늬 등 다양하게 나타납니다.
이를 '유동구조(流動構造, Flow Structure, Flow Band)'라고 합니다.
유문암은 이러한 유동구조(유상구조) 조직이 특징입니다.

독특한 석기(石基 Groundmass, 기질)의
유리 조직이나 반정(Phenocryst)이 구형으로 모여,
방사상으로 발달하는 조직을 가진 경우도 종종 발견됩니다.
둥근 형태의 구과상(球果狀) 조직 무늬가 보이는 경우
이를 '구과상 유문암(球果狀 流紋岩, Spherulitic Rhyolite)'이라고 합니다.
구과상 유문암은 잘 연마하면 꽃 문양이 드러나기도 하는데요.
이를 흔히 '꽃돌'이라고 합니다.

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 6

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 7

열전도율 테스트. 유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 8

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 9

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 10

유문암(중생대 백악기 화산암) 표본 천연원석 - 11

 

유문암은 상대적으로 밝은 톤의 암석입니다.
대부분 리우코크래틱(Leucocratic)한 밝은 회백색을 보입니다. 
*Leucocratic: (지질학) 우백질(優白質) 암석. 주로 옅은 색 광물로 이루어짐.
이 외에도 회색, 녹회색, 적회색, 밝은 분홍색까지 다양합니다.

유문암은 우리나라 곳곳에서 발견되는데요.
화산암(화성암)의 일종이기 때문에 중생대 백악기 화산활동의 영향을 받은,
남부지역과 남해안 도서지역에 주로 분포돼 있습니다.
경북 청송군에 위치한 주왕산 자락은 흔히 '꽃돌'이라고도 불리는,
구과상 유문암 산출지로 유명합니다.
해외에서는 뉴질랜드, 독일, 아이슬란드, 인도, 중국 등에서도
다양한 종류의 유문암들이 산출되고 있으며,
이들은 주로 활화산이나 사화산 근처에 분포합니다.

석기시대에는 유문암을 사용하여 석기, 돌도끼, 돌칼, 긁는 도구,
괭이, 도끼 머리 및 발사체 끝, 칼날, 화살촉 등을 생산했습니다.
이는 유문암의 암질이 비교적 단단하고 균질하며,
쪼개짐 특성을 활용한 것으로 보입니다.
오늘날 유문암의 용도는 건설용 골재, 도로 골재용, 절삭공구,
호텔, 주택, 실내 장식, 꽃돌, 장식용 골재 등의 재료로 쓰입니다.
이는 아름다운 문양 특색을 주로 활용하는 것으로 보입니다.

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