안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 관찰 탐구 (2)

안구상 편마암(眼球狀 片麻巖, Augen Gneiss, 변성암)은 화강암이 대륙 충돌 속에서 극심한 압력과 열을 받아,
눈알 같은 장석 결정을 간직한 채 다시 태어난 ‘지질학적 생존자’로 알려져 있습니다.
안구상 편마암은 이름부터 생김새까지 꽤 인상적인 암석이라 지질학자들 사이에서도 이야기거리가 많은 암석입니다.
안구상 편마암은 지질학에서 매우 흥미로운 변성암의 한 종류로,
안구상 결정체(Augen, 독일어로 '눈'이라는 뜻)가 포함된 편마암입니다.
큰 렌즈 모양 또는 타원형의 광물 결정(주로 정장석)이 암석 내에 안구 모양으로 배치된 특징이 있습니다.
안구상 편마암은 거정질 편마암의 한 종류로, 주로 화성암이 변성작용을 받아 생성됩니다.
이러한 변성 작용은 지구 내부 깊은 곳에서 일어나며, 암석의 광물 조성과 구조를 변화시킵니다.
안구상 편마암은 대륙 충돌대, 지각 변형대에서 변성 및 변형의 증거로 활용될 수 있는 지질학적 의의를 갖습니다.

안구상 편마암(眼球狀 片麻巖, Augen Gneiss)의 어원.
· 안구상(眼球狀): 눈알처럼 둥글고 타원형인 결정이 보인다는 뜻.
· Augen: 독일어로 '눈(안구)'
독일과 알프스 지역에서 연구가 활발해 독일어 명칭이 국제적으로 정착.
· 편마암(片麻巖, Gneiss): 고온·고압 변성 작용으로 줄무늬(편마 구조)가 발달한 변성암.
즉, '눈알 같은 큰 결정이 박혀 있는 편마암' 이라는 아주 직관적인 이름입니다.

유럽 일부 지역에서는 안구상 편마암 노두를 두고
“돌이 보고 있다” 혹은 “돌이 인간을 지켜보고 있다”라는 민간 전설이 전해집니다.
특히 안구 모양의 장석 결정이 보이는 노두는 신성시하기도 했습니다.
지질학자들 사이에서는 현장 조사 중 농담으로도 회자되기도 합니다.
“이 암석은 우리가 일을 대충 하는지 다 보고 있다”라는 농담을 하곤 합니다. 
안구상 편마암은 지구과학 학생 실습에서 변성 작용의 극단적 예시로 단골 등장하기도 합니다.

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 관찰 탐구

 

탐구할 암석표본은 안구상 편마암 천연원석입니다.
사이즈는 크기 18.0 x 12.5 x 7.5 cm, 무게 1,706 g 입니다.
안구상편마암은 거정질 편마암의 일종으로, 주로 화성암이 변성작용을 받아 생성됩니다.
사람 눈 모양의 안구상 결정 형태가 뚜렷하게 나타나 있습니다.
정장석, 미사장석으로 된 반상의 광물 덩어리가 석영, 흑운모 등으로 된 호(縞, Band) 사이에
군데 군데 박혀있는 특징적인 형태를 보입니다.
큰 정장석 결정은 쉽게 변형되지 않기 때문에, 강한 응력 내에서도 제 모습을 유지합니다.
이 덩어리가 마치 '눈(안구 眼球)'처럼 보인다고 하여 안구상 편마암라고 부릅니다.
조직은 안구상 조직 + 편마 구조, 입자 크기는 중~조립질입니다.
결정 배열은 방향성 매우 강하며, 압축·전단 변형 흔적이 뚜렷합니다.
변성작용 과정에서 변형에 민감한 운모, 석영 등이
안구 모양 결정체 주위에서 굴절 구조, 흐름 구조(Boudinage structure) 형성에
기여하고 있는 모습을 관찰할 수 있습니다.
검정색의 반짝이는 광물이 흑운모입니다.
적색의 팥 같은 작고 동그란 결정체들 다수 보이는데요.
이 광물은 석류석입니다.
편마암의 특징인 엽리(葉理, Schistosity)도 잘 나타나 있습니다.
엽리란 광물들이 압력 방향에 수직으로 배열되어 생긴 띠 모양의 줄무늬 구조를 말합니다.
강한 변성작용(고온·고압)으로 인해 결정성 광물(운모, 흑운모 등)이 정렬되면서 형성됩니다.
광물의 결정 크기나 색깔에 따라 엽리가 구분되며, 암석이 엽리를 따라 판처럼 쪼개질 수 있습니다.

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 1

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 2

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 3

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 4

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 5

 

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- 안구상 편마암 생성 과정 (형성 메커니즘)

안구상 편마암은 대부분 화강암, 화강섬록암, 장석이 풍부한 심성암 등에서 기원합니다.
즉, 원래는 화성암이었으나 이후에 변성된 상태를 의미합니다.

안구상 편마암은 주로 다음과 같은 과정을 통해 생성됩니다.
기원암(Protolith)은 보통 화성암(예: 화강암)이나 퇴적암이 대상입니다.
이 기원암이 고온·고압의 중~고급 변성작용을 겪으면서,
동시에 변형을 겪고 안구형 구조 결정체로 성장합니다.
변성작용 중에서도 정장석 결정은 비교적 강한 광물이기 때문에,
연약한 주변 광물보다 덜 변형되고 안구상으로 남게 됩니다.
이 과정은 주로 전단대(Shear zone) 같은 강한 압력과 변형이 작용하는 환경에서 발생합니다.
비교적 연약한 광물들은 흐름성(Flow) 있게 재배열되어 편마구조를 형성합니다.
석영, 운모류 등은 고온 고압 환경에서 쉽게 변형되기 때문에,
안구상 결정 주위를 둘러싸면서 ‘흐르는 듯한’ 편마 구조를 만듭니다.

① 원암 형성
깊은 지각에서 화강암질 마그마가 서서히 냉각.
큰 장석 결정이 이미 존재.

② 고온·고압 변성 작용 (대륙 충돌, 조산 운동)
온도: 약 500~700℃
압력: 중·고압 변성 환경

③ 편마 구조 발달
석영·운모 등은 늘어나며 줄무늬 형성.
장석 결정은 상대적으로 단단해 찌그러지며 '눈알' 모양 유지.
눈알 같은 장석 + 줄무늬 기질 = 안구상 편마암

- 안구상 편마암 화학식 및 구성 성분

안구상 편마암은 복합 암석이므로 단일 화학식은 없습니다.
대신 주요 광물의 화학식을 보겠습니다.
정장석(K-feldspar): KAlSi₃O₈
사장석(Plagioclase): NaAlSi₃O₈ – CaAl₂Si₂O₈
석영(Quartz): SiO₂
흑운모(Biotite): K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(OH)₂

주요 구성 광물은 정장석(안구 결정의 주인공), 사장석, 석영 등입니다.
부수 광물은 흑운모, 백운모, 각섬석, 자철석, 석류석 등입니다.

- 안구상 편마암 색상

회백색, 회색, 분홍색, 연갈색 등.
안구(장석) 모양 결정체는 흰색 또는 분홍색이 많음.

- 안구상 편마암 경도, 밀도, 파쇄 특성

경도(모스 경도)는 평균 6~7, 석영 때문에 단단함.
밀도는 약 2.6 ~ 2.8 g/cm³.
파쇄 특성은 암석 전체로는 뚜렷한 쪼개짐(Cleavage)이 없음.
단, 편마면을 따라 잘 쪼개짐.
깨짐(Fracture)은 불규칙 파쇄, 장석 안구는 깨질 때 둥글게 떨어져 나가기도 함.

- 안구상 편마암 분포 지역

독일, 오스트리아 알프스, 노르웨이, 스웨덴, 인도 쉴드 지역, 캐나다 순상지 등에 분포합니다.
우리나라의 경우 안구상 편마암은 보통 선캄브리아기 변성암 지대에서 발견됩니다.
한국에서 안구상 편마암은 경북 대구, 경주, 포항, 영남지괴 내에서 형성된 고변성 지대,
경기도 광주–양평 일대 등 중부 내륙 지질대, 경기 육괴, 강원도 태백산지 지역에 분포합니다.

- 안구상 편마암 사용 용도

안구상 편마암은 미적 특성 덕분에 다양한 용도로 활용됩니다.
외장재, 석재 벽돌 등 건축 자재, 기념비, 조형물, 공원 경관석 등 조경 자재로 사용됩니다.
조직이 견고하고 내구성이 높아 기념비, 조형물 제작에 적합합니다.
학술 및 교육으로 변성암 교육용 표본, 변성 이력 파악 및 지질사 연구 등 학술적인 지질 탐사 대상으로도 활용됩니다.

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 6

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 7

열전도율 테스트. 안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 8

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 9

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 10

안구상 편마암(Augen Gneiss) 표본 천연원석 - 11

- 엽리, 편리, 층리, 절리 특징 비교

암석에 나타나는 엽리, 편리, 층리, 절리는 모두 암석 내부의 구조적 특징이지만,
형성 원인과 형태, 나타나는 암석 종류에 따라 구분됩니다.
아래에 각각의 특징과 잘 나타나는 암석 종류를 정리해 보겠습니다.

· 엽리(葉理, Schistosity)

광물들이 압력 방향에 수직으로 배열되어 생긴 띠 모양의 구조.
광물의 결정 크기나 색깔에 따라 엽리가 구분됨.
강한 변성작용(고온·고압)으로 인해 결정성 광물(운모, 흑운모 등)이 정렬됨.
띠 모양의 줄무늬 구조, 방향성 있음.
암석이 판처럼 쪼개질 수 있음.
잘 나타나는 암석: 중·고변성암→편암(Schist), 편마암(Gneiss)

· 편리(片理, Foliation)

암석이 특정 방향으로 잘 쪼개지는 성질.
광물의 배열 또는 변형에 의해 생긴 구조.
낮은 정도의 변성작용이나 압력으로 인해
광물들이 일렬로 배열되어 쪼개지는 방향이 생김.
얇고 규칙적인 쪼개짐 면이 있고, 손으로도 얇게 벗겨질 수 있음.
잘 나타나는 암석: 변성암 (약한 변성)→셰일이 변성되어 생성된 슬레이트(Slate)

▲ 엽리, 편리, 층리, 절리 특징 비교

· 층리(層理, Bedding or Stratification)

퇴적물이 쌓이면서 생기는 수평 방향의 층상 구조.
서로 다른 입자 크기, 색깔, 조성 등으로 층이 나뉘어 보임.
퇴적 환경의 변화(속도, 물질 공급량, 생물 활동 등)에 따라
다른 종류의 퇴적물이 순차적으로 쌓이면서 형성됨.
얇고 수평적인 층들이 반복적으로 나타남.
때로는 교호층, 경사층, 리플 구조 등을 포함함.
잘 나타나는 암석: 퇴적암→이암, 사암, 셰일, 석회암

· 절리(節理, Joint)

암석이 깨지거나 갈라진 틈.
변형이나 수축, 압력 변화 등에 의해 생기며 이동(변위)이 없음.
암석의 냉각 수축, 지질구조 운동, 풍화와 침식 등으로 인한 암석 내 응력 발생.
규칙적 또는 불규칙한 틈이 일정한 방향성을 가지고 나 있음.
단층과 달리 절리에는 이동 흔적이 없음.
잘 나타나는 암석: 화성암, 변성암, 퇴적암 모두에서 나타남.
화강암(수축 절리), 현무암(주상절리)

 

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