안산암
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Andesite
1. 개요
안산암은 중성질 화산암의 일종으로, 세립질 내지는 반암질 암석으로 흔히 발견된다. 같은 성분의 심성암으로 섬록암(diorite)이 있다.
안데사이트라는 이름은 독일의 고생물학자인 크리스티안 레오폴트 폰 부흐 남작(Christian Leopold von Buch, 1774~1853)이 콜롬비아 마르마토의 조면암질 화산암에 대해 안데스 산맥의 이름을 따서 명명했다. 안산암(安山岩)이라는 이름은 일본에서 안데사이트를 한자식으로 번역한 것. [1]
2. 성분과 암상
안산암은 화산암을 구분하는 TAS 도표 상에서 규산염의 함량비(SiO2 wt %)가 57-63%에 해당하며, 알칼리 함량(Na2O+K2O)이 대략 8 wt %에 미치지 못한다.[2] 현무암보다는 규장질이지만, 유문암에 비하면 더 고철질인 중성질 암석이다.
주로 사장석(plagioclase), 보통각섬석(hornblende)과 보통휘석(augite)이 반정(phenocryst)의 주를 이루며, 이와 함께 티탄철석(ilmenite), 자철석(magnetite), 흑운모(biotite), 저어콘(zircon), 인회석(apatite), 사방휘석(orthopyroxene)[3]이 발견되며 간혹 석류석(garnet)이 발견되기도 한다. 석기(groundmass)는 보통 회색인 경우가 흔하다. 석기에는 종종 기공(vesicle)이 있는데, 암석이 굳은 후 제올라이트나 포도석(prehnite), 펌펠리아이트(pumpellyite) 등 2차 광물이 자라나 동그란 기공을 채우기도 한다. 이를 특별히 행인공(amygdule)이라고 부른다.
중위도의 습윤한 기후에서 표면이 산화되었을 때, 현무암은 주로 붉은 표면[4]을 띠고, 유문암은 분홍색을 띠는 반면, 안산암은 회색을 띠는 것이 특징적이다.[5]
3. 안산암의 생성과 분포
안산암은 섭입대의 가장 대표적인 화산암이다. 섭입대 초창기에 현무암이 발달하다가도, 안정적으로 발달한 섭입대 화산암류의 대다수는 안산암이 차지하게 된다. 섭입대는 안정적으로 마그마를 만드는 곳으로, 다량의 현무암질 마그마가 형성된다. 마그마가 한 곳에서 지속적으로 만들어지기 때문에 이곳은 마그마가 굳어 만들어지는 지각이 두껍게 퇴적되기 시작한다. 이 때문에 현무암질 마그마는 충분한 분별 결정 작용을 일으켜 분화(differentiate)한다. 차츰 섭입대의 지각은 규소 함량이 높아져가는데, 지속적인 마그마 공급으로 이곳의 지각은 고온의 환경을 유지하게 된다. 이로 인해 섭입대의 하부지각은 간혹 주변 마그마의 열로 녹아 새로운 마그마를 만들거나, 주변 마그마에 섞여들게 된다. 또한 이전에 만들어져 분화한 마그마가 채 완전히 고화되기 전에 새로운 현무암질 마그마의 공급을 받으면서 두 서로 다른 마그마가 섞이게 되고, 이 때 중성질 성분을 탄생시키기도 한다. 이 모든 과정[6]은 평균적으로 안산암의 성분에 해당하는 마그마를 만들게 되어, 섭입대의 화산 활동은 주로 안산암 내지는 석영안산암(dacite) 성분의 마그마가 주도하게 된다.
안산암이 만들어지는 섭입대는 물이 풍부한 마그마가 대부분을 이루기에, 대부분 안산암을 분출하는 화산은 물이 많아서 강력한 분출을 일으킬 잠재력을 가진다. 달리 말하면, 섭입대의 성층화산은 그 본체가 대체로 안산암으로 만들어져 있다. 또한 이들로부터 만들어지는 강력한 분출들도 상당수가 안산암질에서 석영안산암질 성분의 마그마가 분출한 결과이다. 동시에, 안산암질 마그마에서 휘발성 성분이 빠져나가거나[7] 잘 빠져나가는 환경이 조성된 경우[8], 안산암질 마그마는 휘발성 성분을 잃으면서 반쯤 굳은 채로 화도(volcanic vent)를 타고 올라오게 된다. 이 때는 안산암질 덩어리들이 분출되는데 대부분의 안산암질 용암은 점성이 상당히 높은 상태라서 멀리 흐르지 못하고 주변에 굳어 화산돔(volcanic dome)을 이루게 된다. 용암류를 겉으로 겹겹이 누적시키며 돔이 성장한다면 외부성장형(exogenous), 내부에서 마그마가 돔을 밀어내면서 성장하면 내부성장형(endogenous) 돔이라고 부른다. 어떤 경우는 화산 내부에서 돔이 성장하기도 하는데, 이 경우를 크립토돔(cryptodome)이라고 한다. 폭발에 대한 잠재력이 높으므로,[9] 위험한 현상으로 간주되는 경우가 많다. 외부 성장형 돔이라도, 하부에서 지속적으로 마그마가 상승하면서 돔을 밀어올리기 때문에 고온의 돔이 붕괴하면서 화산쇄설류를 형성하게 된다. 이외에도, 안산암 돔이 점성 때문에 흐르게 되면 이를 쿨레(Coulee)라고 하며, 용암과 돔의 중간적인 성질을 갖는다.
[1] 안산시의 지질은 편암, 편마암 등의 변성암으로 구성되어 있다. 자세한 설명은 이곳 참조.[2] 화산암 항목의 TAS 도표를 참고하라.[3] 사방휘석 중에서 특히 안산암에서 발견되는, 마그네슘과 철이 함께 풍부한 것을 하이퍼스틴(hypersthene)이라고 부르기도 한다. 이는 오래된 단어로 요즘은 잘 사용되지 않는다.[4] 적철석이 만들어지기 때문이다.[5] 이 차이는 울릉도의 항구 주변의 현무암질 절벽의 붉은색과 북쪽 해안가의 조면암 절벽의 회색으로 잘 대비된다. 조면암은 안산암과 유사한 암석이다.[6] 간단하게 정리하면, (1) 현무암질 마그마의 분별 결정 작용과, (2) 하부 지각 물질의 부분 용융, (3) 현무암질 마그마와 주변 규장질 암석과의 혼염(crustal assimilation), (4) 규장질 마그마와 고철질 마그마의 혼합(magma mixing)이 모두 안산암 형성에 기여할 수 있고, 섭입대는 이 모든 기작을 가장 안정적으로 일으킬 수 있다.[7] 강력한 분출로 휘발성 성분이 다량 소실된 경우[8] 분기공(fumarole)이 잘 발달하거나 규모가 작은 분출이 지속적으로 일어나는 경우[9] 휘발성 기체는 완전히 소실되지 않았는데, 돔을 만든다는 것은 마그마가 굳어간다는 뜻으로, 기체가 같힌 채로 마그마가 식어가며 이는 곧 휘발성 기체가 용출(exsolution)된다는 것을 의미한다. 따라서 강력한 기압이 걸려 마그마 파쇄(fragmentation)가 일어나고 강력한 분출로 이어질 수 있다. 세인트 헬렌즈 화산이 대표적인 크립토돔의 예를 제공해주었다.