마그마의 생성과 화성암

핵심 정리

마그마는 암석이 녹아 생긴 액체 상태의 물질이며, 모든 화성암의 원천이다. 마그마는 맨틀이나 지각의 일부가 지하 깊은 곳에서 녹아 만들어진다. 암석은 압력이 낮아지거나, 온도가 높아지거나, 성분이 변할 때 녹을 수 있다. 맨틀 물질은 압력이 감소하면 용융되어 마그마가 생성될 수 있다. 해령 아래에서는 맨틀 물질이 압력 감소로 부분 용융되어 마그마가 생성된다. 그래서 해령에서는 주로 현무암질 마그마가 생성된다. 섭입대에서는 물이 포함된 맨틀 물질이 용융되어 마그마가 생성된다. 물이 공급되면 맨틀 물질의 융점이 낮아져 온도가 일정해도 용융될 수 있다. 다만 섭입대 안에서도 생성 지점에 따라 조성이 다르며, A 지점에서는 SiO₂ 함량이 52%보다 낮은 마그마가 주로 생성된다. 마그마의 성분은 분별 결정 작용과 혼합으로 바뀐다. 광물이 먼저 결정화되어 빠져나가면 남은 마그마의 조성이 달라진다. 이 과정은 한 종류의 마그마에서 조성이 다른 화성암이 만들어지는 원인 중 하나다. 마그마가 지하에서 천천히 식으면 큰 결정이 자라는 심성암이 되고, 지표 부근에서 빨리 식으면 세립질 화산암이나 유리질 암석이 된다. 마그마의 SiO₂ 함량은 점성에 영향을 준다. SiO₂ 함량이 높은 마그마일수록 점성이 크다.

자세히

마그마가 만들어지는 원리는 세 가지 요인으로 설명할 수 있다. 첫째는 압력 감소에 따른 감압 용융이다. 암석이 상승해 압력이 낮아지면 압력 감소로 용융 조건을 충족하여 마그마가 생성될 수 있다. 해령에서는 맨틀이 상승하면서 압력이 낮아져 마그마가 생성된다. 감압 용융은 열을 공급하지 않아도 압력이 감소해 암석이 녹는 현상이다. 압력 감소로 생성된 마그마는 온도 상승으로 생성된 마그마보다 SiO₂ 함량이 낮다. 둘째는 온도 상승에 따른 용융이다. 지각 물질은 온도가 높아져 녹으면서 마그마를 만들 수 있다. 다만 온도 상승으로 생성된 마그마가 항상 현무암질인 것은 아니다. 셋째는 물의 공급이다. 물이 포함된 암석은 물이 없을 때보다 낮은 온도에서 녹기 시작한다. 물이 포함되지 않은 암석은 물이 있는 암석보다 높은 온도에서 용융된다. 따라서 물이 공급되면 맨틀 물질은 더 얕은 깊이에서 용융되기 시작한다. 섭입대에서는 해양판에서 나온 물이 맨틀을 용융시켜 마그마를 만든다.

마그마의 성질은 생성 장소와 SiO₂ 함량에 따라 달라진다. 섭입대에서 생성되는 마그마는 해령에서 생성되는 마그마보다 SiO₂ 함량이 높다. 대륙 지각 아래에서 생성된 마그마는 해양 지각 아래에서 생성된 마그마보다 SiO₂ 함량이 많을 수 있다. 유문암질 마그마는 현무암질 마그마보다 SiO₂ 함량이 높다. 점성은 SiO₂ 함량이 많을수록, 온도가 낮을수록 커진다. 따라서 현무암질 마그마는 안산암질 마그마보다 점성이 작다. 규산염 함량이 적은 용암일수록 점성이 작다.