user: 화성암이란 무엇인가요?

gpt: **화성암**은 마그마가 식어서 형성된 암석이다.

암석의 성분에 따라서 염기성암과 산성암으로 분류한다. 염기성암은 규소에 비해 산소의 함량이 낮은 암석으로, 대체로 어두운 색을 띤다. 이에 비해 산성암은 규소에 비해 산소의 함량의 높은 암석으로, 밝은 색을 띤다.

또한, 생성시의 깊이에 따라서 화산암과 심성암으로 분류한다. 화산암은 용암이 지표에 분출되었거나, 지표 부근에서 급격하게 냉각되어 형성된 암석으로, 입자의 크기가 작은 편이다. 심성암은 상대적으로 깊은 곳에서 천천히 냉각되었기 때문에, 입자의 크기가 큰 편이다.

화성암을 이루는 마그마는 맨틀이나 지각의 일부가 지하 심부에서 녹아서 형성된 것이다. 암석은 압력이 낮아지거나, 온도가 높아지거나, 성분이 변할 때 녹을 수 있게 된다.

user: 마그마의 기원은?

gpt: 대륙 지각은 평균 두께는 약 35km인데 반해 해양지각은 고작 7~10km에 불과하다. 대륙지각은 기본적으로 백립암과 화강암을 기본으로 하여 굉장히 다양한 종류의 변성암과 화성암으로 구성된 몸체 위를 얇은 퇴적암 층이 덮고 있는 것으로 이해할 수 있다. 해양지각은 기본적으로 현무암과 반려암으로 되어있다. 둘 다 감람암이 주성분인 맨틀 위에 떠 있다.

암석은 압력 강하, 성분 변화 , 온도 상승의 과정을 통해서만 녹을 수 있다.

암석을 녹이는 또 다른 기작인 운석 충돌은 오늘날에는 더 이상 중요하지 않으나, 지구 형성 초기의 중력집적 과정에서는 광범위한 암석의 용융을 초래했다. 당시 지구의 최외각의 수백 km에 달하는 부분은 마그마의 바다였을 것으로 추정된다. 최근 수 억년 동안 있었던 거대 운석의 충돌은 지구 표면에서 발견할 수 있는 거대한 현무암 용암 지대를 만든 화산활동을 설명하는 원인으로 제시되기도 한다.

## 압력감소
대부분 암석의 솔리더스 온도는 암석에 수분이 없을 경우, 압력과 함께 증가한다. 지구의 맨틀을 이루는 감람암의 솔리더스는 얕은 곳에서는 암석의 온도보다 낮아질 수 있다. 그러한 암석이 맨틀대류의 영향으로 상승하게 되면 단열팽창과정을 통해 온도가 낮아지게 된다. 그러나 그 온도 감율은 0.3&nbsp;°C/km에 불과하다. 한편 감람암의 고압·고온 실험 결과들은 솔리더스의 감율은 3&nbsp;°C/km에서 4&nbsp;°C/km에 이르는 것으로 알려졌다. 암석이 충분히 높이 상승하게 되면, 녹기 시작한다. 녹은 액체의 방울들은 서로 뭉쳐서 큰 덩어리를 만들게되고 위쪽을 향해 올라가게 된다. 상승하는 맨틀의 감압용융과정은 지구의 진화에 결정적이다.

중앙해령은 감압 용융에 의해서 형성된다. 하와이와 같은 해도들은 맨틀 플룸에 의한 상승 과정에서 생긴 감압용융의 결과이다. 플룸과 관련한 감압용융은 또한 현무암홍수나 해대의 형성에 관한 가장 일반적인 설명으로 받아들여진다.

## 물과 이산화탄소의 영향
주로 물이 암석에 추가되는 과정을 통해서 압력을 유지되는 상황에서도 암석의 솔리더스가 낮아진다. 100km지하에서 감람암의 솔리더스는 건조할 때에는 1500&nbsp;°C이지만, 물이 포함될 경우 800&nbsp;°C까지 떨어지게 된다. 섭입하는 해양판에서 빠져나오는 물은 그 위에 있는 맨틀에 물을 공급한다. 현무암질·안산암질 함수마그마는 섭입과정에서의 탈수과정의 직간접적인 결과로 형성된다. 이 마그마나 그들과 연관되어 생긴 마그마들이 환태평양 조산대에서 볼 수 있는 호상열도를 만들고 있다. 이들 마그마는 칼크-알칼라인 성분의 암석을 만드는데, 이들은 대륙지각의 중요한 구성성분이다.

이산화탄소의 추가는 상대적으로 덜 중요하다. 그러나 소수의 이산화규소 불포화상태의 마그마들은 물에 비해 이산화탄소가 더 지배적인 환경의 맨틀에서 만들어졌기 때문이라고 여겨진다. 이산화탄소가 포함된 감람암은 지하 70km부근의 압력범위에서 솔리더스를 200&nbsp;°C 가까이 내린다는 실험결과가 있다. 보다 더 깊은 곳에서는 이산화탄소의 영향이 더 두드러지는데, 200km 깊이 영역에서는 같은 성분의 암석에 이산화탄소가 포함될 때와 그렇지 않을 때 솔리더스가 450&nbsp;°C에서 600&nbsp;°C가량 차이가 난다. 네펠리나이트, 카보나타이트, 킴벌라이트 등의 마그마는 깊이 70km 이하에 유입된 이산화탄소의 영향으로 생긴 마그마일 수도 있다.

## 온도 상승
대륙지각에서는 온도의 상승이 마그마를 형성하는 가장 일반적인 기작이다. 온도 상승의 원인은 맨틀에서부터 올라온 마그마이다. 대륙연변부에서 압축에 의하여 두꺼워진 지각에도 역시 온도가 솔리더스를 넘어설 수 있다. 인도판과 유라시아판 사이의 경계는 잘 연구된 예이다. 경계 바로 위에 있는 티베트고원은 그 지각의 두께가 약 80km에 달해 보통 대륙지각의 약 2배에 이르는 두께를 자랑한다. 이 지역에 대한 자기지전류탐사 추론된 전기저항분포를 연구한 결과는 용융된 이산화규소를 포함하는 것으로 보이는 층을 탐지했고, 그 층은 티베트고원의 남쪽 끝을 따라 지각 중간에 최소한 1000 km는 뻗어 있음이 발표되었다. 화강암과 유문암은 대륙지각성분이 가열되어 녹았을 때 생기는 일반적인 마그마 성분으로 생각된다.

섭입되어 맨틀 속으로 가라앉고 있는 암석권 역시 가열되어 녹는다.

## 마그마의 진화
마그마가 완전히 녹아있는 상태는 얼마 되지 않는다. 보다 일반적인 마그마에는 결정이 함께 들어있고, 때때로 기포가 공존하기도 한다. 액체, 결정, 기포는 서로 밀도가 다르기 때문에 시간에 따라 분리되고, 마그마가 진화해 나가게 된다.

마그마가 식어 갈때 광물들은 서로 다른 온도에서 결정화된다. 광물이 결정화되면서 남아있는 마그마의 성분은 변화하게 된다. 광물이 마그마로부터 분리되면, 남아있는 마그마는 원래 마그마와는 다른 성분을 가지게 된다. 반려암질의 마그마에서 계속하여 광물들이 결정화되어 빠져나가면, 남아있는 마그마는 화강암질이 된다. 반려암은 1200&nbsp;°C 근처에 솔리더스가 있다. 반면 그로부터 유래된 나온 화강암질 마그마는 리퀴더스가 700&nbsp;°C에 불과하다. 불호정성원소들은 결정화과정 동안 끝까지 버티다가 마그마의 끝물에 농축되거나, 아니면 최초로 녹아나오는 액체에 집중적으로 고여있다. 이런 과정을 통해서 페그마타이트질 마그마가 형성되는데, 페그마타이트에는 불호정성원소가 풍부하다. 보엔의 반응계열은 마그마의 분별결정작용을 이상화한 것이다.

마그마의 성분은 부분 용융이나 분별결정작용 이 외의 과정을 통해서도 결정될 수 있다. 예를 들면, 마그마는 일반적으로 관입당한 암석과 상호작용을 하는데, 암석을 녹이기도 하고, 화학적인 반응을 하기도 한다. 성분이 다른 마그마는 서로 섞일 수 있다. 한편 드문 경우에 한하여 마그마는 서로 녹을 수 없는 두 성분으로 분화하는 경우도 있다.

흔히 볼 수 있는 화성암들은 몇 종류의 광물로만 구성되어 있다. 그것은 마그마 자체에 몇가지 원소만 풍부하게 들어있기 때문이다. 이들 원소들은 규산염광물을 형성하여 화성암 부피의 90% 이상을 구성한다. 화성암의 화학조성은 주요 원소, 부성분 원소, 미량원소에 대하여 표현하는 방법이 조금 다르다. 주요 원소와 부성분 원소는 그 산화물이 전체에서 차지하는 질량의 비율을 써서 나타낸다. 한편 미량원소 함량은 그 원소 자체의 질량비를 ppm단위로 나타낸다. 미량원소는 대부분의 암석에서 100ppm이하로 존재하는 것들을 일컬으나 일부 암석에서는 1000ppm 넘게 검출될 수도 있다.