암석의 순환 — 화성암·퇴적암·변성암은 서로 어떻게 변할까

강가의 둥근 자갈, 산을 이루는 화강암, 건물 바닥의 대리암. 돌은 변하지 않는 것의 대명사입니다. 그런데 산의 화강암은 한때 땅속 깊은 곳의 마그마였고, 자갈은 어느 산이 부서진 조각이며, 대리암은 바다에 쌓였던 석회암이 땅속에서 열과 압력을 받아 달라진 것입니다. 암석은 수천만 년, 수억 년에 걸쳐 끊임없이 다른 암석으로 바뀝니다. 이 흐름이 암석의 순환입니다.

암석은 생긴 방식으로 셋입니다

암석은 무엇으로 되어 있느냐가 아니라 어떻게 생겼느냐로 나눕니다. 마그마가 식어 굳으면 화성암입니다. 땅속 깊은 곳에서 천천히 식으면 결정이 굵은 화강암, 지표로 나와 빨리 식으면 결정이 잘아 보이지 않는 현무암이 됩니다. 자갈·모래·진흙 같은 퇴적물이 쌓여 다져지고 굳으면 퇴적암입니다. 사암·셰일·석회암이 여기 들고, 켜켜이 쌓인 층리와 화석은 퇴적암에서만 나옵니다. 이미 있던 암석이 녹지 않은 채 높은 열과 압력을 받아 성질이 달라지면 변성암입니다. 화강암은 편마암으로, 석회암은 대리암으로, 사암은 규암으로 바뀝니다.

그림의 화살표가 곧 이 글의 내용입니다. 세 암석은 저마다 다른 두 암석으로 갈 수 있고, 출발점도 종착점도 없습니다.

지표에서는 부서져 쌓입니다

어떤 암석이든 지표에 드러나면 비·바람·온도 변화에 부서집니다. 이것이 풍화입니다. 부서진 조각은 물과 바람, 빙하에 깎여 나가고(침식) 낮은 곳으로 옮겨져(운반) 호수나 바다 밑에 쌓입니다(퇴적). 쌓인 퇴적물은 위에 계속 쌓이는 무게에 눌려 다져지고, 알갱이 사이로 스민 물에서 광물이 침전해 알갱이를 붙이면서 단단한 퇴적암이 됩니다. 쌓일 때 남은 무늬로 지층의 위아래를 가리는 법은 퇴적 구조에 있습니다.

이 과정에 드는 힘은 태양에서 옵니다. 비를 내리고 바람을 불게 하고 강을 흐르게 하는 것이 태양 에너지이기 때문입니다. 지표의 화살표는 모두 퇴적물을 향합니다. 화성암도 변성암도 지표에 나오면 퇴적물이 되고, 퇴적암도 다시 부서져 새 퇴적물이 됩니다.

땅속에서는 열과 압력을 받습니다

퇴적암이 수 킬로미터 아래로 묻히거나, 판이 충돌하는 곳에서 눌리거나, 뜨거운 마그마 옆에 놓이면 암석을 이루는 광물이 다시 배열되고 새 광물이 생깁니다. 녹지는 않습니다. 고체인 채로 성질만 바뀌는 것이 변성 작용이고, 압력 방향에 수직으로 광물이 줄지어 선 엽리가 생깁니다. 화성암도, 이미 변성된 변성암도 더 큰 열과 압력을 받으면 다시 변성됩니다.

더 깊이 들어가 온도가 녹는점을 넘으면 암석은 녹아 마그마가 됩니다. 어떤 조건에서 녹는지는 마그마의 생성에서 다뤘습니다. 마그마는 가벼워 위로 오르다가 땅속에서 식어 심성암이 되거나, 화산으로 분출해 화산암이 됩니다. 땅속 과정의 힘은 지구 내부의 열입니다. 지표의 과정은 태양이, 땅속의 과정은 지구 내부가 맡아 순환이 돌아갑니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 화살표에 과정 이름 넣기. 마그마 → 화성암은 냉각·굳음, 암석 → 퇴적물은 풍화·침식·운반·퇴적, 퇴적물 → 퇴적암은 다져짐·굳어짐, 암석 → 변성암은 열·압력, 암석 → 마그마는 용융.
• 암석 이름으로 종류 가르기. 화강암·현무암은 화성암, 사암·셰일·석회암·역암은 퇴적암, 편마암·대리암·규암·편암은 변성암. 짝도 묻습니다 — 화강암 → 편마암, 석회암 → 대리암, 사암 → 규암.
• 어느 암석이 어느 암석으로 가나. 셋 모두 서로 갈 수 있습니다. 변성암이 퇴적암이 되려면 지표에서 퇴적물을 거치고, 퇴적암이 화성암이 되려면 녹아 마그마를 거칩니다.
• 에너지원. 풍화·침식·운반·퇴적은 태양, 변성·용융·화산 활동은 지구 내부 열.
• 특징으로 가르기. 층리·화석은 퇴적암, 엽리는 변성암, 광물 결정이 서로 맞물려 있으면 화성암.

자주 헷갈리는 것

• "순환은 화성암 → 퇴적암 → 변성암 순서로 돈다" — 정해진 순서가 없습니다. 화성암이 바로 변성암이 되기도 하고, 변성암이 부서져 퇴적암이 되기도 합니다. 화살표가 양쪽으로 얽혀 있는 것이 그림의 요점입니다.
• "변성암은 녹았다가 다시 굳은 암석이다" — 녹지 않습니다. 녹으면 마그마이고, 그것이 굳으면 화성암입니다. 변성 작용은 고체 상태에서 일어납니다.
• "퇴적물이 굳는 것도 변성 작용이다" — 다져지고 굳는 것은 퇴적 과정의 끝이고, 열과 압력으로 광물이 바뀌는 변성 작용과 다릅니다.
• "대리암은 석회암의 다른 이름이다" — 같은 성분이지만 다른 암석입니다. 석회암은 퇴적암, 그것이 변성된 대리암은 변성암입니다. 석회암의 화석은 변성되면서 사라집니다.

정리합니다. 암석은 생긴 방식에 따라 마그마가 굳은 화성암, 퇴적물이 굳은 퇴적암, 열과 압력으로 성질이 바뀐 변성암 셋으로 나뉩니다. 지표에서는 태양의 힘으로 부서져 쌓이고, 땅속에서는 지구 내부의 열로 변성되거나 녹았다 다시 굳으며, 세 암석은 어느 쪽으로든 서로 변합니다. 출발점도 끝도 없는 이 흐름이 암석의 순환입니다.