변성작용을 통해 생성된 암석을 말합니다. 변성작용(metamorphism)은 기존의 압력, 유체의 화학성분등 외부의 영향에 따라 형성된 새로운 환경에서 평형상태를 회복하기 위한 방향으로 광물조성 및 암석조직의 변화를 일으키는 것을 말합니다.
이러한 변성작용의 결과로는 화학적 재결합과 새로운 광물의 생성, 기존 광물입자들의 변형과 회전, 광물의 재결정 작용 등을 들 수 있습니다.
1. 변성작용의 종류
암석이 변성작용을 받으면 일반적으로 경도가 증가하고 압력의 방향과 관련된 변형의 흔적이 남습니다. 변성작용은 모든 종류의 암석들에서 일어날 수 있으나, 일반적으로 고온·고압 하에서 형성된 화성암이나 기존의 변성암보다는 지표상에서의 퇴적암이 변성작용을 받기 쉽습니다.
1) 접촉 변성작용(contact metamorphism)
관입한 마그마 주변의 암석들이 높은 온도와 화학성분을 통해 변성되는 것을 말합니다. 접촉 변성작용의 영향은 국부적이며 관입한 마그마로부터 멀어짐에 따라 감소합니다. 접촉 변성 작용을 받은 암석은 일반적으로 경도가 큰 괴상의 암석으로 재결정됩니다. 특히, 마그마에서 분리된 기체나 용액이 주위의 암석들과 화학반응을 일으키면서 광물들 사이긔 치환이 이루어지는 경우를 접촉 교대작용(mwtasomatism)이라고 합니다.
2) 광역 변성작용(regional metamorphism)
높은 온도와 압력의 영향에 따른 것으로 동력 변성작용(dynamic metamorphism)이라고도 합니다. 습곡이나 단층 등 조산운동이 활발한 지역에서 흔히 볼 수 있으며 광역 변성작용을 받는 암석은 특징적으로 파쇄되거나 늘어난 구조를 갖습니다.
광역 변성작용의 정도는 새로 생성된 광물의 종류에 따라 대략적으로 파악할 수 있습니다. 예를 들어 석류석(garnet)이나 각섬석 등은 변성작용의 정도가 심한 경우이며 활석(talc), 운모, 녹염석(chlorite)등은 비교적 약한 변성작용의 경우입니다.
2. 변성암의 조직
변성암에서 볼 수 있는 독특한 조직은 압력에 따른 변성작용의 결과로 생성되는 엽리(foliation), 또는 엽상조직이 대표적입니다. 엽리는 일정한 방향으로 작용하는 압력에 따라 광물의 차별적인 이동이나 재결정 작용에 따라서 형성됩니다.
엽리에는 얇은 판으로 쪼개지는 벽개(slate cleavage), 판상 광물들이 나란히 배열되어 있는 편리(schistosity), 광물조성이 다른 충돌이 교대로 반복하여 배열되어 나타나는 편마구조(gneissosity) 등이 있습니다. 일부 변성암들은 엽리를 포합하고 있지 않으며 광물입자에만 변형의 흔적이 남아 있는 경우도 있습니다. 이러한 암석들은 흔히 한 종류의 광물들로만 구성된 것이 보통입니다.
3. 변성암의 분류
변성암은 암석조직과 광물조성에 따라 분류합니다. 즉, 엽리의 존재여부, 엽리의 종류, 그리고 주요 구성광물에 따른 세부적인 분류가 이루어집니다. 엽리는 특히 광역 변성작용을 통해 형성된 변성암에서 볼 수 있습니다. 예를 들면 셰일이 광역 변성작용을 받은 경우, 변성작용의 정도에 따라 점판압, 천매암, 편암 등을 형성하지만 열에 따른 접촉 변석작용을 받은 경우에는 매우 치밀한 호온펠스(hornfels)가 형성됩니다.
1) 엽리를 지닌 변성암
①점판암
주로 셰일이 변성된 것으로, 변성 정도가 증가하면 암석 내에 아주 작은 운모 입자가 만들어지며 이를 운모판암(mica slate)이라고 합니다. 비중이 높고 평행한 얇은 판으로 쪼개지기쉬우며 회색이나 흑색, 붉은색 또는 녹색을 띱니다. 판압에 흔히 들어 있는 광물로는 석영, 백운모, 녹니석 등이 있으나 입자의 크기가 너무 작아서 현미경을 통해서만 식별할 수 있습니다.
②천매암
점판암과 유사하나 엽리면에 나타나는 매우 밝은 광택에 따라 구별됩니다. 구성광물로는 미립질의 석영과 견운모(sericite)이며 녹니석이나 녹엽석(epidote), 방해석 등도 소량으로 들어 있습니다. 판암보다는 입자가 큽니다.
③편암
백운모나 녹니석, 활석 등과 같은 판상광물들의 배열에 따른 편리를 말합니다. 구성광물들은 비교적 큰 결정으 이루고 있습니다. 흔히 석영이나 석류석, 각섬석 등이 포함되나 장석은 그 범위가 배우 작으며 편암은 주요 구성 광물에 따라 석영편암, 백운모편암, 견운모편암, 각섬석편암 등으로 세분하기도 합니다.
④편마암
유색광물과 무색광물들이 교대로 반복하여 배열된 편마구조를 갖습니다. 장석과 석영이 주요 광물이며 운모, 각섬석, 기타 Fe나 Mg를 함유하는 광물들이 존재합니다. 따라서 편마암의 성분으로는 화강암과 유사하나 편마구조에서는 화강암과 구별됩니다. 편마암은 가작 흔한 변성암 중의 하나로 변성정도가 매우 높습니다. 화강암이나 유문암 등이 변성된 경우가 많습니다.
2) 엽리가 없는 변성암
①변성역암
기존의 역암이 열과 압력에 따라 변성작용을 받으면서 역암 중의 자갈들이 변형되거나, 혹은 용융된 후 새로 결합하여 생성된 암석입니다. 변형된 자갈들은 압력의 방향에 따른 선구조(lineation)를 나타내지만 엽리의 흔적은 볼 수 없습니다. 높은 변성작용으로 변성역암에 포함된 자갈들은 쉽게 부서집니다.
②규암
주로 석영질의 사람이 변성작용을 받아 형성된 것으로 석영이 주성분인 광물입니다. 때로는 부성분 광물들이 40%에 이르는 경우도 있는데 운모가 이에 해당합니다. 판암에서 볼 수 있는 쪼개짐이나 퇴적암의 층리와 유사한 구조를 보여주기도 합니다.
③대리암
주로 방해석이나 백운암이 변성되어 이루어집니다. 광물의 결정은 일반적으로 크고 치밀하게 결합되어 단단한 결정질 암석을 형성합니다. 기존 암석에 포함되어 있던 유기물질 등의 불순물이 변성작용 중에 변형되거나 선형으로 배열되어 남아 있다고 합니다.