2012-09-24 1 Lecture 3 Igneous Rocks: Their Structures and Texture Remind • Igneous rocks (화성암류) : 마그마로부터 형성된 결정질 또는 유리질 암석 (냉각작 용 및 결정화작용) 용 및 결정화작용) • Magma : 화학적/물리학적으로 복잡하고 광물을 만들 수 있는 다양한 분자들을 포 함하고 있는 고온의 용융체 Plate Tectonic - Igneous Genesis 1. Mid-ocean Ridges 2. Intracontinental Rifts 3. Island Arcs 4. Active Continental Margins 5. Back-arc Basins 6. Ocean Island Basalts 7 Miscellaneous Intra- 7. Miscellaneous Intra Continental Activity kimberlites, carbonatites, anorthosites... Magma • 맨틀 또는 하부지각에서 형성됨. • 주변과의 밀도차이 등으로 인해서 지표로 상승 이 동 • 다양한 환경에 따라서 여러가지 암석이 만들어짐 • Volcanic rocks(화산암) : 분출, 지표 근처에서 결정화 • Plutonic rocks(심성암) : 심부에서 결정화 작용됨. • 화성암의 인지 및 결정화 과정 • 야외 관찰 • 동시대의 화산분출 • 현존 화성암류의 특징 (구조) • 실험적 연구 귀납적, • 광물학적 연구, 조직연구(현미 경 이용) • 화학 분석 • 용융체 내에서 화학 반응과 결 정화 작용 실험 연역적 추론 • 화성암의 구분 및 명명법 Texture (조직) Structure (구조) Composition (성분) 입자 크기 정도 스케일 입자 크기보다 큰 규 모의 스케일에서 특 주원소(Major element) 에서 암석의 특징 (입자 크기, 모양, 방향 성, 분포, 상호간의 관 계 등을 관찰) 징 (물리적인 배열, 엽리, 구멍, 균열, 단층, 습 곡 등을 관찰) 미량원소(Trace element) 희토류원소(Rare earth element; REE) 동위원소(Isotope) 물리적 특징 화학적 특징
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Lecture 3
Igneous Rocks: Their Structures and Texture
Remind
• Igneous rocks (화성암류) : 마그마로부터
형성된 결정질 또는 유리질 암석 (냉각작
용 및 결정화작용)용 및 결정화작용)
• Magma : 화학적/물리학적으로 복잡하고
광물을 만들 수 있는 다양한 분자들을 포
함하고 있는 고온의 용융체
Plate Tectonic -Igneous Genesis
1. Mid-ocean Ridges2. Intracontinental Rifts3. Island Arcs4. Active Continental Margins
5. Back-arc Basins6. Ocean Island Basalts7 Miscellaneous Intra-7. Miscellaneous Intra
Lithophsae : Hollow, bubble-like, or roselike spherulites, usually with a concentric structure, that occur in rhyolite, obsidian, and related rocks. (Cf: lithophysa.)
분출 구조• Small Structure :
Baked zone (산화토대) :
weathering of a flow surface
followed by extrusion of hot
lava over the soil developed
on the weathered surface
will produce a brick-red
zone of oxidized material
분출 구조• Small Structure :
동원 포획암 & 포획암
분출 구조• Small Structure :
기공 & 행인
분출 구조• Small Structure :
Flow banding (유동띠)
분출 구조• 소구조 : 화산 쇄설물
쇄설물 화산회 화산력 화산탄, 암괴
직경 (mm) ~ 2 2 ~ 64 64 ~
Lapilli
Bomb
Ash
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Figure 4-18. Types of pyroclastic flow deposits. After MacDonald (1972), Volcanoes. Prentice-Hall, Inc., Fisher and Schminke (1984), Pyroclastic Rocks. Springer-Verlag. Berlin. a. collapse of a vertical explosive or plinian column that falls back to earth, and continues to travel along the ground surface. b. Lateral blast, such as occurred at Mt. St. Helens in 1980. c. “Boiling-over” of a highly gas-charged magma from a vent. d.Gravitational collapse of a hot dome (Fig. 4-18d).
Figure 4-16. Approximate aerial extent and thickness of Mt. Mazama (Crater Lake) ash fall, erupted 6950 years ago. After Young (1990), Unpubl. Ph. D. thesis, University of Lancaster. UK.
The sill and dike with xenolith in the Precambrian basement rock. Yeoncheon, South Korea.
a) Lopolith(분상암체) : large, dish-shape, layerd intrusion.(uncommon, economic)
Dike(암맥) : 복합적 암맥
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e) 패콜리스(Phacolith) : lenticular intrusions, along fold axes
d) 암전 (bysmalith): A roughly vertical cylindrical igneous intrusion, bounded by steep faults. It has been interpreted as a type of laccolith. Cf: bell-jar intrusion
Virginia Dale ring dike
f) Funnel : solid plutonic bodies in shich the layering dips inward, just as do the dikes of cone sheets.
g) Cone sheet(원추형 관입암상) :downward-pointing cones in form
Ring dike(환상암맥) : verticlal,cylindrical in form모두 cauldron collapse와 관련 깊음
Figure 4-24. b. Cone sheets in the same area of Mull, after Ritchey (1961), British Regional Geology. Scotland, the Tertiary Volcanic Districts. Note that the yellow felsite ring dike in part (a) is shown as the red ring in the NW of part (b). British Geological Survey.
Major structure
Volcanic neck (pipe, vent; 암경) :residue of erosion at volcanic cone.
• vein : tabular bodies form fracture
fillings(dike type). that consist of 1-2
minerals (quartz or calcite)
• Foliation(엽리)• Foliation(엽리)
• Lineation(선구조)
• layering(화산성층)
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Textures of Igneous Rocks
조직 (미시적인 특징)
Texture of Igneous Rocks• Igneous rock
= glass ± crystal ± fragment
Fig. 2.19. Igneous rock texture plotted in terms of crystallinity and grain size. Arrows indicate a range of grain size within a single rock
glasscrystal
Photomicrograph of hypocrystalline texture
Photograph of holohyaline texture
현정질(phaneritic)과 비현정질(aphanitic)
현정질과 비현정질 암석의육안관찰
현정질(phaneritic)과 비현정질(aphanitic)
현정질과 비현정질 암석의현정질과 비현정질 암석의현미경 사진
Pegmatitic(페그마타이트질; 거정질)
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반상(porphyritic) 조직 : 반정 + 석기 감람석 반상 현무암 : 감람석의 반정과 미립의 감람석 및 사장석의 석기로 구성Width = 6 mm. Maui, Hawaii.
Figure 3-12. a. 조면암질 조직(Trachytic texture) : 사장석의 미세한반정이 마그마의 흐름으로 인해서 배열되어 있는 조직. 반정 주변의 흐름 관찰. Trachyte, Germany. Width 1 mm. From MacKenzie et al. (1982).
Figure 3-12. b. Felty or pilotaxitictexture : 은미정질의 화성암에서 미세한 광물들(microphenocrysts)이 불규칙하게 배열되어 있는것. 현무암질 안산암. Mt. McLaughlin, OR. Width 7 mm.
Figure 3-13. Flow banding in andesite. Mt. Rainier, WA.
Figure 3-15. 연정 조직(Intergranulartexture) : 현무암. Columbia River Basalt Group, Washington. Width 1 mm.
화산재
Figure 3-16. a. 부석(pumice; left)에서 공기방울 사이의 간극 용암(red)가 부서진 부석질에 포함된 화산재에서 세 꼭지 별 모양의 유리 파편이 됨. 만일 이것들이 화산재의 퇴적이후 또는 부석의 파쇄 당시 충분한 열을 가지고 있다면, 이 세꼭지 별의 단편들은 일그러진 모양으로 구부러지고 변형될것임(as seen on the right and b. in the photomicrograph of the Rattlesnake ignimbrite, SE Oregon. Width 1 mm.)
Figure 3-19. Polysynthetic deformation twins in plagioclase. Note how they concentrate in areas of deformation, such as at the maximum curvature of the bent cleavages, and taper away toward undeformed areas. Gabbro, Wollaston, Ontario. Width 1 mm.
Origin of Igneous Texture• Igneous texture are controlled by crystallization from a
melt (magma).• Cooling process of magma (Ex. Plagioclase)
All melt (liquid)
Liquidus
Melt + Crystal(liquid + solid)
All solid (solid)
q(액상선)
Solidus(고상선)
NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8
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• Nucleation (핵형성) : The formation of nuclei (결정핵)– Homogeneous nucleation (균질 핵형성) : 결정핵이
형성, 결정이 용융체 내에서 스스로 성장함.
– Heterogeneous nucleation (불균질 핵형성) : 기 존재성) 기 존재하는 결정 표면에 핵이 발달함. 적은 에너지 필요.
• 핵형성의 조건– 용융체(melt)의 온도, 구조,
성분 및 냉각 속도(cooling rate)와 관계 깊음.
– 성분 : 초기 정출되는 광물의결정핵을 만드는데 중요한 역할
• Ex : Olivine (Fe, Mg 필요)
– 용액의 구조(structure of melt) : melt의 화학성분 최melt) : melt의 화학성분, 최대 온도, 지속 시간 등과 관련깊음.
• 용액 내부에 잔류물 존재 : 불균질 핵형성
• 여러 이온 존재 : OH-, Ca2+, Mg+
• 높은 온도 유지 : 잔류물 파괴
Fig. 2.24. Structure of silicate glasses and rocks. a) Pure SiO2 glass. b)SiO2 + ion. c) Partially crystallized glass. d) Completely crystallized melt with crystals of mica
The factors that influence growth1. 용융체의 성분 (화학적 성분)
2. 결정핵의 수 (밀도) 및 종류
3. 결정화가 시작될 때 용융체의 온도
4. 냉각 속도
5 용융체를 통한 화학성분들의 확산5. 용융체를 통한 화학성분들의 확산
6. 용융체-결정 사이에서 발생하는 반응
7. 결정이 성장하는 지역에서 열의 흐름
– Crystallinity (결정도) : 얼마나 결정작용이 발생했는가? (유리
질 완정질, 반정질; factors 1, 3, 4)
– Hypocrystalline and Porphyritic texture ( factors 2, 4)
ΔT1 : Nucleation density < growth rate
(조립질)
ΔT2 : Nucleation density = growth rate
(세-중립질; 반자형 입상조직)
ΔT3 : Nucleation density > growth rate
(세립질-비현정질)
등립질 입자크기 : 핵형성 속도, 밀도가 매우
조립 세립
Fig. 2.25. Nucleation and crystal growth rate curves. (a) Hypothetical nucleation and growth rate curves. (b) Experimentally determined nucleation and growth rate curves for a synthetic granite with 3.5 wt.% H2O. T= temperature, ΔT = undercooling (T liquidus – T crystal growth), Af = Alkali feldspar, Pl = Plagioclase feldspar, Q = Quartz