분수 결정화(지질학)

분수 결정, 즉 결정 분율은 지구와 같은 암석 행성체의 지각과 맨틀 안에서 작용하는 가장 중요한 지질화학 및 물리적 과정 중 하나이다. 화성암 형성에 중요한 것은 매직 분화의 주요 과정 중 하나이기 때문이다.^[1] 분수 결정화는 퇴적성 증발암 형성에도 중요하다.

화성암

분수 결정화는 광물 침전물의 용해로부터 분리되는 것이다. 특별한 경우를 제외하고는 결정체를 제거하면 마그마의 구성이 바뀐다.^[2] 본질적으로, 분수 결정화는 원래 균일한 마그마에서 초기 형성된 결정체를 제거하는 것이다(예를 들어 중력 안착에 의해) 이러한 결정들이 잔여 용해와 더 이상 반응하지 못하도록 한다. 나머지 용해물의 구성은 일부 구성 요소에서 상대적으로 고갈되고 다른 구성 요소에서 농축되어 일련의 다른 미네랄이 침전된다.^[3]

규산염 용해(마그마)의 분수 결정화는 일정한 압력과 구성으로 화학계의 결정화에 비해 복잡하며, 압력과 구성의 변화가 마그마 진화에 극적인 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 수분, 이산화탄소, 산소 등의 첨가·상실은 반드시 고려해야 할 구성 변화 가운데 하나이다.^[4] 예를 들어 규산염 용해에서 물의 부분압력(불확도)은 화강암 성분의 마그마의 거의 고체화에서와 같이 가장 중요할 수 있다.^[5][6] 자석이나 울보스피넬과 같은 산화 미네랄의 결정화 순서는 녹는 산소 도망성에 민감하며,^[7] 산화 단계의 분리는 진화하는 마그마에서 실리카 농도의 중요한 조절이 될 수 있으며, 안데스파 생성에서 중요할 수도 있다.^[8][9]

실험은 용융이 액상체를 지나 식으면서 어떤 광물이 결정되는지를 먼저 조절하는 복잡성의 많은 예를 제공했다.

한 예는 마피크 암석과 울트라마피암을 형성하는 용해물의 결정화에 관한 것이다. 녹는 MgO와 SiO₂ 농도는 Forsterite Olivine 또는 enstatite Pyroxene의 침전 여부를 결정하는 변수 중 하나이지만,^[10] 수분 함량과 압력 또한 중요하다. 일부 구성에서는 엔스타이트의 수분 결정화 없이 고압에서 사용하는 것이 좋으나 고압에서 물이 있는 곳에서는 올리빈을 사용하는 것이 좋다.^[11]

그라나이트 마그마는 일반적으로 유사한 성분과 온도에서 용해되는 방법을 보여주는 추가적인 예를 제공하지만, 다른 압력에서, 다른 미네랄을 결정짓는 경우도 있다. 압력은 화강암 구성의 마그마의 최대 수분 함량을 결정한다. 상대적으로 물이 부족한 화강암 마그마의 고온분수 결정으로 단알칼리-펠드파 화강암이 생성될 수 있으며, 상대적으로 물이 풍부한 마그마의 저온 결정으로 2펠드파 화강암이 생성될 수 있다.^[12]

분절 결정 과정 동안, 녹는 것은 양립할 수 없는 요소들로 농축된다.^[13] 따라서 결정화 순서에 대한 지식은 용해 성분의 진화를 이해하는 데 중요하다. 바위의 질감은 1900년대 초 보웬의 반응 시리즈에 의해 기록된 바와 같이 통찰력을 제공한다.^[14] 분절 결정과 관련된 그러한 질감의 예로는 광물이 주변 매트릭스보다 늦게 결정되는 곳이면 어디에서나 발달하여 왼쪽 위의 중간 공간을 채우는 간곡(간곡물이라고도 한다) 질감이 있다. 크롬, 철, 티타늄의 다양한 산화물은 규소성 매트릭스에서 granular cromite와 같은 질감을 나타낸다.^{[citation needed]} 간단한 혼합물에 대해 실험적으로 결정된 위상 다이어그램은 일반 원리에 대한 통찰력을 제공한다.^[15][16] 특수 소프트웨어를 이용한 수치 계산은 점점 더 자연 과정을 정확하게 시뮬레이션할 수 있게 되었다.^[17][18]

퇴적암

분수 결정화는 퇴적성 증발암 형성에 중요하다.^[19]

참고 항목

• 커뮬레이트 록
• 플로우 밴딩 – 마그마에서 형성된 록에서 가끔 볼 수 있는 밴드 또는 레이어
• 분수 결정법(화학) – 용해도 차이를 바탕으로 물질을 정제하는 방법
• 화성 분화 – 부분 용해 과정, 냉각 과정, 전위 과정 또는 분출 중에 마그마가 대량 화학적 변화를 겪는 프로세스
• 레이어드 침입

참조