1. 개요
거정질화강암은 거정(직경 2.5 cm 이상)이 치밀하게 모여 있는(interlocking) 암석이며 주로 화강암의 광물 조성을 지닌다. 같이 산출하는 희유광물들로 인해 지질학 뿐 아니라 광상학적으로 큰 가치를 지니는 암석에 해당한다.2. 정의
거정질화강암(영: pegmatite)은 본디(essentially) 심성암체 중 입자 크기가 모두 직경 2.5 cm(=1 인치) 이상인 암석을 의미한다. 이는 1차적인 정의이며 모종의 이유로(후술) 입자의 크기가 모두 거정이 아니라 하더라도 문상 조직(graphic texture), 골격 조직(skeletal texture), 그 외에 강한 방향성을 띄는 조직(Uni-directional texture)을 지니는 경우 모두 거정질화강암으로 정의한다.3. 육안상의 특징
거정질화강암의 대다수는 화강암의 조성을 지닌다. 즉 거정의 석영과 장석류가 암석의 대다수 내지 모두를 구성한다.모든 광물이 석영과 장석류로만 구성된 경우 이는 보통 거정질화강암(common pegmatite)으로 구분된다.
거정질화강암은 석영과 장석류 외에 리튬, 세슘, 루비듐, 니오븀, 이트륨, 희토류 원소 등 다양한 희귀 원소를 주 구성원소로 갖는 부성분 광물들을 지닐 수 있으며 이들을 희유원소 거정질화강암(rare element pegmatite)로 분류한다.
희유원소 거정질화강암은 부성분 광물의 종류를 기준으로 크게 Li-Cs-Ta 거정질화강암과 Nb-Y-F 거정질화강암으로 이분되며 연구자의 필요에 따라 부성분 광물의 종류를 더 구체적으로 기재하여 세부적으로 분류한다.
거정질화강암이 주목받는 이유는 학문적인 이유도 있으나 현대 산업에 있어 필요한 희귀한 원소들이 농축되어 있는 암석이기 때문이며, 이로 인해 광상학적으로 큰 가치를 지닌 암석이다. 이로 인해 전체 거정질화강암 중 희유원소 거정질화강암은 일부에 불과함에도 학문적인 연구의 대부분은 이에 중심을 두고 진행되고 있다.
거정질화강암은 하나의 균질한 암석이거나 누대구조를 지니는 불균질한 암석으로 산출한다. 전자는 육안상의 특징 탭에서 기술한 광물 조성이 균질하게 분포하는 암석이다. 이에 비해 후자는 바깥에서 안쪽으로 복운모(또는 백운모) 화강암, K-장석층, 조장석, 석영 순의 누대 구조를 보인다.
4. 어떻게 생겨나는가?
암석은 지구 내부에 갇혀 있는 용융체(melt)가 점차 식어 굳은 결과물이다. 이 때 식는 속도가 매우 빠르다면 용융체가 광물이라는 짜여진 형태로 굳지 못하고 비정질의 형태로 굳어지거나(예: 흑요석) 광물이 되어도 입자의 크기가 매우 작은 화산암(예: 현무암, 안산암, 유문암)이 된다. 반대로 식는 속도가 충분히 늦다면 조립질의 심성암(예: 감람암, 반려암, 화강암)이 된다.그러나 거정질화강암은 용융체가 천천히 식어서 생기는 화강암보다도 훨씬 큰 입자 크기를 지닌다. 용융체 내에 휘발성 원소가 충분히 높은 경우 어는점이 일반적인 용융체보다 훨씬 낮아지며, 점성도가 낮아져 용융체 내 원소의 이동이 용이해진다. 이는 입자 성장속도 및 한계를 크게 높이며, 이로 인해 입자의 크기가 심성암 보다 훨씬 커진다.
여기서 말하는 휘발성 원소의 함량이 높은 용융체는 여러가지 과정으로 생겨날 수 있으나, 일반적으로는 화강암질 용융체가 고도의 분화를 통해 화강암을 생성하고 나면, 잔여 용융체에는 화강암 생성에 미처 참여하지 못하고 남은 휘발성 기체가 형성되게 되고, 이 용융체로부터 거정질화강암이 형성된다고 학자들은 보고 있다.