인류는 오래전부터 지구 내부를 들여다보고 싶어했다. ‘우리는 어디에 서 있는가’라는 질문에 답하려면, 우리가 딛고 선 땅 아래에 무엇이 있는지를 알아야 했기 때문이다. 이러한 열망은 수많은 탐사 기술과 시추 프로젝트로 이어졌지만, 여전히 지구 내부 맨틀은 손이 닿지 않는 세계로 남아 있다. 지금까지 인류가 도달한 가장 깊은 시추 기록은 12㎞ 남짓에 불과하며, 맨틀은 우리에게 여전히 미지의 공간인 것이다.

그렇다면 우리는 맨틀을 볼 수도, 연구할 수도 없는 것일까. 놀랍게도 그렇지 않다. 맨틀은 다양한 지각 운동과 마그마 작용에 의해 지표로 드러날 수 있다. 그러한 맨틀 암석 중 대표적인 것이 바로 ‘감람암’이다. 감람암은 지구 내부에서 올라온 맨틀의 조각이자, 맨틀을 직접 들여다볼 수 있는 가장 확실한 단서다.

감람암은 주로 감람석과 휘석으로 구성된 초염기성(또는 초고철질) 암석이다. 1200도 이상, 1~3Gpa(기가파스칼) 이상의 고온·고압 환경에서 형성된다. 이런 높은 온도와 압력이 존재하는 지하 깊은 곳에서 만들어진다. 안정적인 상태를 유지하는 곳도 역시 지하다.

그러나 대륙지각 아래로 해양지각이 섭입하는 경우 해양지각과 상부 맨틀 일부가 대륙지각 가장자리에 붙으면서 지표로 드러날 수 있다. ‘오피올라이트’라고 부르는 지형이다. 중동 국가 오만에 있는 오피올라이트가 감람암이 산출된 대표 사례다.

또한 맨틀로부터 용융된 현무암질 마그마가 빠르게 상승하면서 용융되지 않은 주변 맨틀 물질을 포획하여 지표에 도달할 수 있다. 이렇게 지표에서 발견되는 현무암 내에 포획된 감람암을 ‘맨틀 포획암’이라고 한다. 한국에서는 백령도 진촌 현무암, 제주도 현무암 등에서 맨틀 포획암을 관찰할 수 있다.

감람암은 지구 내부 물질을 보여주는 과학적 단서를 넘어 자원과 환경 현안 해결의 열쇠로도 주목받고 있다. 감람암은 첨단산업의 핵심 자원으로 각광받는 니켈, 크롬, 코발트, 플래티넘족 원소(PGE) 등 희소금속이 농축될 수 있는 암석이다. 자원 탐사의 주요 대상인 것이다. 실제로 세계 여러 지역에서 초염기성 암체를 대상으로 니켈, 크롬 광상이 개발되고 있으며, 감람암은 이들 광상의 ‘모암(host rock)’ 역할을 한다. 첨단산업에서 수요가 급증하는 금속자원을 확보할 수 있는 중요한 공급처가 된 것이다.

최근에는 감람암의 또 다른 특성이 주목받고 있다. 바로 이산화탄소를 고체로 고정할 수 있는 능력이다. 감람암 속 감람석은 이산화탄소와 반응해 마그네사이트와 같은 탄산염 광물을 생성하며, 이 과정을 광물 탄산화라고 한다. 이 반응은 자연 상태에서도 일어나지만 온도, 압력, 수분 조건을 인공적으로 조절하면 훨씬 빠르게 진행된다. 이를 활용한 탄소 포집·저장 기술 연구는 전 세계적으로 활발히 진행 중이며, 화석연료 시대 이후를 준비하는 기후 대응의 핵심 매질로 감람암이 주목받고 있다.

감람암은 지구 깊은 곳에서 비롯된 암석이지만, 그 존재의 의미는 지하에만 머무르지 않는다. 이 암석은 맨틀의 단서를 품은 지질학적 기록이자, 니켈과 크롬 같은 희소금속 자원의 잠재 공급원이기도 하다. 동시에 기후 위기에 대응할 수 있는 가능성도 지니고 있다. 비록 지표에 드러난 양은 많지 않지만, 과학이 밝혀낸 감람암의 잠재력은 인류가 직면한 환경과 자원 문제를 풀어가는 데 기여하는 현실적 해법이 될 수 있다. 이제는 감람암을 단지 드문 암석이 아닌, 지속 가능한 미래로 연결하는 전략적 자산으로 인식할 때이다.

이승환 한국지질자원연구원 선임연구원

이승환 한국지질자원연구원 선임연구원

Copyright © 경향신문. 무단전재 및 재배포 금지.