암석의 구성단위 (지각〉 암석〉 광물 〉원소)
Ⅰ. 광물 : 자연계에서 산출되는 물리적·화학적 성질이 일정한 무기물 고체
(1) 광물의 내부 구조
X선 촬영에 의해 나타나는 리우에 반점으로 광물을 이루는 원자의 배열상태를 알 수 있다.
① 결정질 : 광물을 이루는 원자의 배열이 규칙적 ex) 석영, 암염, 방해석 등
② 비결정질 : 광물을 이루는 원자의 배영ㄹ이 불규칙적 ex) 유리, 흑요석 등
결정의 3요소
(2) 결정의 규칙성
① 오일러 법칙 : 결정면의 수 + 우각의 수 = 능의 수 +2
② 면각 일정의 법칙
-면각 : 광물의 서로 인접하는 두 결정면에서 수선을 내렸을 때, 두 수선이 만나 이루는 각
- 면각 일정의 법칙 : 같은 종류의 광물은 결정면의 외형이나 크기가 달라도, 대응하는 면각이 항상 일정하다.
③ 결정계
결정질 광물은 결정축의 길이와 축각의 크기에 따라 크게 6개의 결정체로 분류한다.
- 6 결정계 : 등축정계 (암염, 형석, 금강석), 육방정계 (석영, 방해석), 정방정계, 사방정계, 단사정계, 삼사정계
- 등축정계의 모양; 결정축의 길이: a=b=c, 축각 : α=β=γ=90˚
Ⅱ. 광물의 여러 성질
(1) 물리적 성질 : 색, 조흔색, 굳기, 쪼개짐, 깨짐, 비중, 광택 등
① 색
자색: 광물이 갖는 본래의 색 / 타색: 불순물이 섞여 있을 때의 색
② 조흔색 : 초벌구이만 한 도자기판(조흔판)에 광물을 그었을 때 나타나는 광물 가루의 색
구분 |
색 |
조흔색 |
금 | 황색 |
황색 |
황동석 |
황색 |
녹흑색 |
황철석 |
황색 |
흑색 |
③ 굳기 : 광물의 단단한 정도/ 모스경도계로 나타낸다.
모스 경도는 상대적인 수치이며, 숫자가 클수록 단단함
[모스경도계]
구분 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
광물 |
활석 |
석고 |
방해석 |
형석 |
인회석 |
정장석 |
석영 |
황옥 |
강옥 |
금강석 |
④ 쪼개짐과 깨짐
쪼개짐: 광물에 힘을 가했을 때 일정한 방향으로 갈라지는 성질
깨짐: 방향성 없이 불규칙하게 갈라지는 성질
광물 내부의 원자 배열 상태에 따라 결정된다.
ex) 쪼개짐- 운모; 1방향/ 정장석, 휘석; 2방향/ 방해석, 암염; 3방향/ 금강석; 4방향
깨짐- 감람석, 석영
(2) 화학적 성질
① 동질 이상 : 화학 성분은 같으나 생성 당시 온도·압력 조건에 따라 내부 원자 배열이 달라져 결정구조가 달라진 광물
- 동질 이상 광물이 포함되어 있는 암석으로 생성 당시의 온도와 압력 조건을 측정할 수 있다.
ex) - 금강석 (C, 등축정계, 경도10), 흑연 (C, 육방정계, 경도 1.5)
- 남정석, 홍주석, 규선석 (Al2SiO5)
- 황철석, 백철석
- 방해석 (CaCO3, 비중2.7), 아라고나이트 (CaCO3, 비중 2.9)
② 유질 동상 : 화학 성분 비슷하면서 결정 구조가 같아 물리적, 광학적 성질이 비슷한 광물
ex) 방해석 (CaCO3), 마그네사이트(MgCO3), 능철석(FeCO3) ; 육방정계
③ 고용체 (Solid Solution)
: 2개 이상의 광물성분이 용액처럼 균일하게 섞여있어 일정 범위 내에서 그 성분 비율이 연속적으로 변하지만 일정한 결정 구조를 가지는 광물
- 고용체의 성분 분석하여 광물 생성 당시의 온도 알 수 있다.
ex) 감람석 (Mg,Fe)2SiO4, 사장석
- 비고용체 광물 : 정장석, 석영
(3) 광학적 성질
① 편광
자연광은 진행방향에 대하여 직각인 모든 방향으로 진동/ 편광판을 통과하면 한방향으로만 진동하는 편광이 된다.
② 복굴절과 단굴절
-복굴절 : 방해석과 같은 투명 광물 통해 어떤 물체를 볼때 물체가 이중으로 겹쳐보이는 현상.
빛이 서로 직각으로 진동하는 2개의 편광으로 나누어지기 때문에 일어나는 현상으로 대부분 투명광물에서 복굴절 일어난다
- 단굴절 : 광물 통과한 빛이 한방향으로만 굴절하는 현상
③ 광학적 등방체와 이방체
- 광학적 등방체: 광물 내에서 방향에 관계없이 빛의 통과속도가 일정한 광물, 단굴절하는 광물
ex) 등축정계 광물 (암염, 형석, 금강석), 비결정질 광물 (흑유석)
- 광학적 이방체: 광물 내에서 방향에 따라 빛의 통과속도가 달라져 굴절률에 차이가 생기는 광물, 복굴절 하는 광물
ex) 등축정계 광물을 제외한 결정계 광물들 (방해석, 흑운모 등)
④ 편광 현미경
- 개방 니콜; 상부 니콜을 뺀 상태
- 니콜; 상·하 두 편광판을 모두 끼운 상태
|
광학적 등방체 |
광학적 이방체 |
개방니콜 ( 하부 편광판만 사용) |
다색성 |
다색성 |
직교 니콜 (상·하부 편광판 직교) |
(완전 소광) |
간접색, 소광 |
- 다색성
: 개방 니콜 상태에서 광물 박편을 재물대 위에 놓고 회전시키면서 보면, 회전 각도에 따라 광물의 색과 밝기가 일정하게 변하는 성질
빛이 광물을 통과할 때 방향에 따라 흡수되는 정도가 다르기 때문에 나타난다
ex) 흑운모; 엷은 황색에서 갈색으로 변한다.
- 간섭색
: 직교 니콜 상태에서 광학적 이방체 광물을 놓고 재물대를 회전시키면서 찬란한 색 (알록달록한 색)이 보이는 현상
- 소광
: 직교 니콜 상태에서 광학적 이방체 광물을 놓고 재물대를 회전시킬때 90˚마다 캄캄해지면서 간섭색이 없어지는 현상.
360˚회전시 4번 어두워진다. 광학적 등방체 광물의 경우 직교니콜 상태에서는 화면에 아무것도 보이지 않고 캄캄하므로 완전소광된다고함.
Ⅲ. 조암광물
지각의 95% 이상을 이루고 있는 광물. 대부분 규산염 광물이다.
- 규산염광물 : 규소와 산소를 모두 포함하고 있는 광물 / 기본구조는 SiO4 사면체
Si, O 결합형태 (Si:O)
i) 독립 4면체형 (1:4); 감람석
ii) 단쇄형 (1:3) ; 휘석
iii) 복쇄형 (4:11) ; 각섬석
iv) 판상구조형 (2:5); 운모
v) 망상형 (1:2); 석영
i 에서 v로 갈수록;
생성온도↓, 풍화에 강해짐. 산소원자에 대한 공유결합수 증가 (Si:O에서 O의 비율감소)
- 비규산염 광물 ; 탄산염 광물 (방해석 (CaCO3)등), 황산염 광물 등