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광물
광물(鑛物, mineral)은 자연산 물질이며 규칙적인 결정 구조와 명확한 화학 구성을 갖는 고체를 뜻하며, 암석을 구성하는 단위이다. 미네랄(mineral)이라고도 한다. 자연산이어야 하기 때문에 인공적으로 만들어졌거나 합성된 물질은 제외되며, 규칙적인 결정 구조를 가져야 하기 때문에 비결정질 물질은 제외된다. 순수한 생물학적 작용에 의해 생긴 것은 제외된다. 해양생물들이 만들어 낸 탄산칼슘이 쌓여 집합체를 이룬 경우에는 지질학적 작용을 거쳤기 때문에 광물로 인정이 된다. 광물은 대부분 무기물이지만 옥살산염은 지질학적 작용을 거쳤다면 광물에 포함된다. 따라서 담석이나 지질학적 작용을 거치지 않은 조개껍질은 광물에서 제외된다. 자연계에서 준결정이 발견된 이후에는 국제광물학회에서 자연산 준결정도 광물로 인정하였다.
상세
우리가 살고 있는 지구의 지각은 여러 종류의 암석으로 구성된다. 그리고 이 암석은 한가지 이상의 광물로 구성되며, 광물은 지각을 구성하는 최소단위이다. 광물은 천연산이고 무기적(無機的)으로 생성된 고체이며, 일정한 화학조성과 결정구조를 가지고 있는 물질이다. 그러나 인공적으로도 천연산인 광물과 성질이 똑같은 인조광물 또는 합성광물을 만들 수 있다.
광물은 고체이어야 하지만 수은(水銀)의 경우에는 상온에서 액체이면서도 광물로 취급한다. 광물은 지구에만 존재하는 것이 아니라 달이나 다른 행성(行星)에도 존재한다. 지각을 구성하고 있는 광물은 주로 규산염광물(珪酸鹽鑛物)들로서 전체 지각의 97%를 차지한다. 지각을 구성하는 주성분 광물들은 부피로 볼 때, 사장석(斜長石)이 42%, 칼리장석이 22%, 석영이 18%, 휘석과 각섬석(角閃石)이 9%, 흑운모가 4%, 감람석이 2%, 기타가 3%이다.
광물의 명칭을 보면 그 광물이 어떻게 명명되어진 것인지를 알 수 있다. 영문표기에서는 광물명에 '―ite', 독일어표기에는 '―it', 우리말에서는 '―석(石)'으로 표기된다. 광물명은 물리적 성질을 의미하는 그리스어 또는 라틴어에 근거한 것이 많다.그 예로 중정석(重晶石, barite)은 그리스어 'barys(무거운)'로부터 유래되었고, 스핀(sphene)은 그리스어 'sphen(쐐기)'으로부터 유래되었다. 그 밖에 화학조성이나 사람 이름, 광물이 발견된 산출지에서 명명된 것도 있다. 루스벨트석(rooseveltite)·괴타이트(goethite) 등은 광물학자의 이름을 따서 명명한 것이고, 장군석(將軍石, janggunite)은 산출지인 경상북도 봉화군 장군광산명에서 유래되었다.
우리 나라에서 처음 발견되어 사람이름 혹은 산출지명으로부터 명명된 광물로는 장군석 외에 고토석(小藤石)·수안석(遂安石)·상팔동석(上八洞石)이 있다.
광물은 저마다 특징적인 성질을 가지고 있다. 광물의 성질에는 결정형태·색·조흔(條痕)·경도·광택·투명도·발광성·벽개(劈開)·단구(斷口)·비중·점성·자기성과 전기에 대한 반응, 방사능·열에 대한 안정성 등이 있다.광물의 감정은 위의 여러 가지 성질들을 이용하여 이루어지게 되며 그 성질에 따라 광물의 이용도도 달라진다.
광물종(鑛物種)을 결정짓는 기본 요소는 화학조성과 결정구조이며, 이것에 의해서 다양한 광물의 성질이 결정된다.또한 광물은 그것을 구성하는 화학원소의 종류에 따라 분류된다. 지금까지 알려진 광물종은 약 3,000여 종이며, 그 중에서 우리 나라에서 산출되는 것은 약 300여 종이다. 지금까지 우리 나라에서 알려져 있는 광물의 수는 원소별 분류로 볼 때 원소광물 9종, 황화광물 51종, 산화 및 수산화광물 49종, 할로겐광물 1종, 탄산염 및 붕산염광물 27종, 황산염·몰리브덴산염·텅스텐산염광물 14종, 인산염·바나듐산염광물 21종, 규산염광물 127종이있다.
광물은 독특한 모양을 지니고 있다. 암염(岩鹽)과 형석(螢石)은 정육면체, 다이아몬드는 정팔면체, 능망간석과 방해석(方解石)은 마름모형 사면체, 석영은 육각기둥 모양을 이루고 있다. 지각에서의 광물의 생성과 분포는 지질현상과 밀접히 관련되어 있다. 광물은 지각 내부에서 일어나는 지질작용, 즉 내인적 작용(內因的作用)에 의해서 생성될 수도 있고, 지구표면에서 일어나는 지질작용, 즉 외인적 작용(外人的作用)에 의해서 생성될 수도 있다. 내인적 작용에 속하는 것은 마그마(magma)와 성인적으로 관계되는 화성작용과 변성작용(變成作用)에 의해 생성되는 것이 있고, 외인적 작용에는 풍화작용이나 퇴적작용 등이 있다.
우리 나라에는 선캄브리아기에서 고생대·중생대를 거쳐 신생대에 이르기까지 각 지질시대의 퇴적층군과 화성암류 및 이들로부터 변성된 변성암류가 분포되어, 비교적 다양한 지질로 구성되어 있다. 이와 같은 지질학적 배경은 광물자원의 분포에 직접 반영되어 국내에는 다양한 광물종이 알려져 있으며, 유용광물이 120여 종에 달한다. 이들 중에서 금속은 금·은·동·연·아연·철·망가니즈·텅스텐·몰리브덴·주석·창연 등이 주요한 광종인데, 우리 나라에 널리 분포하는 산성화성암류와 성인적으로 밀접히 관련되어 산출하는 것이 대부분이며 일부 변성퇴적기원인 것도 있다.
염기성화성암류는 우리 나라에서 거의 나타나지 않아 이들과 성인적으로 관련되는 백금·다이아몬드·크롬광 등은 산출되지 않는다. 비금속으로 중요한 광종들은 석탄·토상흑연·인상흑연·납석·활석·장석·고령토·석회석·백운석·규석·불석·규조토·석면·형석·중정석·운모·남정석·유화철·인광 등인데, 이들은 순수한 퇴적기원·변성기원·화성열수기원 등 다양한 성인에 의해 형성되었다.광물은 인류의 문명발달과 밀접한 관계가 있다.
선사시대에는 광물과 암석의 파편이 인류의 생활도구나 무기로 사용되었으며, 붉은색을 띠는 적철석(赤鐵石)과 검은색을 띠는 산화망간광물은 초기인류들에 의하여 동굴벽화를 그리는 데 사용되었다. 토기나 벽돌은 인류 최초의 광물공업이었고, 보석들은 역사시대부터 인류에 의하여 애용되었으며 아직까지도 애용되고 있다. 청동기시대에 들어와서는 광석으로부터 금속을 추출하여 각종 도구를 만들었으며, 광물에 대한 인류의 슬기로운 이용기술의 발달은 현대 첨단물질과학과 기술을 낳게 하였다. 광물과 그 광물로부터 만들어낸 생산품들은 석기시대의 부싯돌에서부터 현대 핵에너지시대의 핵잠수함에 이르기까지 우리 인류의 현대기계문명 발달에 큰 기여하였다.
광물은 현대공업과 기술분야에 있어서 필수적인 물질이기 때문에 광물자원의 탐사·개발 및 이용 등 모든 분야에 관하여 세계 각국에서 많이 연구되어왔다. 우리 나라에서는 선사시대의 유물에서부터 삼한·삼국시대를 거쳐 근세에 이르기까지 광물의 이용기술이 크게 발달하였다. 특히 장식용 귀금속·식기·도구·금속활자 등에서 찾아볼 수 있다.
우리 나라 광물자원에 대한 문헌 또는 기록으로는 1484년(성종 17)에 발간된 『동국여지승람』에서 약 50여 종의 광물명을 수록한 것이 처음이었다. 그 뒤 1845년(현종 11)에 간행된 『동경잡기 東京雜記』에서는 이를 보완·수정하여 기재하고 있다. 조선 말기(1883)에는 우리 나라가 독일·영국과 수교조약을 체결함으로써 독일인 고트세(Gottsche,C.C.)가 1884년에 내한하여 전국 각지를 답사한 뒤 『지질 및 광물조사보고서』를 독일에서 발표하였다.그리고 1886년 로스(Roth,J.)와 1909년 슐츠(Schulz,K.) 등은 우리 나라에서 고트세가 채취한 광물·암석에 대한 연구결과를 발표하였다. 1895년에는 러시아의 루펜조프가 북한의 광물자원에 대해서 발표하였다. 그 뒤 1945년까지의 일제강점기 하에서의 암흑기 동안에는 주로 일본인들에 의하여 우리 나라 광물자원이 탐사, 연구되어, 1941년에 발간된 『조선광물지 朝鮮鑛物誌』에는 변종(變種)을 합하여 모두 280여 종의 광물이 수록되어 있다. 1945년 광복이 되면서 중앙지질광물연구소가 설립되어 우리 나라에서 산출되는 광물자원에 대한 조사·연구가 이루어지기 시작하였다. 그리고 약 30여 년간 많은 조사가 이루어져서 우리 나라의 광물자원에 대한 윤곽이 나타나게 되었으며, 이 자료를 기초로 하여 경제개발계획을 수립하여 큰 발전을 이룩하였다. 1977년에 자원개발연구소에서 발간된 『한국의 광물』에는 변종을 합하여 총 330종이 수록되어 있다. 광복 후 약 50여 종이 추가된 셈이다. 특히 1975년에는 김수진(金洙鎭)에 의하여 국내 최초로 세계적인 신종광물(新種鑛物)인 장군석이 발견·명명되었으며 국제광물학회연합의 공인을 받기에 이르렀다. 1986년에는 『한국의 광물』을 수정, 보완하여 『한국의 광물종』이 발간되었는데, 여기에는 완전한 광물종 300여 종과 변종 약 30여 종이 기재되어 있다.
성질
- 광택 : 광물의 표면에 반사되어 나온 빛의 모습을 뜻한다. 종류에는 금속광택, 아금속광택, 비금속광택이 있다.
- 빛의 투과도 : 불투명(opaque), 반투명(translucent), 투명(transparent)
- 조흔색 : 광물을 조흔판이라는 초벌자기판에 긁어서 나타나는 색을 말한다. 단단하지 않은 불투명광물의 경우에 사용하기 좋은 특성이다.
- 경도(굳기) : 광물의 단단한 정도를 의미한다. 광물 표면이 외부의 힘에 대해 얼마나 단단한가를 숫자로 표현한 것으로, 절대적인 것이 아니라 상대적인 수치이다.
- 벽개(cleavage) : 광물의 결정에 결합력이 약한 면이 있어서 타격을 받게 되면 일정한 방향을 따라 잘 쪼개지는 성질을 말한다. 광물의 벽개는 원자의 배열방식에 따라서 결정된다.
- 단구(fracture) : 광물의 결정을 파괴했을 때 쪼개짐 면을 제외한 깨진 자국의 모양을 말한다.
참고자료
같이 보기
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