Ch1 지권의 변화 Lesson 3 광물

광물

 

앞에서 암석을 보았으니 이제 암석을 이루는 알갱이를 봐 봅시다. 이 장의 제목과 같이 암석을 이루는 알갱이를 광물이라고 합니다. 지각을 구성하는 것을 암석이라고 앞장에서 배웠으니 광물은 지각을 구성하는 물질의 기본단위라 할 수 있겠습니다. 당연한 얘기 겠지만 같은 종류의 광물은 구성성분과 내부구조가 같으므로 동일한 성질을 나타냅니다.

 

1) 광물의 구성

광물은 원소로 구성되어 있습니다. 금강석과 황과 같이 한가지 원소로만 구성된 광물도 있으나 대부분은 몇가지 종류의 원소가 결합해서 이루어져 있습니다. 원소에 대해서는 중2 과학에서 원소와 원자에 대해 배울 때 자세히 배울 것입니다. 지금은 원소라는게 물질을 이루는 기본 성분으로 물질의 성질을 유지하는 가장 작은 단위라고 생각하시면 됩니다.

다음과 같이 구성이 된거라 생각하시면 됩니다.

 

암석 > 광물 > 원소 > 원자

 

2) 광물의 특성

여러 광물이 있다고 했으니 광물을 구분할 수 있는 고유한 성질에 대해서 공부해 봅시다. 광물은 종류에 따라 다른 광물과 구별될 수 있는 성절들이 있습니다. 그 대표적인 것으로는 색, 조흔색 굳기, 자성, 염산과의 반응등이 있습니다.

 

a) 색

광물은 종류에 따라 겉으로 드러나는 겉보기 색을 지니고 있습니다. 하지만 이 겉보기 색은 절대적인 것이 아니고 불순물이 섞여 있을 경우에는 다른 색을 나타내기도 합니다. 대표적인 광물들의 색깔을 알아 둡시다. 특히 밝은색 광물의 색은 잘 암기해 두도록 합시다.

 

어두운색 광물				밝은색 광물
감람석	휘석	각섬석	흑운모	석영	장석
황록색	녹색, 검은색	녹색, 검은색	검은색, 갈색	무색, 흰색	흰색, 담황색

 

b) 조흔색

위에서 언급한 겉보기 색은 비슷비슷한 것들이 많아 구분이 어렵습니다. 따라서 초벌 구이한 자기판인 조흔판에 광물을 그어서 나타나는 광물 가루의 색을 통해 광물을 구분하게 되는데 이런 조흔판에 긁힌 광물 가루의 색을 조흔색이라고 합니다. 이 조흔색은 겉보기 색과 같은 경우가 대부분이지만 다른 경우도 있습니다. 따라서 조흔색과 겉보기 색이 다른 경우를 철저히 암기해 두도록 합시다.

 

광물	황철석	황동석	금	적철석	자철석	흑운모	활석
색	노란색	노란색	노란색	검은색	검은색	검은색,갈색	흰색
조흔색	검은색	녹흑색	노란색	붉은색	적갈색	흰색, 담황색	흰색

 

하지만 강도가 조흔판 보다 커서 긁히지가 않아 광물 가루의 색깔을 관찰 할 수 없는 경우가 있습니다. 이런 경우는 광물 자체를 가루로 만들어 조흔색을 알아보는 방법을 씁니다.

 

c) 굳기

광물의 단단하고 무른 정도를 나타냅니다. 굳기가 서로 다른 광물을 긁으면 무른 광물이 긁히는 단순한 이치입니다. 강도를 절대적으로 구분하는 방법은 중학교 과학에서는 익히지 않고 모스 굳기계의 표를 이용해서 상대적으로 비교하게 됩니다. 되도록 이 굳기 순서를 암기하셔야 합니다. 단 절대적인 값은 아닙니다. 즉 굳기4번의 형석이 굳기 1번의 활석보다 4배가 더 강하다 이런 의미는 아닙니다. 그냥 상대적인 번호를 매긴것에 불가하다라는 점은 늘 염두에 두세요

 

굳기	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
광물	활석	석고	방해석	형석	인회석	정장석	석영	황옥	강옥	금강석

 

그러면 굳기 2번과 3번 사이의 굳기를 가진 광물은 어떻게 표현할까요? 모스 굳기계에서는 .5를 붙입니다. 참고로 손톱은 석고보다는 강하고 방해석 보다는 약하므로 굳기값은 2.5가 됩니다.

 

d) 염산반응

염산반응으로 구분할 수 있는 대표적인 광물은 방해석입니다. 방해석은 탄산칼슘성분으로 이루어져 있어서 묽은 염산을 떨어뜨리면 이산화 탄소의 거품이 생기면서 녹아들어가게 됩니다. 다음의 화학 반응에 의해 이산화 탄소가 발생하게 됩니다.

 

탄산 칼슘 + 염산 -> 염화 칼슘 + 물 + 이산화 탄소

 

e) 자성

쇠붙이를 끌어당기를 성질을 자성이라고 합니다. 자철석은 자성이 있기 때문에 작은 쇠붙이를 가까이 가져가면 이 광물에 붙게 됩니다.

 

f) 쪼개짐과 깨짐

광물은 외부에서 힘을 주면 떨어져 나간 면이 일정한 형태로 쪼개지거나 혹은 깨지거나 하는 것을 관찰 할 수 있습니다.

 

- 쪼개짐

쪼개지는 방향은 광물의 원소 사이에 결합력이 약한 면을 따라 일정한 형태로 갈라집니다. 방해석은 기울어진 육면체 모양으로 방연석은 정육면체 모양으로 쪼개지게 됩니다.

 

- 깨짐

유리가 깨어지듯이 광물에 일정한 힘을 가하면 무작위형태로 깨지는 성질입니다. 석영, 흑요석, 황철석, 감람석등이 깨짐이 나타납니다. 그럼 깨짐이 나타나는 이유가 무엇일까요? 그것은 특별히 약한 부분이 없기 때문에 방향성이 없이 부서지기 때문입니다.

 

3) 조암 광물

광물의 종류는 4000여종이 있지만 암석에서 흔히 볼 수 있는 광물은 30여종에 국한됩니다. 즉 잡다한 광물말고 암석을 이루는 주된 광물을 조암광물이라고 합니다. 따라서 몇가지 정도만 암기해 둡시다.

 

a) 주요 조암광물

주요 조암광물에는 구성성분이 가장 많은 순서대로 장석, 석영, 휘석, 흑운모, 각섬석, 감람석 등이 있습니다.

 

b) 조암 광물의 특징

장석과 석영은 밝은색을 띠고 나머지 흑운모, 각섬석, 휘석, 감람석은 어두운 색을 띱니다. 따라서 장석과 석영이 많이 포함된 암석일수록 밝은색을 띠게 됩니다.

 

풍화와 토양

1) 풍화

지표에 드러나 있는 암석이 물, 공기, 생물등의 작용으로 부서지고 분해되어 작은 돌이나 흙으로 변하는데 이를 풍화작용이라고 합니다.

 

a) 풍화 작용의 주된 요인

- 물의 어는 작용

암석의 틈에 스며든 물이 얼면서 부피의 증가에 따른 압력으로 암석이 잘게 부서지는 작용입니다.

 

- 식물 뿌리의 작용

암석틈을 파고든 식물의 뿌리가 성장하면서 틈을 넓혀가면서 암석이 부서지는 작용입니다.

 

- 공기와 물의 화확 작용

지표면에 노출된 암석이 물이나 공기와 반응하면 암석의 화학성분이 변하면서 잘게 부서지거나 녹게 됩니다. 특히 석회동물의 형성이 대표적인 예라고 할 수 있는데 이산화 탄소가 녹아 있는 물이 석회암을 녹여 석회동굴을 만드는 현상은 이러한 풍화작용의 대표적인 예입니다.

 

- 압력 변화에 따른 작용

지하 깊은 곳에 있던 암석이 지표로 노출되면 압력이 감소하므로 부피가 늘어나고 틈이 생기게 됩니다. 이 틈으로 물과 공기가 스며들어 마치 양파껍질처럼 떨어져 나갑니다. 이를 박리작용이라고 합니다.

- 박리의 예시

 

b) 풍화 작용의 구분

- 기계적 풍화작용

압력과 기온의 변화 같은 것으로 암석이 잘게 부서지는 작용입니다.

 

- 화학적 풍화작용

지표면에 노출된 암석이 물이나 공기와 반응하여 암석의 화학성분이 변하면서 녹거나 잘게 부서지는 풍화작용입니다.

 

c) 풍화 작용이 잘 일어나는 조건

- 암석이 잘게 부서졌을 경우

잘게 부서지면 표면적이 증가하여 외부의 요인과 접촉하는 부분이 많아지므로 풍화가 더욱 잘 일어납니다.

 

- 암석이 산성 물질과 반응할 경우

좀 특수한 경우로 석회암에 물과 묽은 염산을 떨어뜨리면 석회암이 녹으면서 질량이 변화하게 됩니다. 이렇게 암석이 산성물질과 반응하면 풍화가 더욱 잘 일어나게 됩니다.

 

- 기온과 강수량

화학적인 풍화라 할 수 있는 공기와 물의 화학작용은 기온이 높고 강수량이 많은 열대 지방, 해안 지대, 저지대 등에서 활발하게 일어납니다. 물로 인한 기계적 풍화는 밤낮의 기온차이가 큰 고산 지방에서 활발하게 일어납니다.

2) 토양

지표의 암석이 오랜시간동안 풍화 작용을 받으면 더욱 잘게 부서져서 흙이 되는데 이를 토양이라고 합니다. 토양의 성분은 기반암의 종류나 기후조건 그리고 식물의 분포등에 따라 달라집니다.

 

a) 토양의 생성 과정

기반암이 지표로 드러나면 노출된 부분부터 풍화를 받아 기반암 -> 모질물 -> 표토 -> 심토 순으로 생성이 됩니다. 지층이 아래에 있으면 오래전에 생성된 것이 맞지만 표토가 생겨나고 나서 심토가 생성되었다는 점에 주의하도록 합시다.

 

- 기반암 : 풍화되지 않은 암석층을 말합니다.

- 모질물 : 기반암에서 1차 풍화로 떨어져 나온 돌조각이나 모래로 이루어진 층입니다.

- 표토 : 모질물이 풍화작용으로 떨어져 나온 층으로 유기물이 포함되어 식물이 자랍니다.

- 심토 : 표토층에서 씻겨 내려온 물질이 모여 이루어진 층입니다.

 

b) 토양의 이용과 보존

토양은 다양한 분야에서 활용됩니다 하지만 한번 오염이 일어나면 그 오염을 정화하기가 쉽지 않아서 오염이 일어나지 않도록 주의해야 합니다.