* 광물의 생성과 집합
1) 결정의 성장
2) 광물의 생성
3) 광물의 집합
* 광물의 생성과 집합
1) 결정의 성장
① 결정의 불규칙 성장
㈀ 해정(骸晶, skeletal crystal) – 결정의 성장이 우각이나 능에서 주로 일어날 때 만들어지는 불안전한 결정(눈결정)
㈁ 누대상 결정 – 결정이 성장하는 동안 용액의 화학조성이 변화할 때 만들어지는 대상구조를 가진 결정을 누대결정(累帶結晶, zoned crystal)(사장석, 전기석, 브라보아이트, 석류석)
㈂ 수지상 결정(樹枝狀結晶, dendritic crystal) – 결정의 우각이 나뭇가지처럼 분기해 나타면서 우선적으로 성장하여 모양이 나뭇가지 모양의 결정(자연동, 산화망간광물-세립광물의 집합체)
㈃ 휘스커(whisker) – 섬유상 또는 침상 결정, 0.05~60μ정도.(밀러라이트, 보울란제라이트, 석면, 자연은)
㈄ 만곡결정 – 결정면이 평탄하지 못하고 구부러 있는 만곡면(彎曲面, curved face)이 있음(운모, 배운석, 다이아몬드)
㈅ 미사면(微斜面, vicinal face) – 하나의 결정면 상에 이 결정면에 대하여 극히 작은 각도를 이루고 있는 면들이 무수히 존재할 때(적철석)
㈆ 조선(條線, striation) – 결정면 상에 어떤 일정한 방향으로 발달되어 dLT는 가느다란 평행선(황철석, 휘코발트석, 섬아연석, 황동석, 유비철석, 석영, 자철석)
②결정의 규칙적 성장
㈀ 같은 종류의 광물간의 규칙적 성장 – 평행연정(平行連晶, parallel growth) 과 쌍정(双晶, twin)
㈁ 인터그로스(intergrowth) – 서로 다른 종류의 광물들이 서로 각각 일정한 방위를 유지하면서 공동성장되어 있는 것. 인터그루스를 이루고 있는 광물들은 그 단면에서 문상조직, 미르메카이트 조직, 에멀젼 조직등을 보여준다.
㈂ 에피탁시(epitaxy 또는 정방위성장, 定方位成長, oroented overgrowth) – 먼저 존재하던 결정면 상에 다른 광물이 일정한 방위관계를 보여주면서 성장. (십자석의 (100)면과 남정석의 (010)면 두 결정이 c축에 평행)
③ 결정의 용해와 식상
결정의 용해 – 결정을 둘러싸고 있는 용액의 포화상태와 관련이 있다. 용액이 덜 포화되어 있을 때 결정 형성의 역반응 용해가 일어남.
식상 -결정의 표면을 부식시켜 부식에 의한 홈의 모양.
④ 교대작용(交代作用, replacement 또는 metasomatism)
㈀ 물질의 첨가가 일어나면서 구광물로부터 신광물이 생성.
예) 2Fe3O4 +O2 → 3Fe2O3
자철석 적철석
CaCO3 + Mg2+ + CO32- →CaMg(CO3)2
방해석 돌로마이트
㈁ 양이온 또는 음이온의 단순한 치환에 의하여 광물이 생성되는 반응.
예) CaCO3 +Fe2+ →FeCO3 + Ca2+
방해석 능철석
KAlSi3O8 + Na+ → NaAlSi3O8 + K+
정장석 알바이트
㈂ 물질의 첨가와 제거가 동시에 일어나면서 광물이 생성되는 반응.
예) CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 +CO2
방해석 규회석
MnCO3 + O2 → MnO2 + CO2
능망간석 연망간석
㈃ 물질의 첨가없이 구조의 변화에 의하여 구광물로부터 신강물이 생성되는 반응.
예) S → S
단사황 사방황
CaCO3 → CaCO3
아라고나이트 방해석
㈄ 화학조성이 서로 완전히 다른 광물 간에 일어나는 교대반응.
예) 석회암을 교대하여 발달된 섬아연석, 방연석, 자류철석
CaCO3 + Zn2+ +S2- → ZnS + Ca2+ +CO2 + O2
⑤ 재결정작용 – 이미 만들어진 광물이 온도와 압력의 변화에 의하여 화학조성의 변화없이 같은 광물 격자가 새로운 형태로 재배열되어 더 큰 입자로 또는 더 작은 입자를 만드는 것.(규암에서 석영의 재결정)
⑥ 가상의 형성(仮像, pseudomorph)
어떤 광물이 그 자신의 결정형을 갖지 못하고 다른 광물의 결정형을 지니고 있는 것．
2) 광물의 생성
① 광물의 생성조건 – 자연계에서 광물생성에 영향을 주는 요인은 화학조성, 온도, 압력, 산화전위(Eh), 산도(pH), 생물학적 영향 들이다.
② 광물학적 상률
Gibbs의 상률
P + F = C+ 2
(P는 상의 수, F는 자유도, C는 성분의 수이다.)
③ P-T 다이어그램
1성분계 – H2O, Al2SiO3 계 홍주석, 남정석, 규선석
2성분계 – 완전고용체를 이루는 알바이트와 아노르다이트(NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8), 감람석계(Mg2SiO4-Fe2SiO4)
3성분계 – 투휘석-앨바이트-아노르다이트
④ pH-Eh 다이어그램
pH(산도, 酸度, acidity)는 수소이온의 농도를 나타내는 단위 pH = -log[H+]
Eh(산화환원전위, 酸化還元電位, oxidiation-reduction potential)
Eh-pH 다이어그램으로부터 광물들의 안정범위를 알수 있어서, 특히 표성광상의 지화학적 환경연구로부터 어떤 광물들의 산출을 예상할 수 있다.
⑤ 조성-공생 다이어그램 – 광물상들의 공존관계를 표시하는 그림
⑥ 개방계에서의 광물생성 – 개방계에서는 산화광물이나 황화광물들은 O2 나 S2 의 증기압에 따라 서로 다른 광물종이 생성된다.
예) 2FeS = 2FeS + S2
황철석 자류철석
2FeS = 2Fe + S2
자류철석 자연철
3) 광물의 집합
① 입상광물의 조직
․ 처음에는 자형, 반자형, 마지막에는 타형의 결정을 가짐.
․ 입상조직 – 전체적으로 볼 때 서로 비슷비슷한 크기.
․ 등립상조직 – 입자들의 크기가 비슷.
․ 부등립상조직 – 큰 입자와 작은 입자가 섞여 있음.
․ 세리에이트조직 – 입자의 크기가 큰것에서 작은것까지 연속적인 분포를 하고 있음.
․ 석기, 반정, 반상조직
․ 조립질, 중립질, 세립질
② 침상-주상 광물의 조직
․ 침상 – 가느다란 바늘 같은 결정 (나트롤라이트)
․ 모세상 -머리털처럼 가느다란 결정 (석영 내 금홍석)
․ 섬유상 – 섬유처럼 가느다란 결정의 집합체 (석면, 투각섬석)
․ 주상 – 기둥모양 (전기석, 녹주석, 휘안석)
․ 방사상 – 한 점을 기점으로 하여 사방으로 배열(왜이블라이트, 전기석)
․ 성상 – 한 점을 기점으로 별모양, 혹은 방사상배열(단사조이사이트, 휩너라이트)
․ 망상 – 그물모양으로 엉켜있는 것(운모내 금홍석)
③ 엽상광물의 조직
․ 엽상 – 얇은 판상 (앨바이트)
․ 운모상 – 운모처럼 엽편을 이루고 있는 광물(운모)
․ 엽편상 – 운모상 또는 엽상의 광물들이 일정한 방향으로 배열되어 있는 모양(엽편상활석, 운모편암)
․ 도변상 – 엽상보다 조금 더 두껍고 다소 긴 형태(남정석)
․ 깃털모양 – 세립질 인편들이 방사상으로 모양을 이루고 있는 것(적철석)
․ 꽃모양 – 엽상이나 엽편상 광물들이 꽃모양을 이루고 있는 것(석고, 나트롤라이트, 왜이블라이트, 적철석)
④ 공간정출광물의 조직
․ 정동 – 둥근 공동의 벽에 결정이 성장해 있는 것
․ 교질상 조직 – 신장상 포도상 유방상 등과 같이 광물의 표면의 모양이 공간을 향하여 곡면을 이룸
․ 동심원상 – 두상, 어란상
⑤ 기타조직
․ 괴상 – 특별한 조직을 갖지 않고 치밀한 조직
․ 수지상 – 광물이 고사리 모양을 이루고 있는 것(산화망간광물)
․ 드루스상 – 표면이 작은 결정들로 둘러싸여 있는 조직
․ 세맥상 – 가느다란 좁은 맥으로 산출
⑥ 분말상광물의 조직
광석, 특히 풍화작용에 의하여 형성된 광석 중에 존재하는 공간에는 표면이 매끈하지 못한 먼지와 같은 토상의 광물들이 존재하는데 이들도 대체로 미세한 결정질 광물로 구성되어 있다. 수산화철과 수산화망간 광석에서 흠히 관찰되는 이 분말상 광석을 오커(ocher)라고도 한다.
♠ 기타 주요 광물의 특성
* 전기석을 가열할 때 ‘초전기현상’이 나타남
* 방해석은 굴절률이 특히 높음
♠ 용리(Exolution)
– 고온에서 균일한 고용체를 이루던 물질이 계 내의 물질의 첨가나 제거를 수반하지 않고 온도가 하강함에 따라 두 개 이상의 서로 다른 결정질로 분리되는 현상
– 주로 두 이온반경의 차이에 의한 구조 내의 압박 때문. 확산에 의해 한 조성이 풍부한 규산염으로 분리되는 것에 기인함
ex) perthite와 antiperthite(각자 숙지 바람, 광상학 참조)