지구과학 고2 지구의 역사와 한반도의 암석

광물

Q: 얼음은 광물인가요?

빙하나 호수의 얼음이라면 광물의 조건을 모두 만족합니다. 자연에서 만들어진 무기질 고체이고, H2O로 조성이 일정하며, 육각형의 규칙적인 결정 구조를 가집니다. 다만 물은 액체라서 광물이 아닙니다.

규산염 광물을 중심으로 광물의 물리적·화학적 성질과 암석을 구성하는 조암 광물을 파악한다.

자연에서 저절로 만들어진 고체이면서, 화학 조성이 일정하고 원자가 규칙적으로 배열된 결정 구조를 가진 물질입니다.

암석이 '벽돌담'이라면 광물은 '벽돌 한 장'입니다. 담을 이해하려면 벽돌이 몇 종류이고 어떻게 생겼는지부터 봐야 하듯, 암석을 읽으려면 먼저 광물을 알아야 합니다.

쉽게 말하면

광물의 정의에는 조건이 네 개나 붙어 있는데, 각 조건이 무엇을 걸러내려는 것인지 보면 외울 필요가 없습니다. '자연에서 만들어진'은 실험실에서 합성한 인조 보석을 걸러내고, '무기물'은 나무나 뼈 같은 생물체 물질을 걸러내며, '고체'는 물이나 수은을 걸러냅니다. 그리고 가장 중요한 조건인 '일정한 화학 조성과 규칙적인 결정 구조'가 유리나 흑요석 같은 비결정질 물질을 걸러냅니다.

마지막 조건이 왜 결정적이냐면, 광물의 성질이 거의 전부 여기서 나오기 때문입니다. 원자가 어떤 규칙으로 쌓였는지가 굳기·벽개·결정 모양을 정합니다. 대표적인 예가 다이아몬드와 흑연입니다. 둘 다 성분은 탄소 하나뿐인데, 다이아몬드는 탄소가 삼차원 그물로 촘촘히 연결되어 가장 단단하고, 흑연은 판이 층층이 느슨하게 쌓여 손으로도 벗겨집니다. 같은 원소라도 배열이 다르면 완전히 다른 광물입니다.

원자를 묶는 힘은 화학에서 배운 결합입니다. 소금(암염)처럼 양이온과 음이온이 잡아당겨 쌓이는 이온 결합이 있는가 하면, 석영처럼 전자를 나눠 갖는 결합으로 그물을 만드는 광물도 있습니다. 결합이 세고 그물이 촘촘할수록 단단한 광물이 됩니다.

지각을 이루는 암석에서 실제로 자주 보이는 광물은 몇 종류로 좁혀지는데, 이런 광물을 조암 광물이라고 부릅니다. 장석·석영·운모·각섬석·휘석·감람석이 대표적이고, 이들은 거의 다 규소와 산소를 뼈대로 하는 규산염 광물입니다. 광물의 겉모습으로 이들을 구별하는 방법은 광물의 물리적 성질에서 다룹니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

흑요석은 광물일까요

아닙니다. 흑요석은 용암이 너무 빨리 식어 원자가 줄을 설 시간이 없었던 유리질입니다. 고체이고 자연에서 만들어졌지만 결정 구조가 없어 광물의 조건을 채우지 못합니다. 깨질 때 조개껍데기 모양으로 매끈하게 부서지는 것도 규칙적인 면이 없기 때문입니다.
예시 2

다이아몬드와 흑연 — 같은 탄소, 다른 광물

성분은 둘 다 탄소( $C$ ) 하나뿐입니다. 그런데 다이아몬드는 모스 굳기 10으로 가장 단단하고, 흑연은 연필심으로 쓸 만큼 무릅니다. 차이는 오직 원자 배열입니다. 조성이 같아도 구조가 다르면 다른 광물이라는 것을 보여 주는 가장 확실한 예입니다.
예시 3

진주와 석탄은 광물이 아닙니다

진주는 조개가 만든 것이고, 석탄은 식물이 묻혀 만들어진 것입니다. 자연에서 생겼고 고체지만 '무기물' 조건에 걸립니다. 반대로 실험실에서 만든 합성 루비는 성분과 구조가 천연 루비와 같아도 '자연에서 만들어진'이 아니어서 광물이 아닙니다.

자주 하는 오해

광물과 암석을 같은 말로 쓰기

이렇게 생각하기 쉬움화강암도 광물의 한 종류다

실제로는화강암은 암석이고, 그 안에 들어 있는 석영·장석·운모가 광물입니다.

광물은 화학 조성이 일정한 '한 가지 물질'이고, 암석은 여러 광물 알갱이가 섞여 굳은 '집합체'입니다. 화강암 조각을 아무리 잘게 부숴도 석영과 장석과 운모가 계속 섞여 나오는 이유입니다. 반대로 석영 결정을 부수면 어디까지나 석영입니다.

결정 모양이 눈에 보여야 결정 구조가 있다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움울퉁불퉁한 광물 알갱이는 결정 구조가 없다

실제로는겉모양이 아무리 지저분해도 원자 배열이 규칙적이면 결정 구조가 있는 것입니다.

결정 구조는 원자 수준의 배열이지 눈에 보이는 모양이 아닙니다. 광물이 좁은 틈에서 다른 알갱이에 눌리며 자라면 예쁜 면이 못 생길 뿐, 안쪽 배열은 그대로 규칙적입니다. 반대로 흑요석은 겉이 매끈해도 배열이 없어 결정이 아닙니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

없음 — 이 개념이 출발점입니다

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

광물의 물리적 성질고2 규산염 광물고2 변성암고2 퇴적암고2 화성암고2

연계 개념 — 과목을 넘어 함께 보면 좋아요

이온 결합고2

같은 단원의 개념 — 지구의 역사와 한반도의 암석

자주 묻는 질문

Q1얼음은 광물인가요?

빙하나 호수의 얼음이라면 광물의 조건을 모두 만족합니다. 자연에서 만들어진 무기질 고체이고,

H_{2} O

로 조성이 일정하며, 육각형의 규칙적인 결정 구조를 가집니다. 다만 물은 액체라서 광물이 아닙니다.

Q2조암 광물은 몇 가지나 되나요?

지금까지 알려진 광물은 수천 종이지만, 암석을 실제로 이루는 주된 광물은 십여 종에 지나지 않습니다. 그중에서도 장석과 석영이 지각에서 가장 흔합니다. 그래서 암석을 공부할 때는 조암 광물 몇 가지만 확실히 알아 두면 대부분의 암석을 읽을 수 있습니다.

Q3같은 광물인데 색이 다른 것은 왜 그런가요?

불순물로 들어간 원소가 색을 바꾸기 때문입니다. 석영은 원래 무색투명하지만 불순물에 따라 자수정처럼 보라색을 띠기도 합니다. 색이 광물을 구별하는 기준으로는 약한 이유가 이것이고, 그래서 조흔색처럼 잘 변하지 않는 성질을 함께 봅니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 지구과학 · 지구의 역사와 한반도의 암석 수록 기본 (교육과정 단원)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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조암 광물 대부분이 왜 규소와 산소로 되어 있는지, 그 뼈대가 어떻게 서로 다른 광물을 만드는지는 규산염 광물에서 이어집니다.

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