광물의 종류(지구의 구성물질)

1. 광물은 기본적으로 결합되는 음이온의 종류에 의하여 분류

2. 몇가지 주요한 광물족

 

광물족	결합되는 음이온	광물 예	화학식
탄산염광물	(CO3)-2	방해석	CaCO3
원소광물		금, 은, 동	Au, Ag, Cu
산화광물	O-2	적철석	Fe2O3
규산염광물	(SiO4)-4	석영, 장석	SiO2, KAlSi3O8
황산염광물	(SO4)-2	석고	CaSO4․2H2O
황화광물	S-2	방연석	PbS

 

-. 규산염광물

규산염광물의 기본구조 → 사면체

지각구성물질의 95 % 가 규산염광물 사장석, 정장석, 석영, 휘석, 각섬석 및 운모가 거의 대부분을 점유

규산염광물의 분류

사면체의 결합되는 방식에 의하여

규산염광물의 분류                      광물 예

독립사면체형규산염(a)                감람석((Mg,Fe)2SiO4), 석류석(Mg3Al2Si3O12)

복사면체형규산염(b)                  클라이노조이사이트(Ca2Al3(SiO4)(Si2O7)(OH)

환형규산염 (c)                          녹주석(Be3Al2(Si6O18))

쇄상

      단쇄상(d)                          투휘석(CaMgSi2O6), 엔스태타이트(MgSiO3)

     복쇄상(e)                           투각섬석(Ca2Mg5Si8O22(OH)2)

층상규산염(f)                         카올리나이트(Al2Si2O5(OH)4), 백운모(KAl2(AlSi3O10)(OH2))

망상규산염(g)                        석영(SiO2), 정장석(KAlSi3O8

-. 조암광물(rock-forming minerals)이란?

암석은 광물의 집합체이므로 암석을 이루는 이들 광물을 흔히 조암광물이라고 부른다.

대부분의 암석의 경우 단지 몇 가지 종류의 흔한 산출상을 보이는 광물들의 조합으로 나타나는데 이들 중 가장 보편적으로 발견되는 조암광물은 다음과 같다.

         감람석 휘석 각섬석 운모 석영

         K-장석 사장석 점토광물 방해석

 

-. 마그마로부터 광물은 결정화는 어떻게 이루어 지는가?

마그마가 냉각되면서 용해도가 낮은 순서대로 결정화가 진행

화학조성으로 보면 Mg와 Fe가 많은 결정들이 초기 정출되고

후기 정출 광물 규산의 양이 증가한다

 

이렇게 결정되는 단계에 따라 마그마 용융체 내에서 광물들이 집적되어 광물조성이 달라지는 현상을 결정분화작용이라고 한다

보웬의반응계열(Bowen's reaction series)

마그마가 냉각되면서 광물이 정출되는 순서를 나타낸 반응계열

↓

연속계열과 불연속계열로 구분

 

1) 연속계열: 초기 정출광물은 Mg와 Fe가 많은 광물

2) 불연속계열: 초기정출광물은 Cark 풍부한 결정

결정화가 진행될수록 용융체 내의 규산의 양은 증가 마그마형태에 따라 광물조성의 차이

-. 지구의 내부에서는 이들 물질은 어떻게 변화되는가 ?

지구 내부에서의 밀도의 변화

→ 탄성파 속도의 변화로부터 계산됨

→ 지하 400 km와 670km에 해당되는 깊이에서

중요한 탄성파속도의 불연속면을 발견

 

그 이유는 ? 다음 두 가지 가설 중의 하나

1) 맨틀의 그 심부에서 화학조성의 급격한 변화가 있어 화학적으로 구분될 수 있는 다른 층으로 변화되거나,

2) 화학조성은 동일한데 구성광물이 고압 하에서 상전이를 일으킨 결과

 

● 지각에서 발견되는 석영, 규회석 및 휘석의 밀도와 고압에서 형성되는 다형의 계산된 밀도.

광 물 명	밀도	규소의 배위수
SiO2 (석영)	2.65	4
SiO2 (스티쇼바이트)	4.29	6
CaSiO3 (규회석)	2.91	4
CaSiO3	4.25	6
MgSiO3 (엔스타타이트)	3.21	4
MgSiO3	4.10	6
고압형 다형의 밀도는 Hazen과 Finger(1991)의 자료를 인용하였음

 

● 압력의 변화에 따른 한가지 상전이의 예

감람석 → β-상 → 변형된 첨정석 구조로 이화

좀더 치밀한 구조를 갖는 다형으로 구조가 변화

 

Mg[6]Si[4]O3 → Mg2[6]Si[4]O4 → Mg[6]Si[6]O3 → Mg[8]Si[6]O3

(휘석구조) (첨정석구조) (일메나이트구조) (페로브스카이트구조)