지질과학과 지질과학과

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광물(mineral)의 정의

지각을 구성하는 물질의 최소 단위로써, "자연산이고, 무기적인 과정에 의하여 만들어진 고체로서, 일정한 화학조성을 가지며 규칙적인 원자배열을 보여주는 결정질 물질" 이다

• 암염(NaCl) : 광물에 속하는 것 - 흑연, 암염, 수은, 단백석
• 흑연(C) : 광물에 속하지 않는 것 - 석탄, 석유, 조개껍질, 합성 다이아몬드

광물(mineral)의 분류

지구상에는 3,500종 이상의 광물이 존재하는데, 이들은 구조를 이루고 있는 음이온의 성질(종류)에 따라 다음과 같이 분류한다.

• 원소 광물 : 자연상태에서 하나의 원소로 산출되는 광물. 금(Aul), dms(Ag), 구리(Cul), 황(S), 다이아몬드(C)
• 황화 광물 : 금속이나 반금속이 황(S)과 결합하여 있는 광물. 황동석, 방연석, 섬아연석, 취수연석, 휘창연석
• 탄산염 광물 : (CO3²-), (NO3²-), (BO3²-) 이 기본구조단위인 광물 방해석, 공작석, 남동석, 능망간석, 초석, 방봉석
• 황산염 광물 : (SO42-), (WO42-)가 양이온과 결합하여 있는 광물. 석고, 경석고, 명반석, 중정석, 회중석, 철망간종석
• 할로겐 광물 : 금속이 F, CI, Br, I와 결합하여 있는 광물. 형석, 암염, 실바이트, 빙정석, 아타카마이
• (수)산화 광물 : 금속이 수신기 또는 산소와 결합하여 있는 광물. 자철석, 적철석, 적동석, 석석, 강옥, 수활석, 침칠석
• 인삼염 광물 : (PO4)2, (AsO4)2 착이온이 기본단위인 광물. 인회석, 모나자이트, 터키석, 스코로다이트
• 규산염 광물 : 규소와 산소를 모두 포함하는 광물. 석영, 장석(시장석, 알카리장석), 흑운모, 감섬석

광물(mineral)의 이용

인류가 매일 사용하는 각종 재료 물질 내에는 90종 이상의 광물 자원이 포함되어 있으며, 1인당 1년에 소비하는 광물자원의 양(Per capita consumption)은 약 20톤(1990년)이다.

• 금속광물자원의 이용
  • 금 : 화폐, 장신구, 치과재료, 전자공업
  • 구리 : 전선, 전기전자제품, 군수품, 동판, 열전도재료, 동전
  • 납 : 축전지, 판재, 피복 케이블, 방사선 물질 차패용, 땜납
  • 알루미늄 : 항공기, 건축자재, 전기통신기기, 자동차 부품
  • 철 : 제철, 철강, 염료
• 산업광물자원의 이용
  • 고령토 : 도자기, 종이, 플라스틱, 화장품
  • 납석 : 내화물, 도자기, 유리섬유
  • 벤토나이트 : 수추용 이주, 주형 재료, 농약 첨가제
  • 석고 : 석고보드, 석고상, 시멘트
  • 석회석 : 시멘트, 제철, 제강, 종이, 의약, 폐수처리

규산염 광물(mineral)

방해석의 다양한 결정 모양

삼엽충(Trilobite)

고생대 캄브리아기에서 오르도비스기 사이 약 1억년 동안 번성하다 폐름기 말에 지구상에서 완전히 사라졌다.
겉 껍질은 딱딱한 키틴질로 이루어져있고 몸은 머리, 몸체, 꼬리의 세부분으로 구분된다.
삼엽충은 모두 바다에서 살았으며, 시대에 따라 그 모양과 생활양식이 빠르게 변한 동물인데, 15,000종류 이상 존재하였다.
삼엽충은 대부분 눈이 2개였는데 시력이 매우 좋았을 것이다
수정체가 오래 견딜 수 있는 방해석으로 되어 있어 화석으로 남은 것도 꽤 많이 있다.

삼엽충 화석은 삼척, 영원, 태백, 단양, 문경등에서 폭 넓게 발견된다.

암모나이트(Ammonite)와 벨렘나이트(Belemnite)

• 암모나이트(Ammonite)
  고생대 데본기에서 중생대 백악기까지 번성하였던 두족류로서 외벽은 딱딱한 껍질로 싸여있고 모양은 나선형이며, 봉합선을 가지고 있다. 봉합선은 암모나이트의 진화 정도를 파악할 수 있는 중요한 역할을 한다. 화석으로 출토되는 암모나이트의 종류는 매우 다양하며, 황철석, 오팔, 규산 등으로 치환되어 여러가지 색을 띈다.
  
• 벨렘나이트(Belemnite) : 총알모양의 이 화석은 중생대에 번창하여 백악기 말엽에 두족류 화석이다. 벨렘나이트는 현재 오징어류와 비슷하며 단단한 화살축 모양을 닮은 석회질 골격을 가지고 있다.
  

운석(meterorite)

운석이란?

우조공간을 떠돌던 암석이 지구 중력에 이끌려 낙하하여, 지구 대기권 내에서 연소하고 남은 것이 지표면에 떨어진 후 발견된 것
운석의 대부분은 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대로부터 기원한 것이며, 2005년 현재 약 3만개가 발견됨

운석의 종류

• 철질운석(irons) : 철-니켈 등 금속으로 구성된 것
• 석철질운석(stony irons) : 규산염광물과 금속(철/니켈)이 반반씩 섞여있는 것
• 석질운석(stony) : 주로 규산염광물로 구성된 것

형광광물(Fuorescent Mineral)

형광광물이란 : 자외선에 노출되는 동안 빛을 발생시키는 광물

형광발생의 메카니즘

광물내에 불순물로 들어있는 이온이 짧은 파장을 가진 자외선을 흡수하면서 동시에 이보다 파장이 긴 가시광선 에너지로 전환하여 방출하기 떄문에 생김. 자극하는 파동의 파동보다 다시 나오는 형광의 파장이 더 길게 나타남

자외선등(Ultrasonic Lamp)

자외선을 발생시키는 장치로 단파장(254mm) 장파장(366mm)의 자외선을 방출하고 같은 광물이라도 자외선의 파장에 따라 방출되는 형광이 달라짐

형광광물의 가변성

한 광물에서도 형광은 항상 같지 않음
예 : 방해석 : 적색, 분홍색, 황생의 형광 방출

형광광물의 이용

유용광물 자원탐사
예 : 2차적으로 생성된 우라늄 광물 : 녹색 - 황록색 형광

화석(Fossil)

화석은 지질시대(1만년 이전)에 살았던 생물의 유해나 흔적들이 암석 내에 보존된 것이다. 즉 화석은 암석 내에 보존된 과거 생물의 증거물이며, 사라진 지구 역사의 일부이다.
화석은 생물체의 단단한 부분이 보존된 골격화석과 고생물의 생활흔적이 보존된 흔적(생흔) 화석으로 구분된다.