암석 및 광물 식별 방법 소개
암석과 광물처럼 자연에서 나오는 무기질은 오랫동안 인간을 매료해 왔습니다.
암석과 광물처럼 자연에서 나오는 무기질은 오랫동안 인간을 매료해 왔습니다. 지질학적 지역의 역사를 공부하거나, 건강한 몸을 유지하기 위해 필수인 보충제를 알아보고 있거나, 형형색색의 돌을 모으거나, 추후 후손에게 어떤 보석을 물려줄지 결정하는 등의 일에 있어 암석과 광물은 오랫동안 아주 중요한 요소였고, 인류의 역사와 밀접하게 얽혀왔습니다. 하지만 암석과 광물에 익숙하지 않은 사람들에게는 이 둘의 차이점이 너무 모호하거나 헷갈릴 수도 있습니다. 이번 글에서는 암석과 광물, 그리고 연마석의 차이점을 세세하게 분석해 각각의 가치와 독특한 속성을 보다 명확하게 알려드릴 예정입니다.
간단히 말하면, 암석은 하나 혹은 그 이상의 광물이 축적된 단단한 물질입니다. 모든 암석은 시간이 흐르면서 온도와 압력에 따라 다양한 광물이 각기 다른 조합과 양으로 결합하며 점차 변화합니다. 암석은 구성이 균일하지 않기 때문에, 구조만으로 암석을 분류할 수는 없습니다. 대신, 자연적인 과정을 통해 형성된 방법에 따라 분류할 수 있습니다. 지질학자와 지구 과학자들은 암석을 다음과 같은 세 가지 범주로 분류합니다.
암석의 첫 번째 범주는 화성암입니다. 화성암의 라틴어 근원인 “ignis”는 불을 의미합니다. 화성암은 일반적으로 화산 근처, 혹은 온도가 아주 높은 맨틀과 지각 등 지구 깊숙한 곳에 형성됩니다. 화성암은 녹은 암석인 마그마에서 시작되는데, 마그마는 고체 암석보다 밀도가 낮아서, 지구 표면으로 올라옵니다. 화성암은 다시 분출암과 관입암으로 세분됩니다. 분출암은 용암이 지구 표면에 도달해 차가운 공기에 식어 단단해진 과정을 거친 암석입니다. 분출암의 대표적인 예시로는 용암석, 흑요석, 그리고 화산재가 있습니다. 관입암은 마그마가 대개 아주 깊숙한 지하에서 기존에 있던 암석층과 만나면서 계속해서 표면으로 밀고 올라오려고 하면서 형성됩니다. 관입암의 예시로는 화강암과 현무암이 있습니다.
암석의 두 번째 범주는 퇴적암입니다. 가장 흔한 종류의 암석인 퇴적암은 물의 퇴적물이 한곳에 모여 쌓인 후 오랜 시간에 걸쳐 단단해 집니다. 퇴적암은 일반적으로 풍화라고 불리는 작은 조각의 암석과 광물이 분해되며 형성됩니다. 따라서 퇴적암은 대체적으로 층 모양을 갖고 있습니다. 이 부서진 돌은 수역 바닥에 자리잡은 후, 합착, 압축 및 재결정 작용을 거쳐 천천히 하나의 단단한 새 암석으로 변합니다. 퇴적암의 예시로는 사암, 석회암, 이판암 등이 있습니다.
마지막 범주는 변성암입니다. “변성”이라는 단어는 “형태를 바꾸다”라는 그리스 단어에서 유래됐습니다. 변성암은 화성암이나 퇴적암에서 시작해서, 엄청난 열기나 압력에 의해 물리적 혹은 화학적인 변화를 맞이해 새롭게 형성된 암석입니다. 구성을 변경하기 위해 열과 압력과 같은 요소가 필요한 변성암은 대개 지각에서 잘 발견되며, 화성암과 퇴적암보다 더 단단합니다. 산맥은 보통 변성암으로 구성되어 있으며, 언덕이나 평야 지대에서 변성암이 발견된다면 그 지역이 한때는 산이었다가 침식됐음을 의믜합니다.
변성암은 접촉, 지역 또는 동적 변성이라는 세 가지 방법 중 하나로 형성됩니다. 접촉 변성 작용은 마그마가 기존 암석과 접촉하여 온도를 높인 후, 비엽리 암석 혹은 분열과 줄무늬 모양이 없는 암석을 생성하며 발생합니다. 비엽리 암석의 예시로는 대리석, 혼펠스, 그리고 규암이 있습니다. 지역 변성으로 만들어진 변성암은 엄청난 힘의 압력에 의해 탄생하며, 이에 따라 편마암과 편암과 같이 구부러지고 부서진 엽리 암석을 만들어냅니다. 동적 변성은 아주 뜨거운 열기와 센 압력으로 이루어지는데 이 때문에 암석이 구부러지고, 접히고, 납작해집니다.
광물은 무기물인 동시에, 정해진 화학적 구조를 띠며 자연적으로 발생하는 고체 물질입니다. 광물은 금처럼 단일 원소로 형성되거나 소금(화학 혼합물인 염화나트륨으로 구성됨)처럼 여러 성분의 조합으로 형성됩니다. 암석과 광물의 차이점은 광물의 구성과 광물이 과학적으로 분류되는 방식에서 있습니다. 광물은 화학적 구성으로 분류될 수 있는 특정한 화학적 구조를 가지고 있는 반면, 암석의 구조는 일관성이 거의 없습니다. 지구에는 무려 2,000여 가지가 넘는 광물이 있지만, 이 중 고작 30개의 광물만이 지구상 대부분의 암석을 구성합니다. 마찬가지로 지구상에 92개의 자연 원소가 있지만 대부분의 광물에서는 8개의 원소만 발견됩니다. 이 8가지의 원소는 산소, 규소, 알루미늄, 철, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 그리고 마그네슘입니다.
광물은 보통 규산염과 비규산염인 두 가지 하위 그룹으로 나뉩니다. 규산염, 또는 규소와 산소를 포함한 광물은 지각의 90%이상을 구성합니다. 이 두 가지 원소를 포함하지 않은 광물은 비규산염으로 분류됩니다. 비규산염의 예시로는 방해석, 식염, 황 및 구리가 있습니다. 또한, 광물은 물리적 구조에 따라 분류할 수 있습니다. 흔히 발견되는 광물은 원자, 이온, 혹은 분자의 반복적이고 균일한 간격의 입체적 결정 구조를 가지는데, 이처럼 규칙적인 결정 구조가 없는 광물은 비결정 고체로 분류됩니다.
광물은 각각이 가진 속성에 따라 특정한 범주로 등급이 매겨집니다. 광택, 경도, 조흔색, 쪼개짐, 비중(밀도), 색상 등의 속성은 광물학자와 지질학자들이 광물을 판단하는 데 도움이 됩니다. 경도, 밀도, 색상 같은 속성은 따로 설명이 필요 없을지 몰라도, 조흔색, 쪼개짐, 광택과 같은 속성은 일부에게 익숙하지 않은 단어일 수도 있습니다. 광택은 광물이 빛을 반사하는 척도를 측정한 것이고, 조흔색은 광물을 풍화되지 않은 표면에 긁는 등의 방법으로 가루를 내었을 때의 색깔을 측정하는 것입니다. 쪼개짐은 광물이 더 작은 크기로 쪼개지는 방식을 의미하는데, 보통 작은 정육면체 모양이거나 얇은 판 모양입니다. 절단이 적거나 없는 광물은 일관된 평면 대신 임의적인 위치에서 어디든 쉽게 금이 가거나 부서지는 경향이 있습니다.
광물은 건강한 유기체의 삶을 위해 꼭 필요하며, 인간의 놀라운 발명을 촉진했습니다. 인간은 전 세계 인류의 생활을 위해 광물의 속성을 활용했습니다. 예를 들어, 비규산염인 구리는 현대인의 일상에서 가장 용이하게 쓰이는 광물입니다. 구리는 토스터나 자동차 같이 전기 도체 역할을 해, 전류를 흘려보내 줍니다. 단일 원소 광물인 황은 폭죽과 성냥을 만드는 데 필수요소입니다. 석고는 건식 벽의 기초 역할을 하며, 물을 포함한 화학 구조를 가졌기 때문에 건물 화재시에 초기 방어선의 역할을 합니다.
연마석은 표면이 부드러워질 때까지 광을 낸 암석 및 광물을 말합니다. 이렇게 문질러 광을 내면, 암석 혹은 광물이 다양한 색상과 모양을 가지게 되며, 밝게 빛나는 화려한 자연의 아름다움을 보여주게 됩니다.
암석은 “연마 기계”라 불리는 기기로 연마됩니다. 기기에 암석을 넣으면 길게는 몇 주 내내 기기가 돌아가며 암석 표면을 연마하고, 물을 뿌려 부드럽게 만듭니다. 마지막에는 산화알루미늄과 같은 암석 광택제를 이용해 암석을 돌려 반짝이는 마무리를 더해줍니다. 이 과정이 모두 끝나면, 염료, 오일, 왁스, 혹은 열로 추가 처리를 할 수 있습니다. 이러한 추가 처리는 암석 자체의 색상과 모양을 더욱 돋보이게 해주고 결함을 숨겨 외관을 개선해 줍니다.
연마 기계에 넣을 암석을 고를 때, 경도가 5에서 8 사이인 암석을 선택하는 것이 중요합니다. 너무 단단한 암석은 잘 연마되지 않으며, 너무 부드러운 암석은 연마 과정을 버틸 만큼 내구성이 강하지 않을 수 있기 때문입니다. 연마용으로 자주 사용되는 암석으로는 마노, 화강암, 석류석과 월장석 같은 광물, 그리고 수정 결정 등이 있습니다. 일부는 심지어 작은 규화목을 사용하기도 합니다.
연마석은 다양한 개인 및 상업적 용도로 사용됩니다. 암석 수집을 갓 시작한 사람들은 연마석으로 독특한 암석을 합리적인 가격으로 쉽게 구할 수 있습니다. 연마석은 역사적으로 명상과 정신건강을 위한 용도로 사용되어 왔습니다. 스파에서 종종 발견되는 이 암석들은 치유 보석으로 불리며, 일부 대체 의학계에서는 몸의 영혼과 “차크라”를 치유하는 데 사용됩니다. 조금 더 세속적인 용도를 살펴보자면, 실내 장식이나 보석 제작, 혹은 다른 공예 재료로도 사용됩니다.
사실상 어디에나 있고 지구상에서 자연적으로 생성되는 물질이기는 하지만, 광범위한 종류의 광물과 암석은 계속해서 인류를 매료하고 있습니다. 암석을 분류하고 식별하는 방법을 이해하면 인간이 지구에 나타나기 훨씬 전에 있었던 지구의 역사를 알 수 있습니다. 또한, 광물을 이해하면 건강한 유기체 기능에 도움이 되고, 광물들이 자연적으로 생성되는 자연 생태계를 개선하는데 도움이 됩니다.