광물

모암, 일차광물, 이차광물의 성분을 보면

식물이나 미생물의 양분이 되는 다양한 원소로 구성되어 있음을 알 수 있습니다.

황(S), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 철(Fe), 인(P) 등입니다.

이러한 성분들이 자연 생태계를 유지해주는 기본이 되며,

이러한 기능은 토양에 서식하는 미생물의 생물학적 대사기능에 의해 더욱 강화된다고 할 수 있습니다.

화학비료를 사용하지 않는 친환경 유기농업을 가능하게 하는 근거가 되기도 합니다.

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1-1-2-2 광물

지구의 겉 부분인 지각을 이루는 단단한 암석은 하나 이상의 광물 mineral 의 집합체인데, 광물 또한 더 작은 알갱이인 원소로 이루어진다. 현재까지 약 4,000개에 이르는 광물들이 보고됐지만, 지구의 지각을 구성하는 광물은 수십 종류에 불과하다. 이처럼 지구 지각의 암석을 구성하는 중요한 광물을 조암광물이라 한다.

 

지각을 이루고 있는 암석의 대부분이 화성암과 변성암인데, 이것을 구성하고 있는 주요 광물은 석영ㆍ장석류ㆍ운모류ㆍ각섬석류ㆍ휘석류ㆍ감람석 등 6가지이다. 이들 광물을 암석을 구성하고 있는 대표적인 6대 조암광물 造巖鑛物 rock forming minerals이라 한다[표].

 

 

[표] 6대 조암광물

광물명		구조식
석 영 Quartz		SiO2
운모류 Micas	백운모 Muscovite	KAl2(AlSi3O10)(OH)2
	흑운모 Biotite	K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2
장석류 Feldspars	정장석 Orthoclase	KAlSi3O8
	사장석 Plagioclase	KAlSi3O8
	조장석 Albite	NaAlSi3O8
각섬석류 Amphiboles	투섬석 Tremolite	Ca2Mg5Si8O22(OH)2
휘석류 Pyroxenes	안화휘석 Enstatite	MgSiO3
	투휘석 Diopside	CaMg(Si2O6)
	장미휘석 Rhodonite	MnSiO3
감람석 Olivine		(Mg,Fe)2SiO4

 

지각을 이루는 암석은 산소(46.6%), 규소(27.7%), 알루미늄(8.1%), 철(5.0%), 칼슘(3.6%), 나트륨(2.8%), 칼륨(2.6%), 마그네슘(2.1%)으로 이루어지며, 이중 산소와 규소가 지각에서 가장 풍부한 원소이다. 산소와 규소는 쉽게 결합하여 석영, 장석, 운모, 각섬석, 휘석, 감람석 등 규산염광물을 이룬다. 규산염광물은 지구 지각의 90% 이상을 차지한다.

 

식물의 양분이 되는 토양의 무기성분은 모두 이들 조암광물로부터 유래 된 것이다. 양분의 종류는 표의 구조식을 보면 식물양분으로 사용되는 칼륨 K, 칼슘 Ca, 마그네슘 Mg, 철 Fe, 규소 Si, 망간 Mn 등이 있음을 알 수 있다.

 

광물은 일차광물 primary mineral과 이차광물 secondary mineral로 분류하기도 한다. 용암이 냉각되어 생성된 광물을 일차광물, 일차광물이 변성작용 또는 풍화작용에 의해 변질되거나 새로이 생성된 광물을 이차광물이라 한다.

 

암석은 풍화작용을 받아 물리적으로 더 작은 돌조각이 되고, 결국에는 바위를 구성하고 있던 개개의 조성별 광물입자들로 분리된다. 토양중의 모래 입자(0.05~2㎜)들은 대부분 암석에서 분리된 개개의 광물입자들이다.

 

1-1-2-2-1 일차(1차) 광물

토양광물 중에서 용암이 굳으면서 결정화된 후 화학적으로 변화를 전혀 받지 않은 것들을 일차광물 primary minerals 이라 한다. 따라서 화성암을 구성하는 광물들이 이에 해당된다. 일차 광물에는 6대 조암광물에 속하는 석영, 장석, 휘석, 운모, 각섬석, 감람석 등이 있다. 이들 일차 광물은 토양 중에 주로 모래(입경 0.05~2㎜)나 미사(입경 0.002~0.05㎜) 크기로 존재하지만 토양의 풍화 정도에 따라 일부는 점토(입경 0.002㎜ 미만) 입자의 크기로도 존재한다.

 

토양광물 중에서 용암이 굳으면서 결정화된 후 화학적으로 변화를 전혀 받지 않은 것들을 일차광물 primary minerals 이라 한다. 따라서 화성암을 구성하는 광물들이 이에 해당된다. 일차 광물에는 6대 조암광물에 속하는 석영, 장석, 휘석, 운모, 각섬석, 감람석 등이 있다. 이들 일차 광물은 토양 중에 주로 모래(입경 0.05~2㎜)나 미사(입경 0.002~0.05㎜) 크기로 존재하지만 토양의 풍화 정도에 따라 일부는 점토(입경 0.002㎜ 미만) 입자의 크기로도 존재한다.

 

1-1-2-2-2 이차(2차) 광물

이차광물 secondary minerals 이란 석영, 장석, 운모, 휘석, 감람석, 각섬석 등의 일차광물이 풍화되는 과정에서 부산물로 새로이 생성되는 광물들이다. 토양 중의 점토를 구성하는 광물들은 대부분이 이차광물이다.

 

질석(가열했을 때 지렁이와 비슷하여 지렁이를 뜻하는 라틴어 Vermiculare에서 유래)

 

[표] 이차 광물에 속하는 주요 광물의 종류 및 화학적 특성

광물		영어명	한글명	화학식
점토 광물	카올리나이트	Kaolinite	고령석	Si4Al4O10(OH)8
	몬모릴로나이트	Montmorillonite	몬모릴론석	Mx(Al, Fe2+, Mg)4Si8O20(OH)4
	버미큘라이트	Vermiculite	질석	(Al, Mg, Fe3+)4(Si, Al)8O20(OH)4
	클로라이트	Chlorite	녹니석	[MAl(OH)6] (Al, Mg)4 (Si, Al)8 O20(OH, F)4
기타 광물	헤마타이트	Hematite	적철석	α-Fe2O3
	괴타이트	Goethite	침철석	FeOOH
	자로사이트	Jarosite	철백반석	KFe39(OH)3(SO4)2
	아파타이트	Apatite	인회석	Ca10(PO4)6(OH, F, Cl)2
	돌로마이트	Dolomite	백운석	CaMg(CO3)2
	칼사이트	Calcite	방해석	CaCO3
M: 층과 층 사이에 존재하는 금속 양이온

 

고령석: 명명은 중국 고령석 산지인 고령(高嶺, Kao-Ling)에서 유래

몬모릴론석: 프랑스 Vienne의 Montmorillon의 이름에서 유래

질석: 가열했을 때 지렁이와 비슷하여 지렁이를 뜻하는 라틴어 Vermiculare에서 유래

녹니석: 녹색을 뜻하는 그리스어 Chloros에서 유래

적철석: 필를 뜻하는 그리스어 Haema에서 유래

침철석: Goethe의 이름에서 유래

철백반석: 스페인 산지인 Barranco del Jaroso에서 유래

인회석: 속이다의 뜻을 가진 그리스어 Apate에서 유래. 주의해서 보지 않으면 감람석, 석류석과 같은 보석 광물과 구별되지 않기 때문에 붙어진 이름

백운석: 프랑스 지질학자 돌로뮤(Dolomieu, 1750-1801)에서 유래

방해석: 석회를 뜻하는 그리스어 Chalx에서 유래. '네모로 잘 갈라지는 광물'을 뜻함

 

이차광물 가운데 규소 Si 를 함유하고 있는 규산염 광물에는 카올리나이트 고령석ㆍ몬모릴로나이트 몬모릴론석ㆍ버미큘라이트 질석ㆍ클로라이트 녹니석 등이 있다. 기타 이차광물로는 금속의 산화물 또는 수산화물인 헤마타이트 적철석ㆍ괴타이트 침철석 와, 인산염 광물인 아파타이트 인회석, 황산염 광물인 자로사이트 철백반석, 그리고 탄산염 광물인 돌로마이트 백운석 와 칼사이트 방해석 등이 있다.

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백두산 천지