광물
피터헤드 화강암 한 조각은 분홍 장석, 유리처럼 보이는 회색 석영, 검은 흑운모라는 세 광물의 모자이크입니다.
끌어서 돌리고, 휠이나 두 손가락으로 확대하세요.
화강암 조약돌 하나를 집어 들고 가까이 들여다보세요. 이 돌은 한 가지 재료로 되어 있지 않습니다. 서로 맞물린 알갱이들이 뒤섞여 있고, 알갱이마다 저마다의 색과 광택을 가지고 있습니다. 영국 지질조사국(BGS)은 스코틀랜드 피터헤드에서 나는 화강암을 이렇게 설명합니다. 분홍빛을 띤 알갱이는 장석이고, 유리처럼 보이는 회색 알갱이는 석영이며, 검은 알갱이는 흑운모입니다. 이 알갱이 하나하나가 바로 광물입니다. 그리고 그것들이 섞여 모인 화강암 전체가 암석입니다.
광물의 조건
미국 지질조사국(USGS)은 광물을 이렇게 정의합니다. 광물은 자연에서 생긴 무기 원소나 화합물로, 질서 있는 내부 구조를 가지고 있고, 고유한 화학 조성과 결정 모양과 물리적 성질을 지닌 것입니다. 이 문장의 각 부분은 저마다 무언가를 걸러 냅니다. 강철과 유리창은 사람이 만든 것이어서 광물이 아닙니다. 게다가 유리에는 질서 있는 내부 구조도 없습니다. 설탕은 화학식이 정해져 있고 결정도 이루지만, 식물이 만든 것이므로 유기물입니다. 석영(SiO₂)은 이 모든 조건을 통과합니다. 석영은 자연에서 생기고, 석영의 원자들은 되풀이되는 무늬로 놓여 있으며, 어느 석영 시료든 조성이 같습니다.
USGS의 표현으로 암석은 하나 이상의 광물이 모여 이룬 덩어리입니다. 흔한 광물로는 석영, 장석, 운모, 각섬석, 감람석, 방해석이 있고, 흔한 암석으로는 화강암, 현무암, 석회암, 사암이 있습니다. 같은 광물이 서로 아주 다른 암석에 들어 있기도 합니다. 사암에도 화강암처럼 석영, 장석, 운모가 들어 있을 수 있습니다. 하지만 사암에서는 닳은 알갱이들이 서로 붙어 있는 것이고, 화강암에서는 녹은 암석이 식으면서 결정들이 서로 맞물려 자란 것입니다. 이처럼 광물이 어떻게 모여 있는지를 보면, 그 암석이 어떻게 만들어졌는지 알 수 있습니다.
석영이나 장석 같은 규산염 광물은 왜 이렇게 흔할까요? 지각이 무엇으로 이루어져 있는지를 보면 알 수 있습니다. 지구의 지각과 대기를 함께 놓고 보면, 그 질량의 약 49%가 산소이고 약 26%가 규소입니다(OpenStax). 그 가운데 가장 단순한 예인 석영(SiO₂)은 규소와 산소 두 가지만으로 되어 있습니다.
굳기 시험
지질학자는 광물이 가진 여러 성질로 그 광물을 알아봅니다. 색, 광택, 깨질 때의 모양, 그리고 굳기 같은 성질입니다. 여기서 굳기는 긁힘에 견디는 정도를 말합니다. 더 단단한 광물은 더 무른 광물을 긁을 수 있지만, 그 반대로는 절대 되지 않습니다. 1800년대 초에 독일의 광물학자 프리드리히 모스가 광물 10가지를 골라 1부터 10까지 순서를 매겼습니다. 사람들이 굳기를 비교한 역사는 그보다 훨씬 깁니다. 미국 국립공원관리청은 테오프라스토스가 기원전 300년 무렵에 쓴 『돌에 관하여』에서 이미 굳기를 다루었다고 소개합니다.
시료를 시험할 때는 굳기를 이미 알고 있는 물건으로 시료를 긁어 보고, 그다음에는 반대로 시료로 그 물건을 긁어 봅니다. 예를 들어 쇠못으로는 긁히지만 구리 동전으로는 긁히지 않는다면, 그 광물의 굳기는 3과 4 사이에 있습니다. 시험은 광물의 깨끗한 새 면에서 합니다. 그리고 두 물질의 굳기가 서로 비슷할 때는 양쪽 방향으로 모두 긁어 봅니다.
모스 굳기의 숫자는 순서만 알려 줄 뿐, 숫자 사이의 간격이 같지는 않습니다. USGS의 보석 보고서는 굳기가 10인 금강석이 9인 강옥보다 몇 배나 더 단단하다고 지적합니다. 강옥이 금강석 바로 옆에 놓인 것은, 자연에서 그보다 금강석에 더 가까운 광물이 없기 때문일 뿐입니다. 같은 보고서는 일상에 쓸 수 있는 실용적인 규칙도 하나 알려 줍니다. 평범한 먼지에는 굳기가 7인 석영이 많이 들어 있습니다. 그래서 날마다 몸에 지니는 보석은 석영보다 단단해야 하고, 그렇지 않으면 광택을 천천히 잃게 됩니다.
| 광물 | 자연산, 무기물, 질서 있는 내부 구조, 정해진 조성 |
| 암석 | 하나 이상의 광물이 모인 덩어리 |
| 모스 굳기 7 | 석영, 유리를 긁음 |
| 모스 굳기 3 | 방해석, 구리와 비슷 |
| 모스 굳기 1과 10 | 활석과 금강석 |
- 다음 가운데 광물인 것은?
- 석영
- 유리창
- 설탕
- 화강암은?
- 여러 광물로 된 암석
- 한 가지 광물
- 유리의 한 종류
- 피터헤드 화강암에서 검은 광물은?
- 흑운모
- 석영
- 장석
- 어떤 광물이 유리(5.5)는 긁지만 황옥(8)에는 긁힙니다. 굳기는?
- 7
- 4
- 9
- 손톱으로 긁히는 광물의 굳기는 많아야 얼마쯤일까요?
- 2.5
- 5.5
- 7
- 금강석(10)은 강옥(9)보다 조금만 단단할까요?
- 아니다, 몇 배 단단하다. 눈금은 순서만 나타낸다
- 그렇다, 정확히 한 단계 단단하다
- 아니다, 같다
- 날마다 끼는 보석이 7보다 단단해야 하는 까닭은?
- 먼지에 석영(7)이 많아 긁히므로
- 7보다 무른 보석은 물에 녹아서
- 무른 보석은 금지되어서
- 지각과 대기의 질량에서 산소는 약 49.20%, 규소는 약 25.67%입니다. 둘을 합하면 몇 %일까요? (소수 둘째 자리)
- 사암과 화강암에 모두 석영이 있을 수 있습니다. 무엇이 다를까요?
- 알갱이가 모인 방식
- 석영의 화학식
- 없다, 같은 암석이다
- 무른 것부터 단단한 것 순서로 놓으세요.
- 광물: 자연산, 무기물, 질서 있는 구조, 정해진 조성(USGS).
- 암석: 광물이 모인 것, 화강암은 석영·장석·운모.
- 모스 굳기: 활석 1부터 금강석 10까지, 간격이 아니라 순서.
- 손톱 2~2.5, 구리 3, 유리 5~5.5, 석영 7.
이 과정의 출처 (18)
- USGS FAQs (usgs.gov/faqs): What is the difference between a rock and a mineral? (mineral definition; common minerals quartz, feldspar, mica, amphibole, olivine, calcite; rock = aggregate of one or more minerals)
- What are igneous rocks? (Latin for fire; intrusive/plutonic slow cooling over thousands or millions of years, coarse grained, granite, diorite, gabbro, peridotite; extrusive/volcanic fine grained or glassy, vesicular, rhyolite, andesite, basalt, obsidian)
- What are sedimentary rocks? (layering; siltstone, sandstone, conglomerate, limestone, shale; clay, silt, sand, pebbles larger than 2 mm; chert; limestone precipitated from water)
- What are metamorphic rocks? (heat, pressure, hot mineral-rich fluids; not melted; denser; phyllite, schist, gneiss, quartzite, marble; foliation; contact metamorphism)
- USGS Find-A-Feature: Fossil (fossils almost exclusively in sedimentary rocks)
- USGS Fossils, Rocks, and Time (pubs.usgs.gov/gip/fossils: most rocks exposed at the surface are sedimentary; gravel to conglomerate, sand to sandstone, mud to mudstone or shale; Nicholas Steno mid-1600s; Law of Superposition; William Smith; Law of Fossil Succession)
- USGS Geologic Time: Age of the Earth (pubs.usgs.gov/gip/geotime/age.html: radiometric dating, half-lives 700 million to more than 100 billion years, Acasta Gneisses 4.03 Ga, Isua 3.7 to 3.8 Ga, zircons 4.3 Ga and 4.4 Ga in Western Australia, Moon rocks 4.4 to 4.5 Ga, meteorites 4.53 to 4.58 Ga, Earth 4.54 Ga with uncertainty under 1%, rocks over 3.5 billion years on all continents)
- USGS Mohs Hardness Scale image page and USGS Bulletin 1042-G Gem Stones of the United States (ten minerals, relative scale, diamond many times harder than corundum, much dust is silica, quartz 7)
- NPS Mohs Hardness Scale (Theophrastus, On Stones, about 300 BC)
- Physical Geology H5P Edition 5.6 Mineral Properties (opentextbc.ca, reference materials: natural fingernail 2 to 2.5, copper 3, steel nail 4, glass and knife 5 to 5.5, streak plate 6.5 to 7)
- Physical Geology 2nd ed. 7.2 Classification of Metamorphic Rocks (Steven Earle, opentextbc.ca: slate, phyllite, schist, gneiss by grade; grade table 150 to 300, 300 to 450, 450 to 550, above 550 °C; marble, quartzite, hornfels; migmatite)
- British Geological Survey, Discovering Geology: Rocks and minerals (rock cycle, Peterhead granite feldspar, quartz and biotite, limestone to marble, shale to slate, contact metamorphism, mineral definition)
- Weathering (biological, chemical, physical, freeze-thaw)
- Geological processes (erosion, deposition)
- BGS Geology dataset page (schist and gneiss recrystallized in the solid state)
- Geological Society of London, Compaction and Cementation (calcite, silica, iron oxides, clay minerals as cements)
- OpenStax Chemistry 2e 1.2 (oxygen 49.20% and silicon 25.67% of the mass of Earth's crust and atmosphere)
- USGS Water Density (ice about 9% less dense than water).
확인한 날: 2026-10-17