비규산염광물

요약 대부분의 지각을 이루는 규산염광물을 제외한 광물로 지각에는 약 8%를 차지한다. 산화광물, 황화광물, 탄산염광물, 인산염광물 및 황산염광물 등이 있다. 

지각을 이루는 물질 중에서 규산염광물을 제외하고는 다음과 같은 비규산염광물들이 있다.

(1) 원소광물: 천연적으로 원소 상태로 산출되는 금속, 반금속 및 비금속 원소들로서 주로 주기율표의 8족과 그 다음에 오는 족에 있는 것들이다. 약 20여 종의 원소광물(Native Elements)이 알려져 있으며, 지각 내에는 원소광물의 함량은 0.1%(중량비)밖에 되지 않는다.

금속원소 광물은 Cu, Ag, Au, Zn, Hg, Sn, Pb의 순서이다. 가장 흔한 비금속원소 광물은 흑연, 다이아몬드 및 황이다. 반금속원소 광물로는 As, Sb, Bi 등이 주로 산출된다. 금속원소 광물들은 열과 전도에 대한 높은 전도율, 높은 비중, 높은 전성, 금속 광택, 높은 반사도를 가지고 있고, 경도가 낮으며, 쪼개짐이 발달되어 있지 않은 것이 특징이며, 금속결합 구조를 가지고 있다.


  [그림] 원소광물 자연구리

(2) 황화광물: 황화광물(Sulfides): 은 금속이나 반금속이 황과 결합하여 있는 광물로 대부분의 광석광물이 포함되어 있는 가장 중요한 광물족이다. 황화광물에는 금속의 셀레늄화 광물(selenides), 비소화 광물(arsenides), 텔루륨화 광물(tellurides), 안티모니화 광물(antimonides) 등도 포함시킨다. 황화광물을 이루고 있는 원소는 약 40여 종이 되는데, 그 대부분은 경제적으로 중요한 광물이다.

그러나 황화광물은 지각의 약 0.15%(중량비)밖에 차지하지 못한다. 대부분의 황화광물은 열수용액으로부터 생성되나 일부는 퇴적층 내의 환원적 환경하에서도 생성된다. 또한 대부분의 황화광물은 이온 및 배위 결합을 하고 있으며, 어떤 것은 금속결합의 성질을 가진 것도 있다. 주요 광물로는 섬아연석(sphalerite), 방연석(galena), 황동석(chalcopyrite), 진사(cinnabar) 등이 있다.



 [그림] 황화광물 방연석

(3) 할로젠광물: 할로젠광물(Halides)은 금속과 F, Cl, Br 또는 I의 화합물을 포함한다. 할로젠광물은 대체로 경도가 낮고 물에 잘 녹으며, 용융점이 높고 열과 전기에 대한 불량도체이며, 무색이거나 또는 미량성분에 의하여 다양한 색을 띠는 것이 공통된 특징이다. 또한 할로젠광물들은 이온결합을 하고 있다. 주요 광물로는 소금(halite), 형석(fluorite), 빙정석(cryolite), 실바이트(sylvite) 등이 있다.



[그림] 할로젠광물 형석

(4) 산화광물, 수산화광물: 한 가지 또는 그 이상의 종류의 금속이 산소이온(O^2- )과 결합한 화합물이 산화광물(Oxides)이고, 수산기(OH^-)와 결합한 화합물이 수산화광물(Hydroxides)이다. 지각의 약 50%(중량비)가 산소로 구성되어 있으며, 약 17%가 산화광물(그 중에 12%가 SiO₂ 광물, 4%가 산화철 및 수산화철)로 구성되어 있다.

대개의 산화염은 이온 결합을 하고 있으며, 안정한 결정구조, 높은 경도, 높은 용융점, 낮은 용해도, 아 금속 광택 등을 갖고 있는 것이 특징이다. 수산화 광물은 산화염에 있어서 O가 (OH^-)에 의하여 전부 또는 부분적으로 치환된 광물로서 충상 구조를 이룬다. 따라서 수산화 광물들은 공통적으로 충상 구조와 평행하게 벽개가 발달되어 있고, 경도가 낮다. 산화 광물과 수산화광물은 주로 광상의 산화대에서 생성된다. 주요 산화광물은 얼음(H₂O), 강옥(Al₂O₃), 적철석(Fe₂O₃), 자철석(Fe₃O₄), 금홍석(TiO₂), 주석석(SnO₂) 등이 있다. 산화광물은 철, 크로뮴, 망가니즈, 우라늄 등의 중요한 공급원이다. 



 [그림] 산화광물 첨정석

(5) 질산염광물, 탄산염광물, 붕산염광물: 질산염광물(Nitrates)과 붕산염광물(Carbonates)은 탄산염광물에서의 C⁴⁺와 마찬가지로 N⁵⁺ 및 B³⁺가 산소와 평면 삼각배위를 하고 있기 때문에 탄산염족에 포함시킨다. 화학조성은 서로 다르지만, 서로 유질동상을 이룬다. 붕산염광물(Borares)들은 (BO₃)³⁺가 기본 단위가 되어 규산염 광물구조에서처럼 독립사면체, 복삼면체, 환상구조, 사슬구조 등을 이룬다.

탄산염에 있어서 (CO₃)^2- 착이온은 대단히 강하게 결합되어 있기 때문에 이것이 탄산염 광물의 기본 구조가 되어 있다. 그러나 수소이온의 존재하에서는 탄산염이 불안정하게 되어 방해석에 염산을 바르면 거품을 내는 반응이 일어난다. 탄산염은 복굴절률이 높은 것이 특징이다. 탄산염광물의 종류는 방해석(CaCo₃), 돌로마이트(Ca,Mg(CO₃)₂, 마그네사이트(MgCO₃), 능철석(FeCO₃) 등이 있다. 질산염 광물에 있어서 기본구조 단위인 (NO₃)^-는 N-O 간의 결합력이 다른 결합보다 강하기 때문에 탄산염보다 산에 쉽게 분해되지 않는다. 그러나 구조는 탄산염과 비슷하여 칠레초석(NaNO₃)과 방해석은 구조가 같고, 쪼개짐도 같다. 질산염 광물은 건조기후 지대에서 생성되는데 물에 쉽게 용해된다.



[그림] 탄산염광물 방해석

(6) 황산염광물, 크로뮴산염광물, 텅스텐산염광물 및 몰리브데넘산염광물: 황산염, 크로뮴산염, 텅스텐산염 및 몰리브데넘산염 광물들은 결정구조가 비슷하기 때문에 한족에 포함시킨다. 즉, 이들 광물에서는 S⁶ , Cr⁶⁺ , Mo⁶⁺ 또는 W⁶⁺ 이온이 산소에 의하여 사면체 배위로 둘러싸여 있다. (SO₄)^2- , (CrO ₄)^2-, (MoO₄)^2-, (WO₄)^2- 착이온들은 2가 양이온과 결합되어 있다. 이들 광물은 서로 비슷한 물리적 성질을 가지고 있어서 낮은 비중, 낮은 복굴절률, 낮은 경도, 비금속광택, 상당량의 (OH) 또는 H₂O의 함유 등이 공통된 특징이다.

황산염 광물로서 중요한 것은 중정석과 석고로서 이 두 광물은 지각에 상당히 광범위하게 분포되어 있으며 산소 분압이 높은 환경에서 생성되기 때문에 주로 지표 근처에서 산출된다.



[그림] 황산염광물 석고

(7) 인산염, 비산염, 바나듐산염 광물: 인산염, 비산염 및 바나듐산염 광물들은 서로 비슷한 결정구조를 가지고 있으며, 인산염에서는 (PO4)^3-, 비산염에서는 (AsO₄)^3-, 바나듐산염에서는 (VO₄)^3- 가 기본 구조단위로 되어 있다. 5가 양이온인 P⁵⁺, As⁵⁺ , V⁵⁺가 각각 산소에 의하여 사면체상 배위를 하고 있다. 이 족속에 속하는 광물들은 지각에 소량으로 존재하지만, 광물의 수는 상당히 많으며 광범하게 분산되어 산출된다. 이들 광물의 대부분은 물을 결정수, 불석수 또는 흡착수로서 함유하고 있지 않은 인산염 광물들은 주로 마그마 기원이지만, 물을 함유하고 있는 광물들은 대체로 퇴적환경에서 생성된다.



[그림] 인산염광물 인회석