2강을 건너 띄었다. 3강을 먼저하고 2강으로 가도 될 것이다. 어차피 다 외워야하는데, 잘 외워지지 않기 때문에 1강과 연결된 3강을 해 보자.
* 핵심정리
1. 규산염광물의 핵심은, 산소와 규소다. 왜냐하면 이들이 지각에서 가장 많이 존재하기 때문이다.
2. 변화의 핵심은, 산소같은 여자다. 산소가 동반자들을 마구 갈아치움으로써 새로운 광물이 만들어진다.
3. 규산염광물에서 규산은, 조강지부불하당이다. 두번째 남편을 맞이하되, 규소를 완전히 내쫓지는 않는다.
4. 규산염광물의 시작은 SiO4로 -4의 전하를 갖고 있다.
5. 첫번째 olivine. 새로운 이름을 제안한다. 올모석 olivine : 올리브 + 모래(모래는 SiO₂의 대표)
6. 두번째 pyroxene. 새로운 이름을 제안한다. 무사모석 pyroxene : 무한정사면체사슬 + 모래
7. 세번째, feldspar. 새로운 이름을 제안한다. 빗물모석 feldspar : 모래 + 물(빗물에 잘녹는 성질을 반영한다)
8. 네번째,
고등학교 1학년 교과서를 보니 규산염 광물에 대해 자세하게 나온다.
1. 지각을 구성하는 광물은 92%가 규산염광물이다. 규산염은 규소Si 와 산소O의 화합물을 기반으로 한다는 의미다. 지각은 지구의 표면에서 두께 6km의 표층을 말한다.
2. 지구 전체에서 가장 많은 원소는 철이다. 철 Fe은, 원시지구 중 지구의 지름이 R = 0.8인 시점에서, 즉 지구전체가 마그마 상태일때, 중력에 의해 지구의 중심으로 내려가 뭉쳐져 지구의 핵이 되었다.
3. 산소와 규소가 철 다음으로 많다. 그래서 산소와 규소 Si가 결합한 규산염광물이 지각의 92%를 차지한다.
1) 광물을 구성하는 원소들 : O Si Al Fe Ca K Na Mg Zn Ni S Cu
2) 지구의 광물을 구성하는 원소 : 지구 전체를 구성하는 원소(페오시마알) : Fe > O > Si > Mg > Al > Ca > K > Na
3) 지각의 광물을 구성하는 원소 : 지각(표면에서 지하 6km)(오시알페 칼카나마) : O > Si > Al > Fe > Ca > K > Na > Mg
4. 규산염 광물은 규칙성을 갖는다 : 정사면체, 정사면체 사슬, 정사면체 이중사슬, 판상구조, 망상구조
이 구조들을 입체로 보아야 머리에 각인이 될텐데, 평면 그림을 보고 상상으로 이해하려니 힘들다.
박문호가 구조와 비율을 무리하게 대입하는 바람에 규산염광물이 어려워졌다.
지금부터 Si : O의 비율은 잊어라. 분자식에 집중하면서 규산염광물을 알아가면 된다.
| Si : O | 1 : 4 | 1 : 3 | 4 : 11 = 1 : 2.75 | 4 : 10 = 1 : 2.5 | 4 : 8 = 1 : 2 |
| 구 조 | 정사면체, 독립사면체 | 정사면체 사슬 | 정사면체 이중사슬 | 판상구조 | 망상구조 |
1. 규산염광물의 기본 화합물은, SiO₄와 SiO₂ 다.
2. Si는 +4, O는 -2.
3. SiO₄는 -4의 전기값 / SiO₂ 는 0의 전기값을 갖고 있다.
4. 암석은 전기 중성을 갖도록 만들어진다.
5. 암석 뿐만아니라 분자도, 물질도, 물체도, 빌딩도 전기값이 중성일때 안전하다.
6. 새로운 이름을 붙여 이름을 통해 많은 정보를 집약시켰다.
7. 정리하는 순서는 다음과 같다 : 올무 빗이흑백
* 올무는 SiO₄를 기반으로 광물이 만들어진다.
* 빗이흑백은 SiO₂ 를 기반으로 광물이 만들어진다.
[ 1 ] 올모석 olivine 만들기
1. SiO₄가 -4의 전기값을 가지므로 중성으로 만들려면 +2 값의 금속원자 2개를 더해주면 안정이 된다.
2. 지구 덩어리 전체를 전수조사하면 Fe가 제일 많고, Fe > O > Si > Mg의 순으로 많다.
3. Mg₂SiO₄ 또는 Fe₂SiO₄ : 감람암이라는 이름을 버린다. 올모석 olivine / 독립사면체 tetrahedron / 녹는점 1,200도
[ 2 ] 무사모석 pyroxene 만들기
지구에 가장 많은 원소들이 가장 많이 반응한다. 당연하지 않은가. 많으니까, 만날 일도 많고, 만나다보니 결합한다.
1. 지구의 구성 원소 : Fe > O > Si > Mg (페오시마)
2. 지각의 구성 원소 : O > Si > Al > Fe > Ca K Na Mg (오시알페 칼카나마)
* 지각 : 지구 표층에서 6km 깊이의 지구표면
3. 지구의 구성 화합물 : SiO₂ > Al₂O₃ > FeO > CaO > K₂O - Na₂O - MgO (오시알페 칼카나마)
64 : 15 : 5 : 4 : 3 - 3 - 3
산소는 돌아다니며, 살아보기를 좋아한다. 박문호는 산소를 난동자라고 표현한다.
적절하지 않다. 산소는 호기심이 많은 원자다.
그러므로 이렇게 정의한다.
산소는,
만인의 연인,
산소같은 원자다.
규산염 광물은, 산소가 규소를 조강지부로 하여 두번째 남편들을 얼마나 맞이하는가에 따라 결정된다.
결국 산소과 규소의 비율이다.
1. SiO₄에서 산소는 마패를 두개씩 받아들이기가 부담스러워, 산소 하나를 마패 하나씩과 맺어주고 하나가 도망간다. SiO₃는 -2의 전기값을 갖는다.
2. Mg와 Fe가 SiO₃와 결합한다. 올모석 olivine에서 Mg와 O가 하나씩 빠졌을 뿐인데, 새로운 암석이 만들어진다.
3. MgSiO₃ 또는 FeSiO₃ : pyroxene 휘석 대신에 새로운 이름을 제시한다.
=> 무사모석 즉, 무한정사면체 사슬 구조의 암석 infinite singl tetrahedral chain
[ 3 ] 빗물모석 feldspar 만들기
빗물모석은 이름에서 알수있듯이 빗물에 녹아 쉽게 고령토로 변하는 광석이다.
모래를 기반으로 한다. 분자식도 간단하지만 다양한 형태를 하고 있다.
1. SiO₂ -> Si₄O₈ 전기값은 0이다. 그러므로 안정되어 있다.
2. 변화가 생기기 위해서는 Si가 Al으로 치환되어야 한다. AlSi₃O₈ 전기값은 -1
3. 전기값 -1을 조정하기 위해 지각에서 가장 많은 금속중의 하나인 K가 붙는다. KAlSi₃O₈ : 가빗모석 orthoclase feldspar
4. 전기값 -1을 조정하기 위해 지각에서 가장 많은 금속중의 하나인 Na가 붙는다. NaAlSi₃O₈ : 나빗모석 albite
5. 지각에서 가장 많은 금속중의 하나인 Ca과 결합하기 위해서는 Si가 두개의 Al과 치환되어야야 한다.
CaAl₂Si₂O₈ : 카빗모석 anorthite
6. Si₂O₄에서도 Si가 Al로 치환되면서 변화가 일어난다.
NaAlSiO₄ : 나빗모석 nepheline(가벼운 나빗모석)
[ 4 ] 이사모석(곱돌) amphibole 만들기
규소를 뭉쳐서 산소를 공유하게 한 다음에 산소들이 도망간다.
Ca을 포섭하기 위해서 물을 흡수한다.
1. SiO₂ -> Si₄O₈ : Si₄O₁₁의 전기값은 -6이다.
2. 지각의 99%를 구성하는 8대 원소는 O ＞ Si ＞ Al ＞ Fe ＞ Na - Mg - K - Ca의 순으로 존재한다.
3. 올모석olivine은 정사면체hedron이고, 무사모석pyroxene은 무한 single chain이다.
4. double chain을 만들기 위해서는 화합물이 두 개 있어야 한다.
5. 모래Si₄O₈가 적철석Fe₂O₃과 결합하고, 칼슘과 결합한 다음, 수산기를 만난다.
(참고 : 자철석의 분자식)
6. Ca는 지각에서 가장 많은 원자중 하나이면서, Ca은 물에 잘 녹는다.
7. OH는 수소가 빠진 물이다.
8. Ca을 포함한 새로운 광물이 만들어진다. 그러므로 제법 단단하다.
9. (Si₄O₁₁)₂ + (OH)₂ + Ca₂ + Fe₅ => Ca₂Fe₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂ : amphibole
10. (Si₄O₁₁)₂ + (OH)₂ + Ca₂ + Mg₅ => Ca₂Mg₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂ : amphibole
11. 철과 마그네슘이 두 사슬을 연결한다. double chain.
12. 각섬석을 안쓰고 새로운 말을 쓴다 : 이사모석 amphibole은 곱돌이다. 돌솥을 만드는데 이용한다.
[ 5 ] 물모석 mica 만들기 : 검물모석(biotite, Mg 또는 Fe와 결합한 물모석)과 흰물모석(muscobite, Al과 결합한 물모석)
규소 Si는 알루미늄 Al으로 치환된다.
1. SiO₂ -> Si₅O₁₀에서 시작하고, Si가 Al로 치환되면서 변화가 일어난다.
2. 지각에서 7번째로 많은 칼륨 K은 물에 잘 녹는다. 산소와 만나면 폭발한다.
3. K를 흡수하여 새로운 암석이 탄생한다.
4. AlSi₃O₁₀ + (OH)₂ + K + Mg₃ = KMg₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ : 검물모석 biotite
5. AlSi₃O₁₀ + (OH)₂ + K + Fe₃ = KFe₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ : 검물모석 biotite
6. 검물모석 biotite에서 Mg와 Fe가 Al로 치환되면 더욱 밝은 암석이 탄생한다.
7. KMg₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ => KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ : 흰물모석 muscobite
8. KFe₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ => KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ : 흰물모석 muscobite
9. muscobite는 모스크바에서 유리창으로 쓰였다.
규산염 광물이 만들어지는 과정은, 규소와 산소의 화합물에, 마그네슘이나 철이 결합하거나, 물을 매개로 하여 칼슘과 결합하고, 규소가 알루미늄으로 치환되면서 다른 흔한 금속들과 결합하여 다양한 화합물이 만들어지는 과정이다.
위 6가지(물모석을 검물모석과 흰물모석으로 구분)의 규산염광물을 간단하게 요약하면 아래와 같다.
OP FABM : 옵 파븜
| O : olivine 올모석 | SiO₄ | Mg₂SiO₄ | Fe₂SiO₄ |
| P : pyroxene 무사모석 | SiO₄ -> SiO₃ | MgSiO₃ | FeSiO₃ |
| F : feldspar 빗물모석 (Si가 Al로 치환) |
SiO₂ -> Si₄O₈ -> AlSi₃O₈ | KAlSi₃O₈ orthoclase feldspar NaAlSi₃O₈ albite Ca₂Al₂Si₂O₈ anorthite NaAlSiO₄ nepheline |
|
| A : amphibole 이사모석 (Ca 결합 / 곱돌) |
SiO₂ -> Si₄O₈ + Fe₂O₃ -> Fe₂(Si₄O₁₁) -> CaFe₂(Si₄O₁₁) -> CaFe₂(Si₄O₁₁)(OH) 이중사슬 만들기 x2 ->[ Ca₂Fe₄(Si₄O₁₁)₂(OH)₂ ]^-2 -> Ca₂Fe₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂ |
Ca₂Mg₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂ | Ca₂Fe₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂ |
| B : biotite 검물모석 (Si가 Al로 치환되고, K 결합) |
SiO₂ -> Si₅O₁₀ -> KMg₂(AlSi₃O₁₀) -> KMg₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ |
KMg₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ | KFe₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ |
| M : muscobite 흰물모석 (Si, Mg, Fe가 Al로 치환) |
Mg와 Fe를 Al로 치환 : KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ | ||
광물이 결합하여 암석이 만들어지고, 인간이 채취하여 사용하는 광물은 암석 속에서 채취한다.
1. 광석 : 파낼 가치가 있을 만큼 유용 광물이 포함되어 있는 암석을 광석이라고 한다.
2. 광석의 품위 : 광석이 유용 성분을 포함하고 있는 정도를 말한다.
3. 광석의 품위는 기술의 발달에 따라 달라진다.
4. 금 광석의 최저품위 : 0.0008~0.001% 즉, 1톤의 금 광석에서 8~10g의 금을 뽑을 수 있으면 채굴 가치가 있다.
5. 텅스텐 : 1% / 구리는 4%
6. 알루미늄 : 35%
7. 철 : 최저 30%이고 보통 45~50% 이상이다.
양성자가 결합하여 원자가 만들어지고, 원자들이 결합하여 광물이 되며, 광물이 결합하여 암석이 만들어지고, 암석이 깨져서 흙이 된다. 암석이 자연에 의해 풍화가 일어나 흙이 되는 것은 천만년이 걸리는 일이다. 흙은 분해되어 식물에 흡수되어 포도당과 녹말을 만든다. 사람은 식물의 녹말을 흡수하여 포도당을 만들어 움직인다.
1. 우리나라의 암석은 70%가 화강암(화강편마암)이다. 밟고 다니는 흙은 10억년 전에 만들어졌다.
2. 서호주의 마블바 marble bar는 35억년 전에 만들어진 암석이 그대로 보전되어 있다.
1) 강수량이 적어 풍화가 적었다.
2) 화성의 표면과 비슷한 붉은 색이다. 적철석 Fe₂O₃이 많다
3) 지름 60km의 거대한 평지 6개로 구성되어 있다.
3. 해양지각은 2억년 전에 만들어졌으며, 대륙지각은 35억년 전에 만들어졌다.
원자 -> 광물 -> 암석 -> 흙 -> 암석 -> 광물 => 원자 -> 광물 -> 암석 -> 흙 -> 암석 -> 광물로 순환한다. 생명은 모든 단계에서 개입한다. 생명은 흙이고, 암석이고, 광물이며, 원자다. 박문호의 그림이다.
암석에서 흙으로의 변화 : 사룸life을 만드는 점토로 가는 길
1. 모암의 풍화가 일어나는 것의 핵심은 물H₂O다. 풍화는 물, 바람, 햇빛, 식물의 뿌리, 모래에 의해서 일어난다.
2. 점토 clay는 2㎛ 이하의 "결정 crystal"로 구성되어 있다.
사룸 life은 흙으로부터 왔을 것이다 : https://www.ypsori.com/news/articleView.html?idxno=8434
[자연사에세이] 흙으로 빗은 생명, 점토가설 - 양평시민의소리
성서의 창세기에는 하나님이 사람과 동물을 흙으로 빗어 만들었다고 기록돼 있다. 성서의 기록을 문자 그대로 해석하는 사람들은 흙과 사람의 구성원소가 동일하다고 주장한다. 엄밀히 따지면
www.ypsori.com
3. 흙과 토양 soil을 굳이 구분할 필요가 나로서는 없다. 2021년 12월부터 두 단어를 완전히 같은 의미로 사용하겠다.
1) 흙은 암석의 풍화가 진행되면서 나타나는 형태다 : 자갈 - 모래 - 진흙이다.
2) 진흙과 점토clay도 같은 의미로 사용하겠다.
3) 흙은 점토clay를 비롯한 암석 부스러기들과 물, 공기, 유기물이 모여서 만들어졌다.
4) 흙을 구성하는 유기물은 동식물의 유해다. 살아있는 유기물은 사룸이고, 사룸활동이 멈춘 유기물은 유해다.
4. 농촌진흥청 어린이 홈페이지에 들어가니 흙에 대한 설명이 자세하게 나와있다.
세계의 토양분류 : http://www.rda.go.kr/children/pageUrl.do?menu=envi&pg=0107
1) 1936년부터 토양분류의 기준을 만들기 위해 노력했고, 1975년 토양분류법soil taxonomy이 마련되었다.
2) 12개의 목으로 구분(기지단) : 기후 + 지형조건 + 흙을 수직으로 파내어 살펴본 단면에 따라 구분한다.
3) 우리나라에는 7개의 목 : 인셉티졸 inceptisols 70% > 엔티졸 entisols 14% > 울티졸 ultisol 4% > 알피졸 alfisols 3% > 안디졸 > 몰리졸 > 히스토졸의 7개
4) 영구동토층 겔리졸 gelisols, 열대우림지역의 옥시졸 oxisols과 스포도졸 spodosols
농촌진흥청 어린이 홈페이지
우리가 생각하고 있는 것보다 흙의 종류는 매우 많고 그 분류방법에 따라 또 다시 여러 종류로 분류할 수 있답니다. 이렇게 흙을 분류하게 된 배경을 우선 설명해보죠. 우선 흙을 조사하고 그 종
www.rda.go.kr
박문호는 규산염 광물을 중심으로 6개의 주요 암석을 규정하고 싶은데, 강의 중에 계속 왔다갔다 한다. 흙이 만들어지는 과정에서 정리한 6개의 주요 암석을 근간으로 해서 정리하자. 이해는 전부 했는데, 외워서 쓰려니 힘들다. 자꾸 쓰다보면 언젠가 외워지겠지. 마음 속에 집어넣는 것이 중요하다. 즐겁게.
* 흙 = 고령토 = 알씨오수 2254 = Al₂Si₂O₅(OH)₄
* feldspar(KAlSi₃O₈)가 빗물모석인 이유는,
이 광물이 빗물과 공기중의 CO₂와 만나서 고령토와 HCO₃- 와 K+ 그리고 모래를 만든다. .
| weathering | hydrothermal | skarn : 녹은 모래의 작용 | subduction |
| feldspar -> kaolinite | feldspar -> muscovite | calcite CaCO₃ -> wollastonite | oxidation |
| 2KAlSi₃O₈ + 2CO₂ + H₂O -> Al₂Si₂O₅(OH)₄ + 2HCO₃- + 4SiO₂ + 2K+ |
muscovite KAl₂(AlSi₃O₁o)₂(OH)₂ -> kaolinite KAlSi₃O₈ | dolomite CaMg(CO₃)₂-> diopside | cementation |
| Al₂Si₂O₅(OH)₄ + H₂O -> 2Al(OH)₃ + 2SiO₂ | olivine Mg₂SiO₄ -> serpentine(석면, 사문석, 뱀껍질모양) | kaolinite -> pyrophillite(납석, 천황석) | Mg₃Si₂O₅(OH)₄ -> Mg₂SiO₄ + MgSiO₃ + 2H₂O |
| Al₂Si₂O₅(OH)₄ -> Al₂O₃ + 2SiO₂ + 2H₂O |
KAlSi₃O₈ + H+ -> KAl₂(AlSi₃O₁o)₂(OH)₂ + 6SiO₂ + 2K+ | CaCO₃ + 2SiO₂ -> CaSiO₃ + CO₂ 화산폭발이 석회암층을 지나면 CO₂가 발생하여 온난화 1.2억년전 중생대는 열대림 |
|
| 바람은 CO₂의 작용이다 | KAl₂(AlSi₃O₁₀)₂(OH)₂ +3H₂O + 2H+ -> 3Al₂Si₂O₅(OH)₄ + 2K+ | CaMg(CO₃)₂ + SiO₂ -> CaMgSi₂O6+ 2CO₂ |
|
| 2Mg₂SiO₄ + 3H₂O + 2H+ -> Mg₃Si₂O₅(OH)₄ + Mg2+ |
Al₂Si₂O₅(OH)₄ + 2SiO₂ -> Al₂Si₄O₁₀(OH)₂ + H₂O |
감람암 olivine 1:4 Mg₂SiO₄ Fe₂SiO₄
휘석 pyroxene 1:3 MgSiO₃ FeSiO₃
각섬석 amphibole 4:11 Ca₂Mg₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂ Ca₂Fe₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂
장석 feldspar 4:8 KAlSi₃O₈ NaAlSi₃O₈ Ca₂Al₂Si₂O₈
석영 quartz 1:2 SiO₂
방해석 calcite CaCO₃
(to be continued like reading the new testament)
