1. 개요
광물(鑛物, mineral)은 천연으로 나며, 질이 고르고 화학적 조성(組成)이 일정한 물질을 말한다. 대부분 결정체 상태의 무기질이나 석탄 같은 유기질도 있으며, 거의 대부분은 상온에서 고체이지만 수은이나 가스처럼 액체나 기체인 것도 있다. 철, 금, 은 등이 대표적인 광물이며, 약 3,800종류 이상이 알려져 있다.2. 정의
광물이라는 단어는 일상 생활에서 널리 쓰는 말이지만, 대중적으로는 보석이나 암석 등과 혼동되는 경우가 잦다. 학술적으로 광물의 정의는 다음 조건을 만족하는 물질을 말한다.- 천연물이다.
- 실험실에서 합성한 인조 금강석 같은 것은 천연물이 아니므로 광물이 아니다.
- 균질하다. 어떤 물리적 방법으로도 더 간단한 화합물로 분리할 수 없다는 뜻이다.
- 고체이다.
- 화학 조성이 일정하다. 구성 원소가 특정 비율 혹은 단종의 비율로 결합하고 있어서 일정한 화학식으로 나타낼 수 있다.
- 결정질이다. 원자 배열이 규칙적이어서 내부 구조에도 규칙이 있다. 유리는 원자 배열이 불규칙하므로 광물이 아니다.
- 보석은 대부분 광물이지만, 산호, 진주, 호박 등 결정질이 아닌 것은 광물이 아니다.
암석의 구성성분이라는 것을 광물의 조건으로 내걸기도 하지만, 애초에 암석의 정의가 “자연에서 나오는 광물을 구성성분으로 한 물질”이므로 암석의 구성성분이라는 것을 광물의 조건으로 제시하는 것은 순환논증식 정의이므로 잘못된 것이다.
한편, 법에서 말하는 광물은 학술적 정의와 또 다르다. 예컨대 결정질이 아닌 석탄은 학술적으로 광물이 아니지만,[1] 법에서는 예나 지금이나 광물 취급이다. 또, 간혹 액체 상태로 발견되는 수은[2]을 천연 수은(native mercury)이라고 하며, 광물의 정의에 부합하지는 않지만 역사적 이유, 학술적 편의 등의 이유로 광물 취급한다.[3]
3. 명칭
1958년에 설립된 국제광물연맹(International Mineral Association, IMA)은 광물의 정의와 명칭을 체계화해왔다. 물론 그 이전에도 광물을 체계적으로 정리하는 작업이 있어왔으며, 가장 대표적인 것은 1837년에 시작된 Dana 분류법이다. IMA의 공식적인 분류법도 Dana 분류법에 뿌리를 두고 있으며, 현대의 명명법 규칙 역시 혼동을 피하기 위한 최소한의 규정[4]만 있을 뿐, 이름을 정하는 데 있어서 발견자의 의견을 존중하는 편이다. 한국어 광물명은 이에 번역이라는 과정이 덧붙여져 명칭의 어원을 파악하는 것이 더 복잡하다. 여기서는 유럽어권에서 광물의 명칭을 먼저 살피고 한국어의 경우를 언급하고자 한다.먼저, 예로부터 존재가 알려져 단어가 이미 존재하는 경우 이것이 그대로 혹은 부분적으로 유지되기도 했다. 석류석(garnet)의 일종인 귀석류석(almandine)은 약 2000년 전 플리니(Pliny)[5]가 명명한 암석명(Alabandicus)이 변형된 결과로 알려져 있다. 'Garnet'이라는 영문명도 중세 영어 단어(gernet)으로부터 유래한 것이다. 석영을 뜻하는 'Quartz'라는 단어 역시 게르만 쪽의 중세 단어인 Quarz가 살아남은 결과이다. 물론, 위의 예시처럼 오래 전에는 광물과 암석에 대한 구분이 모호했기 때문에 암석으로서의 이름과 광물로서의 이름이 뒤섞여 있다는 점과, 단어가 시대에 따라 조금씩 달라져 현대적 단어명이 고대와 차이가 있음은 주의해야 한다. 암석과 광물의 경계가 모호하기 때문에, 어떤 경우는 이름이 붙은 암석의 가장 중요한 광물명이 암석의 옛 이름을 차용한다. 예컨대 천람석 혹은 라주라이트(lazurite)란 광물은 먼 옛날부터 사랑받은 암석 '라피스 라줄리'(lapis lazuli)의 파란색을 담당하는 광물이며, 암석의 이름으로부터 광물명이 유래되었다.
보다 근대에 이르러 학술적인 접근법으로 광물을 판별하고 이름이 붙게 된 경우 그 광물의 특정 성질을 묘사하는 단어 뒤에 -ite[6]라는 접미사를 넣어 명명되어 왔으며 이것은 현재까지 이어지고 있다.[7] 광물의 특정 성질을 묘사하는 단어란, 사람의 이름[8](광물명의 약 45%에 해당)이나, 광물이 최초로 규정된 산출지[9](광물명 23%), 중요한 성분[10](광물명의 약 14%), 특징적인 물성[11](광물명의 약 8%) 등을 널리 포함한다. 한 번 이름이 붙으면 그것이 불변하는 것은 아니며, 학술적이거나 언어적인 이유에 의해 수정되는 경우도 존재한다. 또한, 제안은 되었고 실제로도 학계에 알려져 있으나 공식명으로는 인정되지 않은 명칭도 있다.[12]
한 가지 더 주의해야 할 사항으로, 광물은 가장 구체적인 성분으로 규정되는 광물 단종(end-member)[13]이 있고, 이들의 고용체 관계로 묶이는 광물명이 있으며,[14] 이들이 하나의 성질 아래 묶여 있는 광물군(mineral group)이 있고,[15] 광물군을 묶고 있는 광물 '초군'(supergroup)이 있다.[16] 이 때문에 가장 구체적인 광물 단종으로서 광물명이 있기도 하지만, 여러 광물명을 포괄하는 광물명도 존재하는 것이다. 흔히 알려져 있는 조암광물 중에서 대부분은 사실 광물군의 이름이며 실제로는 훨씬 다양한 광물명이 포함되어 있다.
오늘날 위와 같은 명명에 따라 정의되어 있는 광물에는 5413개가 있다.
한편, 광물의 한국어 명칭은 (1) 예로부터 알려져 있어 고유한 명칭이 존재하는 경우[17], (2) 일본어 번역을 거쳐 유입된 경우[18], (3) 중국어로부터 유입된 경우[19], (4) 영어를 포함한 유럽어권 용어를 한자어로 번역한 경우[20], (5) 부분적으로만 한자로 치환된 영-한 혼용어[21] 등 종류가 다양하다. 옛 한국어에서 광물을 지칭하는 단어가 있었음에도 불구하고, 해당 광물명이 사어가 되고 새로운 한자어가 공식 명칭이 된 경우도 많다. 예컨대, '산골(山骨)'은 황철석을 이르는 옛말이지만 오늘날에는 흔적만 남아 있으며 광물명으로는 사용되지 않는다. 반대로, 비소 황화 광물인 웅황(orpiment)은 현대에서도 웅황이라 부르고, 계관석[22](realgar)은 현재도 계관석이라고 유지되어 부른다. 한국어 명칭에서도 전체적인 규칙은 영어에서 ite를 붙이듯이 단어 뒤에 -석(石)을 붙이는 것이다. 이는 암석의 이름에 -암(巖)을 붙이는 것과 구분된다. 다만, 극히 드물게 예외가 존재하는데, 청금석은 준장석의 일종인 lazurite라는 광물의 이름이기도 하지만, 청금석으로 구성된 암석인 lapis lazuli라는 암석명으로 더 잘 알려져 있다.[23] 규칙대로라면 청금암이어야겠지만 이미 청금석이 암석명으로 굳어져 있다.
오늘날 광물과 암석은 전혀 다른 분류로 잘 정의되어 있지만, 여전히 대중들 사이에서는 광물과 암석을 쉽게 혼동한다. 이 때문에 용어가 혼동되거나 오용되기도 한다. 예컨대, 탄산칼슘 광물인 방해석이 퇴적되어 만들어진 암석은 석회암(limestone)이고, 이것이 변성된 암석은 대리암(marble)이다. 그러나 석회암과 대리암을 석회석이나 대리석이라고 잘못 부르는 경우가 흔하다. 이는 건축 업계에서 해당 암석을 석재로 취급할 때 어떤 암석이든지 그 뒤에 '~석'을 붙여 부르기 때문이다.[24] 굳이 말하자면 '대리암 석재'가 대리석이 된 셈이다. 특히 대리암은 용어의 사용 빈도가 역전되어 대중들 사이에서 대리석이 더 알려져 있다. 심지어 대리암이 매우 특정한 암석의 한 일종인 것과 달리, 건축업계에서 대리석은 보다 넓은 의미로, 특정한 무늬나 색상을 가진 암석을 포괄하여 실제로는 대리암이 아닌 경우도 있다.
4. 종류
광물은 원소의 조합으로 만들어지며, 지구에는 많은 원소가 공존한다. 그러나, 10개 남짓한 원소를 제외하면[25] 대부분의 원소는 미량으로만 존재하며, 이들은 다른 원소들이 있어야하는 자리를 치환하여 존재한다. 이러한 미량 원소는 특별한 지질학적 과정을 거치지 않는 한[26] 해당 원소들이 주원소가 되는 광물이 만들어지지 않는다. 이 말은, 지구에 다량 존재하는 원소 몇 가지의 조합으로 구성된 광물들이 지구의 대부분을 이룬다는 뜻이다. 바로 "지구에 풍부한 주원소를 재료로 삼아, 지구 대부분을 차지하고 있는 광물"을 조암광물(rock-forming minerals)이라 부른다.그럼에도 불구하고, 온도, 압력, 성분(주성분, 휘발성분, 산화도 등)에 따라 같은 원소 조합이라도 다른 광물이 만들어지기도 한다. 이 때문에 실제로 조암 광물의 숫자는 상당히 다양하다. 그 중에서도 지표에서 가장 흔하게 발견되는 조암 광물은 석영과 장석, 운모, 각섬석, 휘석, 감람석, 방해석, 석류석 정도를 꼽을 수 있다. 이외에도 근청석, 십자석, 알루미늄 규산염 광물과 같은 변성 광물, 점토 광물(스멕타이트, 일라이트, 카올리나이트, 녹니석 등), 산화 광물(첨정석, 자철석, 티탄철석) 등이 모두 조암 광물에 포함되어 있다.
| 조암광물 | ||||||||||
| 규산염 광물 | 비규산염 광물 | |||||||||
| 사장석 | 석영 | 정장석 | 휘석 | 감람석 | 각섬석 | 흑운모 | 백운모 | 점토광물 | 기타광물 | |
또한 많은 광물들은 그 결정 구조가 공통 분모를 갖고, 그 속에서 성분에 따라 세분화되는 것이 일반적이다. 따라서 광물 역시 대분류가 있어 이를 광물군(mineral groups)이라고 한다. 보통 광물군은 특정 구조를 공유하는 광물들이 묶여져 있는 것이며, 위에서 언급한 조암광물 중, 석영과 방해석을 제외하면 모두 화학 조성에 따라 여러 종류가 포함된 광물군이다. 광물군은 일정 구조를 갖추고 있지만, 구조 내의 특정 양이온 자리에 비슷한 양이온끼리 치환이 가능하여 성분이 완전히 고정되지 않고 일정한 범위를 갖는 것이 특징이다. 이 범위의 한쪽 끝, 즉 극단적인 성분의 이상적인 광물을 '단종(end-member)'이라고 한다. 어떤 경우에는 거의 단종에 가까운 조성이 발견되는 광물군도 있지만, 어떤 경우는 이론상으로만 존재하고 자연계에서는 찾아볼 수 없는 단종도 있다. 이 중에서도 특히 각섬석은 어마어마한 세부 종류 때문에 'supergroup'이라고 부른다.
4.1. 음이온에 따른 분류
광물에 들어 있는 음이온의 종류나 상태에 따라 나누는 방법이다. 아래가 대표적인 경우이다.- 원소 광물: 금(gold), 은(silver), 금강석(diamond) 등 단일 원소가 배열되어 광물을 이루는 경우를 말한다. 지구 내핵과 외핵은 고압상의 철과 니켈을 기반으로 하는 원소 광물이 주를 이루고 있을 것으로 보고 있다.
- 산화 광물: 기본 양이온에 산소가 붙어서 된 광물. 대표적으로 강옥(corundum), 금홍석(rutile), 티탄철석(ilmenite), 적철석(hematite), 자철석(magnetite) 등이 있다.
- 황화 광물: 양이온에 황(S)이 붙어서 된 광물. 광상학에서 아주 중요한 광물 다수가 여기 속한다. 대표적으로 황철석(pyrite), 방연석(galena), 황동석(chalcopyrite), 휘동석(chalcocite), 진사(cinnabar) 등이 있다.
- 황산염 광물: 황산이온(SO4)이 기반이 되는 광물. 중정석(barite), 석고(gypsum) 등이 여기에 속한다.
- 탄산염 광물: 탄산 이온(CO3)이 기반이 되는 광물. 탄산염 기반의 생물이 번성하는 곳에 많다. 방해석(calcite),백운석(dolomite), 남동석(azurite), 공작석(malachite), 마그네사이트(magnesite), 능철석(siderite) 등이 이에 속한다.
- 규산염 광물: 규산염 이온이 기반이 되는 광물. 지각을 구성하는 원소 중 산소와 규소가 각각 45.20%, 27.20%를 차지할 정도로 풍부하므로 조암 광물은 거의 모두 규산염 광물이다. 석영(quartz), 장석(feldspar), 운모(mica), 휘석(pyroxene), 석류석(garnet), 각섬석(amphibole), 감람석(olivine) 등이 이에 속한다.
4.2. 결정계에 따른 분류
광물은 기본적으로 결정이기 때문에, 7가지 결정계(crystal system) 중 하나에 속하게 된다. 입방정계(isometric), 사방정계(orthorhombic), 육방정계(hexagonal), 단사정계(monoclinic), 삼사정계(triclinic), 정방정계(tetragonal), 삼방정계(trigonal)[27]가 그것이다. 광물의 성질이나 결정의 특징이 이에 따라 차이를 보이는 경우가 많이 있다. 예컨대, 편광현미경의 직교니콜 상에서 입방정계에 속하는 광물(예컨대 석류석)은 항상 소광하기 때문에 새카맣게 보인다. 또한 철과 마그네슘 자리에 칼슘이 들어가면서 결정이 어긋나게 되면 사방정계에 속하던 휘석(사방휘석)이 단사정계로 변하여 단사휘석이 되는데, 이때 쪼개짐면에 대해 소광각이 어긋나게 된다. 이는 사방휘석과 단사휘석을 구분하는 중요한 단서가 된다.5. 광물 수집
마이너한 취미이기는 하지만 화석 모으기, 수석 모으기와 함께 세계적으로 그리 드물지 않은 종류의 취미다. 그럭저럭 제대로 즐긴다면 돈도 적지 않게 들어간다. 좀 어려서는 작고 저렴한 샘플[28]로 시작해서 나이가 들고 경제력이 생기면서 서서히 거창하고 비싼 샘플[29]에 발을 들여놓는 경우가 많다. 장식용 표본 수준의 광물은 한국에서는 매장량이 그렇게 풍부하지도 않고, 있어도 상당수가 지질자원 보호구역으로 지정되어있어 일반인들이 마음대로 채광해서 판매할 수가 없으므로 국내에 유통되는 보기 좋은 광물 샘플의 대다수는 거의 해외에서 대량으로 수입돼서[30] 유통되는 녀석들이다. 일종의 사치품인 만큼 세금이 추가로 붙어서 광물자원이 많이 채광되는 국가에 위치한 현지 가게에서 사는 것보다 가격이 대체적으로 더 높다. 한국에서 구하기 어려운 샘플은 해외 온라인으로 구매가 가능한데 배송비를 포함한 가격으로 쳤을 때 중국이나 동남아, 남미를 비롯한 개발도상국이나 동유럽쪽 상인들이 파는 샘플이 아닌 이상 한국에서 구매하는 것보다 더 저렴하지도 않은편이다.과거에 유럽의 왕실을 비롯한 상류층들이 다이아몬드와 금을 확보하고 싶어했던 부분에서도 보기에 아름다운 돌을 좋아하는 많은 사람들의 본능이 적나라하게 드러난다. 이런 마인드가 현대 사회에서는 평민들한테까지도 퍼져 있는 게 현실인데, 많은 사람들이 결혼을 할때 금과 다이아몬드로 만들어진 반지를 비롯한 패물을 주고 받는 것에서도 알 수 있다.[31] 다만 대부분의 보통 사람들은 잘 다듬어지고 세공이 된 돌이나 귀금속을 원하며 가공이 되지 않은 원석을 좋아하는 것은 광물 컬렉터들의 영역이다. 또한 너무나도 비싼, 품질이 좋은 보석광물은 일반인들이 감당하기에는 돈이 너무나도 많이 들므로 그냥 그림의 떡.[32] 자연에서 나는 것이기 때문에 모양과 색이 좋은 것은 개체수가 매우 한정적이며 그렇기 때문에 전체 인구 10명중에 1명꼴로 다 즐기면서 모으기에는 수도 부족하다. 따라서 그냥 대중적이기 어려운 마이너 자부심 취미.
6. 관련 문서
[1] 석탄은 결정질이 아니며 화학식을 정할 수 없다. 일단 탄화수소는 광물학적으로 말하는 '결정'을 만들 수 없기 때문이다. 탄소가 더 강한 힘에 의해 결정질로 성장하면 흑연이 된다. 물론 흑연은 변성을 강하게 받은 석탄층에서 흔하게 나오는 광물이다.[2] 보통 황화수은(cinnabar)과 함께 산출.[3] 다음 문헌의 예가 있다. 1: 대한지구과학연구모임, 『지구과학의 이해』 제3판, 청문각, 2007. 15쪽. 출처 2. 출처 3.[4] 같은 사람을 두 번 기리지 않는다거나(이 경우도 예외가 있다), 동의어를 허용하지 않는 것 등.[5] 화산 분출의 일종인 '플리니식 분출'의 기원이 되는 로마인 대 플리니우스(Pliny the Elder)이다.[6] 그리스어로 보석을 뜻하는 리토스에서 따왔다.[7] 규정이라는 게 없기 때문에 근대인 경우에도 예외가 있어왔다. 19세기에 명명된 남섬석(glaucophane)은 그리스에서 발견되고, 그리스어식 이름이 그대로 광물명으로 인정되었다(Hausmann, 1845).[8] 조섬석(riebeckite)은 독일의 탐험가 레벡의 이름을 따서 붙였으며, 맨틀 광물로 유명한 링우다이트(ringwoodite)와 왓슬레아이트(Wadsleyite)는 각각 링우드와 왓셀라이라는 사람의 이름을 가져온 것이다. 최근에 지질학계에서 유명해진 새로운 광물명 '브릿지마나이트(bridgmanite)'는 노벨물리학상을 수상한 고압 물리학자 브릿지만으로부터 유래한다. 사람의 이름은 발견자의 이름이 아님에 유의하라. 예컨대 왓슬레아이트는 왓셀라이의 광물학에 대한 공헌을 기리기 위함이었으며 정작 명명자는 프라이스(G.D. Price)라는 사람이다.[9] 예컨대 이스토나이트(Eastonite)는 미국 펜실베이니아의 이스톤(Easton)이라는 지역에서 명명된 것이며, 한국인이 발견한 장군석(Janggunite)은 장군광산에서 비롯된 이름이다.[10] 소달라이트(sodalite)는 이 광물에 들어있는 많은 소듐 때문에 붙여진 이름이다.[11] 앞의 주석에서 언급된 남섬석은 그리스어로 푸른색을 의미하며, 적철석(hematite)은 광물 특유의 붉은 가루색 때문이다. 질석(vermiculite)은 가열되었을 때 독특하게 벗겨지는 모양새에서 기원했다. 하석(nepheline)은 강산에 녹게 되면서 구름(nephele, 그리스어로 구름)처럼 희뿌옇게 변하기 때문에 붙은 이름이다.[12] 흑운모의 일종인 에아스토나이트는 공식명으로 채택되지 못했으나 잘 알려져 있다.[13] MgSiO4라는 확고한 화학식을 갖는 고토감람석(forsterite)을 예로 들 수 있다.[14] 고토감람석과 철감람석(fayalite)은 서로 고용체 관계로서 감람석(olivine)이라고 부른다.[15] 고토감람석, 철감람석의 고용체인 감람석은 보다 넓은 성분을 포괄하는 감람석군(olivine group)에 속해 있다.[16] 각섬석(amphibole)은 여러 가지 광물 집합체를 묶고 있는 supergroup이다.[17] 가장 쉬운 예로, 금(金, gold) 혹은 자연금(native gold)은 그 자체로 광물이다.[18] 능망간석은 일본어의 사용이 그대로 유입된 예시이다.[19] 모든 한자어 광물명이 중국어와 동일한 것은 아니다.[20] 감람석은 올리브 나무의 옛 번역 단어인 감람 나무로부터 유래한다.[21] 앞서 예로 든 능망간석의 '망간'이 외래어이므로, 이는 부분만 한자어로 된 단어이다.[22] 중국에서 학정홍(鶴頂紅)이라고도 하는 광물이다.[23] 청금석을 천람석이라 불러 구분하는 경우도 있다.[24] 화강암도 화강석이라 부른다.[25] 보통 암석에서 주원소(major element)라고 부르는 Si, Ti, Al, Mg, Mn, Fe, Ca, Na, K, P, Cr 정도.[26] 특별한 과정이라는 것은 보통 광화 작용을 말한다.[27] 육방정계와 무척 흡사한 결정계이며, 삼방정계와 육방정계를 아울러 육방정계라고 말하기도 한다. 둘을 묶어부르게 되면, 결정계는 6개가 된다.[28] 대략 수천원에서 수만원 수준.[29] 한점당 수십만원을 호가하는 표본.[30] 미국, 캐나다, 호주 정도를 제외하면 대부분이 개발도상국이나 제3국가에서 채광된다. 그만큼 매장량도 풍부하고 노동비도 저렴하기 때문에 팔리는 가격도 상대적으로 낮은 편.[31] 한국에서 수백만원짜리 다이아 반지와 고급 손목시계는 자식한테 집을 해줄만큼 넉넉하지 않은 부모님이 계신 서민층 자제들조차도 결혼할 때 구매하는 흔한 패물이다.[32] 이런 종류는 그냥 결혼을 할 때 인생에 한번 정도 패물로 받는 것에서 만족해야 한다. 사봐야 도둑이나 강도한테 타겟이 되기도 오히려 쉽다.