광물

모든 원소의 약 1/4만이 광물의 형성에 중요하게 관련된다. 지각 물질의 98% 이상을 단지 8개의 원소가 차지하는데 산소와 규소가 홀로 지각 물질의 3/4 이상을 이루고 있다. 현재까지 거의 4,400여 개의 광물이 확인되었고 거의 매년 새로운 유형의 광물이 확인되고 있다. 알려진 주요 광물은 지각에서 발견된다. 좀 더 제한된 수의 광물들은 맨틀에서 발견되거나 운석이나 달에서 가져온 암석과 같은 외계의 암석들에서 발견된다. 확인된 거의 4,400개 광물 중 단지 수십 종류만이 지각의 암석을 구성하는 데 중요하다. 가장 일반적인 조암 광물의 일부이다. 광물의 광물의 명명은 아주 비체계적이다. 일부 이름은 광물의 화학 성분이나 물리적 속성을 반영하며 어떤 이름은 사람 혹은 장소에 기초하고 어떤  것은 임의로 선정한 것처럼 보인다. 조암 광물은 화학적 특성과 내부 구조에 기초하여 7개의 주요 군으로 분류한다. 가장 크고 중요한 광물 군은 규산염으로 조성되어 있으며 그것은 암석권에서 가장 풍부한 2개 원소인 산소와 규소가 결합된 것이다. 많은 지각의 암석들은 규산염으로 조성되어 있다. 대부분의 규산염은 강고하고 내구성이 있다. 이 그룹의 하위 부류는 철 고토질 규산염, 담색 규산염으로 분류되는데 이는 화학조성에서 철과 마그네슘의 함유 여부로 구별된다. 장석과 석영은 규산염 광물들 중에서 가장 풍부하다. 석영 그 자체는 순수한 실리카로 이루어져 있다. 산화물은 산소와 결합된 원소이다. 가장 일반적인 산화물은 적철석, 자철석, 갈철석과 같이 철과 결합된 것들이다. 이 세 가지 광물 모두 일반적인 조암 광물일 뿐만 아니라 철광석의 주요 원천이다. 석영이 산소 하나로 된 화학조성을 갖고 있을지라도 그 내부 구조 때문에 규산염으로 분류된다. 황화물은 1개나 그 이상의 다른 원소들과의 결합에서 환원된 황으로 조성되어 있다. 예를 들어 황철석은 철과 황의 결합이다. 방연석, 섬아연석, 황동석 같은 가장 중요한 광석광물 중 많은 것들이 황화물이다. 이 황화물 그룹은 다양한 종류의 암석에서 흔하며 암맥에서 대량 존재하거나 풍부한 편이다. 황산염 그룹에는 일부 다른 원소와의 결합에서 황과 산소를 함유한 석고와 같은 광물들이 포함된다. 칼슘은 주요 결합 원소이다. 황산염 광물은 일반적으로 담색을 띠면 대부분 퇴적암에서 발견된다. 탄산염들은 석회암과 같은 퇴적암에서 일반적인 담색 광물이다. 탄산염은 탄소와 산소의 결합으로서 하나 혹은 그 이상의 원소로 조성되어 있다. 할로겐 화물 그룹은 범위가 가장 좁다. 그 이름은 소금을 의미하는 말에서 유래되었다. 할로겐 화물 광물은 암염 혹은 일반 식염 그리고 형석을 포함한다. 소수이 광물들은 개별 원소로 나타난다. 이들을 원소 광물이라 한다. 금, 은 그리고 백금과 같은 귀금속들이 포함되어 있다. 암석은 광물질이 굳어진 결합체이다. 어떤 경우엔 한 종류의 광물이지만 보통은 몇 개의 상이한 광물이다. 암석은 암석권에서 갈피를 잡기 어려울 정도로 다양성과 복잡성을 발생한다. 모든 대륙과 대양 지각의 암석 조성의 95% 이상이 20개 이하의 광물로 설명된다. 지표에서 발견되는 딱딱한 암석을 노두라고 한다. 지구 육지 대부분에서 고체 암석은 파묻힌 기반암 층으로 존재하며 풍화토라 불리는 깨진 암석층으로 피복되어 있다. 토양이라 할 때는 풍화토의 윗부분을 포함한다. 굉장히 다양한 암석들을 체계적으로 분류할 수 있다. 암석학의 세밀한 지식은 우리 목적에는 맞지 않지만 우리는 제한적으로 세 가지 주요 암석 군 혹은 분류와 그 암석들의 기본적인 속성에 대해 고찰할 것이다. 화성암이란 말은 라틴어에서 유래한다. 화성암은 용해된 암석의 냉각과 고결로 형성된다. 마그마는 지표 아래의 용해된 암석을 나타내는 일반적인 용어인 반면 용암은 지표 위로 압착되어 아로거나 분출되어 용해된 암석이다. 대부분의 화성암은 마그마 혹은 용암의 냉각에 의해 직접 형성된다. 하지만 일부 화성암은 화산 분화에 의해 직접 형성된다. 하지만 일부 화성암은 화산 분화에 의해 지표상에 폭발적으로 분출한 화산쇄설물이라고 하는 작은 화산암의 파편들의 용결 작용으로 발달된다. 화성암의 분류는 기본적으로 광물의 조성과 조직에 의한다. 화성암의 광물 조성은 마그마의 화학적 성질로 바꿔 말해 마그마에 용해된 광물질의 특정한 조성으로 결정된다. 마그마의 가장 중요한 변수들 중의 하나는 규산의 상대적 함유량이다. 상대적으로 많은 양의 규산을 가진 마그마는 일반적으로 규 장질 화성암으로 냉각되면 그것은 규장질이란 말은 장석과 규소에서 유래한다. 규 장질 광물은 고철질 마그마보다 낮은 밀도와 낮은 용융 온도를 갖는 경향이 있다. 상대적으로 규산의 양이 적은 마그마는 일반적으로 고철질 화성암으로 냉각되며 이것은 감람석과 휘석과 같이 암색의 마그네슘과 철이 풍부한 규산염 광물이 많이 함유되어 있다, 고철질이라는 말은 마그네슘과 철에서 나왔다. 화성암의 조직은 기본적으로 용융물질이 어디서 어떻게 냉각되느냐에 따라 결정된다. 지하의 마그마는 천천히 냉각되어 조립질 조직을 주도하는 반면 지상의 용암은 이보다 급하게 냉각되어 세립질 조직이 된다. 따라서 하나의 마그마가 지하에서 냉각되거나 용암류처럼 혹은 화산쇄설물의 퇴적같이 지상에서 냉각 되는지에 따라 수많은 매우 다양한 화성암으로 만들어질 수 있다.