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각섬석

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각섬석 (투섬석)

각섬석(角閃石, amphibole)은 화강암, 섬록암 및 편마암 등을 이루는 복사슬 쇄상 규산염 광물이다. 프리즘 또는 바늘 모양의 결정을 형성하며,[1] SiO
4 사면체들이 꼭짓점을 연결하여 만들어진 사슬이 두 줄로 되어있는 구조를 가진다. 일반적으로 구조 내에 철 및 마그네슘 이온을 포함한다. IMA 기호는 Amp이다.[2] 각섬석은 녹색, 검은색, 무색, 흰색, 노란색, 파란색 또는 갈색을 띨 수 있다. 국제광물학회는 현재 각섬석을 광물 초그룹(supergroup)으로 분류하며, 그 아래에 두 개의 그룹과 여러 하위 그룹이 있다.[3]

광물학

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각섬석 결정을 포함하는 박편의 현미경 사진. 왼쪽은 교차 편광, 오른쪽은 개방 편광 상태이다.

각섬석은 단사정계와 정방정계의 두 가지 결정계로 결정화된다.[4] 화학 성분과 일반적인 특성 면에서 휘석과 유사하다. 휘석과의 주요 차이점은 (i) 각섬석은 필수적으로 수산기(OH) 또는 할로겐(F, Cl)을 포함하고 (ii) 기본 구조가 (휘석의 단일 사슬 구조와 대조적으로) 사면체의 이중 사슬이라는 점이다. 손으로 든 표본에서 가장 뚜렷한 특징은 각섬석이 약 120도의 각도로 사선 벽개면을 형성하는 반면, 휘석은 약 90도의 벽개 각도를 갖는다는 것이다. 또한 각섬석은 대응하는 휘석보다 밀도가 구체적으로 더 낮다.[5] 각섬석은 각섬암의 주요 구성 성분이다.[6]

구조

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휘석과 마찬가지로 각섬석은 이노규산염(사슬 규산염) 광물로 분류된다. 그러나 휘석 구조는 실리카 사면체의 단일 사슬을 중심으로 구축되는 반면, 각섬석은 실리카 사면체의 이중 사슬을 중심으로 구축된다. 즉, 거의 모든 규산염 광물과 마찬가지로 각 실리콘 이온은 4개의 산소 이온에 둘러싸여 있다. 각섬석에서는 아래 그림과 같이 일부 산소 이온이 실리콘 이온 간에 공유되어 이중 사슬 구조를 형성한다. 이 사슬들은 결정의 [001] 축을 따라 뻗어 있다. 각 사슬의 한쪽 면에는 하나의 실리콘 이온에만 공유되는 정점 산소 이온이 있으며, 이중 사슬 쌍은 정점 산소 이온을 연결하는 금속 이온에 의해 서로 결합된다. 이중 사슬 쌍은 I빔에 비유되기도 한다. 각 I빔은 추가적인 금속 이온에 의해 이웃한 것과 결합하여 완전한 결정 구조를 형성한다. 구조 내의 큰 틈은 비어 있거나 나트륨과 같은 큰 금속 이온에 의해 부분적으로 채워질 수 있지만, 결정의 벽개면을 정의하는 데 도움이 되는 취약점으로 남는다.[7]

암석 내 존재

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화성암의 광물 조합
미국 유타주 헨리 산맥의 각섬석 섬록암
미국 뉴욕주 애디론댁 산맥 워런즈버그의 각섬암

각섬석은 화성암 또는 변성 작용 기원의 광물이다. 각섬석은 고철질 화성암보다 규장질에서 중성암 화성암에서 더 흔하게 발견되는데,[8] 이는 더 진화된 마그마의 높은 실리카 및 용존 수분 함량이 휘석보다는 각섬석의 형성을 유리하게 하기 때문이다.[9] 가장 높은 각섬석 함량(약 20%)은 안산암에서 발견된다.[10] 보통각섬석(Hornblende)은 화성암과 변성암에 널리 퍼져 있으며 특히 섬장암과 섬록암에서 흔하다. 칼슘은 때때로 자연적으로 발생하는 각섬석의 구성 성분이다. 변성 기원의 각섬석에는 접촉 변성 작용에 의해 석회암에서 발달한 것(투섬석)과 다른 철마그네슘 광물의 변질에 의해 형성된 것(휘석의 변질 생성물로서의 보통각섬석 등)이 포함된다.[11] 휘석을 치환한 각섬석의 가상은 우랄라이트(uralite)로 알려져 있다.[12]

역사와 어원

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각섬석을 뜻하는 명칭(Amphibole)은 고대 그리스어 amphíbolos (ἀμφίβολος, 직역: '중의적 의미')에서 유래했으며, 이는 모호함을 암시한다. 이 이름은 르네 쥐스트 아위(René Just Haüy)가 투섬석, 녹섬석 및 보통각섬석을 포함하기 위해 사용했다. 이 그룹은 이 광물들이 성분과 외관에서 보여주는 변화무쌍한 다양성에 착안하여 아위가 명명했다. 이 용어는 이후 전체 그룹에 적용되었다. 수많은 아종과 변종이 구별되며, 그중 중요한 것들이 아래 두 시리즈의 표로 정리되어 있다. 각각의 공식은 일반적인 이중 사슬 규산염 공식인 RSi4O11을 기반으로 구축되었음을 알 수 있다.[13]

각섬석 광물 중 4가지는 흔히 석면으로 불린다. 이들은 직섬석(anthophyllite), 리베카이트(riebeckite), 커밍턴석/그루너라이트 시리즈, 그리고 녹섬석/투섬석 시리즈이다. 커밍턴석/그루너라이트 시리즈는 종종 아모사이트 또는 "갈색 석면"으로 불리며, 리베카이트는 크로시돌라이트 또는 "청석면"으로 알려져 있다. 이들은 일반적으로 각섬석계 석면으로 불린다.[14] 이러한 광물의 채굴, 제조 및 장기적인 사용은 심각한 질병을 유발할 수 있다.[15][16]

광물 종

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더 흔한 각섬석들은 다음 표와 같이 분류된다:[17]

각섬석 분류 (Nesse 2000에 의거[17])
그룹 W X
2		 Y
5		 Z
8O
22(OH)
2		 광물 대칭성 비고
철-마그네슘 (Mg,Fe)
2		 (Mg,Fe)
5		 Si
8O
22(OH)
2		 직섬석(Anthophyllite) 정방정계 Orthoamphibolite
(Mg,Fe)
2		 (Mg,Fe)
3Al
2		 Al
2Si
6O
22(OH)
2		 게드라이트(Gedrite)
(Mg,Fe)
2		 (Mg,Fe)
5		 Si
8O
22(OH)
2		 커밍턴석-그루너라이트 단사정계 저-칼슘 클리노암피볼라이트
칼슘질 Ca
2		 (Mg,Fe)
5		 Si
8O
22(OH)
2		 투섬석-녹섬석 칼슘 클리노각섬석
(Na,K)
0-1		 Ca
2		 (Mg,Fe,Fe3+
,Al)
5		 (Si,Al)
8O
22(OH)
2		 보통각섬석
Na Ca
2		 (Mg,Fe)
4Ti		 Si
6Al
2O
22(OH)
2		 케르수타이트
나트륨-칼슘질 Na NaCa (Mg,Fe)
5		 Si
8O
22(OH)
2		 리히테라이트 나트륨-칼슘 클리노각섬석
Na NaCa (Mg,Fe)
4Fe3+
 Si
7AlO
22(OH)
2		 카토포라이트
나트륨질 Na
2		 (Mg,Fe)
3(Al,Fe3+
)
2		 Si
8O
22(OH)
2		 글로코페인-리베카이트 나트륨 클리노각섬석
Na Na
2		 (Mg,Fe)
4(Al,Fe3+
)		 Si
8O
22(OH)
2		 에커마나이트-아르프베드소나이트

기타 종

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정방정계 시리즈

단사정계 시리즈

시리즈

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특정 각섬석 광물은 적어도 높은 온도에서 고용체 시리즈를 형성한다. 이가 철은 대개 각섬석에서 마그네슘을 자유롭게 대체하여 마그네슘이 풍부한 단성분과 철이 풍부한 단성분 사이에 연속적인 고용체 시리즈를 형성한다. 여기에는 마그네슘 함량 30%를 기준으로 경계선을 두는 커밍턴석(마그네슘)에서 그루너라이트(철) 단성분이 포함된다.[18]

또한 알루미늄 함량이 다른 정방정계 각섬석인 직섬석과 게드라이트는 높은 온도에서 연속적인 고용체를 형성한다. 각섬석이 냉각됨에 따라 두 단성분은 이출되어 매우 얇은 층(엽층)을 형성한다.[18]

보통각섬석은 성분이 매우 다양하며 적어도 5개의 고용체 시리즈를 포함한다: 마그네시오보통각섬석-철보통각섬석 (Ca
2[(Mg,Fe)
4Al]Si
7AlO
22(OH)
2), 체르마카이트-철체르마카이트 (Ca
2[(Mg,Fe)
3Al
2]Si
6Al
2O
22(OH)
2), 에데나이트-철에데나이트 (NaCa
2(Mg,Fe)
5Si
7AlO
22(OH)
2), 파가사이트-철파가사이트 (NaCa
2[(Mg,Fe)
4Al]Si
6Al
2O
22(OH)
2) 및 마그네시오해스팅사이트-해스팅사이트 (NaCa
2[(Mg,Fe)
4Fe3+
]Si
6Al
2O
22(OH)
2). 또한 티타늄, 망가니즈 또는 크롬이 일부 양이온을 대체할 수 있으며 산소, 불소 또는 염소가 일부 수산기를 대체할 수 있다. 서로 다른 화학적 유형은 광학적 또는 X선 방법으로도 구별하기가 거의 불가능하며, 전자 미세분석기를 이용한 상세한 화학 분석이 필요하다.[12]

글로코페인에서 리베카이트는 또 다른 고용체 시리즈를 형성하며, 이는 보통각섬석과 아르프베드소나이트 쪽으로도 확장된다.[19]

보통각섬석과 같은 칼슘질 클리노각섬석과 정방정계 각섬석 또는 커밍턴석-그루너라이트 시리즈와 같은 저칼슘 각섬석 사이에는 연속적인 시리즈가 존재하지 않는다. 칼슘 함량이 중간인 조성은 자연계에서 거의 존재하지 않는다.[20] 그러나 높은 온도에서 보통각섬석과 투섬석-녹섬석 사이에는 고용체 시리즈가 존재한다. 낮은 온도에서는 혼합 불연속 영역(miscibility gap)이 존재하며, 그 결과 보통각섬석은 종종 그루너라이트의 이출 엽층을 포함한다.[21]

설명

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화학 성분의 광범위한 변화 때문에 각 멤버는 특성과 일반적인 외관에서 상당한 차이를 보인다.

직섬석(Anthophyllite)은 노르웨이 콩스베르그 및 기타 지역의 운모 결정편암에서 보통각섬석과 함께 갈색의 섬유상 또는 판상 덩어리로 나타난다. 알루미늄이 포함된 관련 종은 게드라이트로 알려져 있으며, 철을 거의 포함하지 않는 진한 녹색의 러시아 변종은 쿠퍼라이트(kupfferite)로 알려져 있다.[13]

보통각섬석(Hornblende)은 많은 화성암의 중요한 구성 성분이다. 또한 현무암의 변성 작용으로 형성된 각섬암의 중요한 구성 성분이기도 하다.[22]

녹섬석(Actinolite)은 단사정계 시리즈의 중요하고 흔한 멤버로, 밝은 녹색 또는 회녹색의 침상 결정이 방사상으로 모인 그룹을 형성한다. 이는 녹색편암의 구성 성분으로 자주 발생한다. 이 이름(고대 그리스어 ἀκτίς, ἀκτῖνος/aktís, aktînos, '광선'과 λίθος/líthos, '돌')은 오래된 독일어 단어 Strahlstein(빛나는 돌)의 번역이다.[13][23]

글로코페인, 크로시돌라이트, 리베카이트 및 아르프베드소나이트는 알칼리 각섬석의 다소 특별한 그룹을 형성한다. 처음 두 개는 파란색 섬유상 광물로, 글로코페인은 청색편암에서, 크로시돌라이트(청석면)는 철광석 층에서 발생하며 둘 다 동력 변성 과정의 결과물이다. 나중 두 개는 진한 녹색 광물로, 네펠린 섬장암 및 포놀라이트와 같이 나트륨이 풍부한 화성암의 원래 구성 성분으로 발생한다.[13][24]

파가사이트는 마그네슘이 풍부한 희귀한 보통각섬석 변종으로[12] 필수적인 나트륨을 포함하며 대개 초고철질 암석에서 발견된다. 예를 들어, 킴벌라이트에 의해 운반된 흔치 않은 맨틀 포획암에서 발생한다. 이는 단단하고 밀도가 높으며 검은색이고 대개 자형이며, 암석기재학적 박편에서 적갈색의 다색성을 띤다.[25]

곱돌

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각섬석은 곱돌로 알려져 있으며, 돌그릇을 만드는데 사용된다. 전북 장수에 곱돌이 생산되어 돌그릇 공장이 있다.[26]

같이 보기

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각주

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  1. ↑ “Amphibole”. 《Dictionary of Geology》. 2013년 1월 21일에 확인함.
  2. ↑ Warr, L.N. (2021). 《IMA-CNMNC approved mineral symbols》. 《Mineralogical Magazine》 85. 291–320쪽. Bibcode:2021MinM...85..291W. doi:10.1180/mgm.2021.43. S2CID 235729616.
  3. ↑ Mindat, Amphibole Supergroup
  4. ↑ Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S. Jr. (1993). 《Manual of mineralogy : (after James D. Dana)》 21판. New York: Wiley. 491쪽. ISBN 047157452X.
  5. ↑ Klein & Hurlbut 1993, 474–475, 478, 491쪽.
  6. ↑ Klein & Hurlbut 1993, 590쪽.
  7. ↑ Nesse, William D. (2000). 《Introduction to mineralogy》. New York: Oxford University Press. 277–279쪽. ISBN 9780195106916.
  8. ↑ Peters, Stefan T. M.; Troll, Valentin R.; Weis, Franz A.; Dallai, Luigi; Chadwick, Jane P.; Schulz, Bernhard (2017년 3월 16일). 《Amphibole megacrysts as a probe into the deep plumbing system of Merapi volcano, Central Java, Indonesia》 (영어). 《Contributions to Mineralogy and Petrology》 172. 16쪽. Bibcode:2017CoMP..172...16P. doi:10.1007/s00410-017-1338-0. hdl:1871.1/e2dbf586-263b-4487-beb6-0ce7f2e1ff80. ISSN 1432-0967. S2CID 132014026.
  9. ↑ Nesse 2000, 279–280쪽.
  10. ↑ Levin, Harold L. (2010). 《The earth through time》 9판. Hoboken, N.J.: J. Wiley. 62쪽. ISBN 978-0470387740.
  11. ↑ Klein & Hurlbut 1993, 496-497쪽.
  12. 1 2 3 Nesse 2000, 285쪽.
  13. 1 2 3 4 본 문서에는 현재 퍼블릭 도메인에 속한 브리태니커 백과사전 제11판의 내용을 기초로 작성된 내용이 포함되어 있습니다.
  14. ↑ US Geological Survey, Asbestos, accessed 20 July 2015.
  15. ↑ Nesse 2000, 242쪽.
  16. ↑ “Health Effects of Asbestos”. 《Agency for Toxic Substances and Disease Registry》. Centers for Disease Control. 2018년 12월 10일. 2020년 11월 6일에 확인함.
  17. 1 2 Nesse 2000, 278쪽.
  18. 1 2 Nesse 2000, 277–290쪽.
  19. ↑ Nesse 2000, 287쪽.
  20. ↑ Nesse 2000, 279쪽.
  21. ↑ Klein & Hurlbut 1993, 496쪽.
  22. ↑ Nesse 2000, 286쪽.
  23. ↑ Klein & Hurlbut 1993, 495–496쪽.
  24. ↑ Nesse 2000, 287–289쪽.
  25. ↑ 〈Pargasite〉 (PDF). 《Handbook of Mineralogy》 (pdf). Mineralogical Society of America. 2012년 12월 17일에 확인함.
  26. ↑ 산업경제 > 특산물정보 및 구입안내 > 공예품 > 장수석기 ::장수군청::
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