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커다란 바위가 점점 작은 덩어리로 쪼개지면 결국 모래가 된다. 모래는 입자가 더 고운 진흙으로 쪼개진다. 작은 장난감 블록을 쌓아 성을 만들고 벽돌로 집을 짓듯, 지각도 여러 가지 암석으로 이루어져 있다. 암석은 광물이라는 작은 알갱이가 모여 만들어진다. 이번 시간에는 광물에 대해 공부해 보자.

암석을 깨뜨리면?

주변에 있는 돌멩이나 자갈, 바위를 자세히 본 적 있는가? 사람의 얼굴이 모두 다른 것처럼 돌멩이의 색깔이나 모양, 성질도 모두 다르다. 어떤 돌멩이는 밝은 색 바탕에 검은 점이 흩뿌려져 있고, 어떤 돌멩이에는 작은구멍이 뚫려 있다. 또 손으로 살짝 누르기만 해도 부서지거나 쪼개지는 돌멩이가 있는가 하면, 망치로 두드려도 잘 깨지지 않는 돌멩이도 있다. 돌멩이의 모양과 성질이 이렇게 다양한 이유는 암석을 이루는 성분인 광물이 서로 다르기 때문이다.
광물의 종류는 매우 다양해서 현재 발견된 것만 3500여 가지에 이른다. 암석을 잘게 부수면 암석을 이루고 있는 광물을 골라 낼 수 있다. 밝은 색을 띠는 암석은 석영이나 장석과 같은 광물을 포함한다. 얇은 판 모양으로 쪼개지는 암석이라면 흑운모로 만들어져 있다. 손톱으로 긁었을 때 쉽게 긁힌다면 그 암석은 석고나 활석 같은 무른 광물로 이루어져 있을 것이다.

조암광물과 8대 원소

수천 가지의 광물 가운데 석영, 장석, 흑운모, 각섬석, 휘석, 감람석 등 여섯 가지 광물이 지각의 80% 이상을 차지한다. 이들을 조암광물이라고 한다. 또 광물은 대부분 한 가지 이상의 원소가 모여 만들어진다. 원소는 더 이상 분해되지 않는 순수한 물질이다. 지각의 대부분을 이루는 중요 원소는 여덟 개다. 이를 지각을 구성하는 8대 원소라고 한다. 세계 여러 지역의 암석을 채취하여 분석한 결과 지각 속에 가장 많이 들어 있는 원소는 산소와 규소였다. 그 다음으로는 알루미늄, 철, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘의 순으로 들어 있다. 각각의 원소는 광물의 성질을 결정한다.

광물은 어떻게 나눌까?

광물은 고유한 성질을 가진다. 색이나 단단한 정도, 쪼개짐, 결정의 모양, 조흔판에 그었을
때 나오는 색 등 다양한 특성에 따라 광물을 구분할 수 있다. 다음 광물들을 각자의 기준으로
나눠 보자.
 
모스 굳기계

독일의 광물학자 모스는 광물 가운데 비교적 흔히 볼 수 있는 열 가지 광물을 골라 상대적인 굳기를 비교하여 등급을 매겼다. 이를 모스 굳기계라고 한다. 활석이 굳기 1로 가장 무르고 금강석이 굳기 10으로 가장 단단하다. 어떤 광물의 굳기를 알고 싶다면 모스 굳기계에 나와 있는 광물과 문질러 보면 된다. 만일 석영에는 긁히지 않는데 황옥에는 긁힌다면 이 광물의 굳기는 7.5 정도로 보면 된다.

기준 하나 : 색

밝은 색과 어두운 색으로 광물을 나눠 보자. 석영과 장석은 밝은 색이고 흑운모, 각섬석, 휘석, 감람석은 어두운 색이다. 철과 마그네슘이 많이 포함된 광물은 색이 어두워지고, 무게도 무거워진다.

기준둘 : 결정 모양

광물이 외부의 열이나 압력을 받지 않으면 규칙적인 겉모양을 갖게 되는데 이를 결정형이라고 한다. 석영은 육각기둥 모양, 장석은 두꺼운 판 모양, 흑운모는 얇은 판 모양이다.

기준 셋 : 조흔색

광물 본래의 색이 아닌 광물 가루의 색을 조흔색이라고 한다. 눈으로 보기에는 같은 색의 광물이라도 초벌구이 자기판(조흔판)에 긁어보면 다른 색을 갖는 광물이 있다. 금과 황철석은 둘 다 노란색이지만 광물 가루의 색은 서로 다르다. 금의 조흔색은 원래의 색과 같은 노란색이지만 황철석은 검정색이다.

기준 넷 : 쪼개짐과 깨짐

광물에 힘을 주었을 때 흑운모는 얇은 판 모양으로, 장석은 두꺼운 판 모양으로 쪼개진다. 감람석을 망치로 두드려 보면 일정한 모양 없이 깨지고 석영은 뾰족하게 깨진다.

기준 다섯 : 단단함

여섯 가지 조암광물 중 어느 것이 가장 단단할까? 두 광물을 서로 긁어 보았을 때 긁히는 쪽이 더 무른 광물이다. 흑운모가 가장 무르고 그 다음으로 각섬석, 휘석, 장석, 감람석, 석영의 순서로 단단해진다
  
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어떤 광물을 이용했을까?

우리 주변에서 볼 수 있는 다양한 물건에 어떤 광물이 사용되었는지 알아보자.

흑연

연필심의 재료는 흑연이다. 탄소로 이루어진 흑연은 불투명하며 무르다. 전기가 잘 통해서 전극으로 사용되기도 한다.

금강석

금강석은 다이아몬드라고도 한다. 흑연과 마찬가지로 탄소로 이루어진 광물이지만, 생성될 때 주위 온도와 압력이 높으면 다이아몬드가 된다. 모스 굳기계에서 가장 단단한 광물이다.

강옥

슈퍼마켓에서 물건 값을 계산하기 위해 사용하는 바코드 스캐너의 표면은 흠집이 나지 않도록 단단한 강옥으로 코팅되어 있다.

석영

각종 유리제품이나 반도체의 원료가 되는 광물은 석영이다. 산소와 규소로 이루어져 있다. 석영 가운데 결정이 잘 발달한 것을 수정이라 부른다.

장석

장석이 비바람에 잘게 부서지면 도자기의 재료가 되는 고령토로 변한다. 장석이 밝은 색을 띠기 때문에 고령토도 흰색이나 회색이며 불에 구워도 흰색이다.
 

살아 있는 실험실

진짜 다이아몬드를 찾아라!

찌는 듯한 더위에도 결코 버버리코트를 벗지 않는 탐정 깨순이에게 어느 날 굉장한 사건 의뢰가 들어왔다. 의뢰인은 바로 에스메랄다. 얼마전 세상을 떠난 할아버지로부터 값비싼 다이아몬드를 상속받은 행운의 주인공이다. 아침부터 다급한 발걸음으로 탐정 사무소를 찾은 그녀의 얼굴은 창백하게 질려 있었다.

“다…, 다이아몬드를 찾아 주세요.”
탐정 깨순이는 에스메랄다와 함께 그녀의 저택으로 향했다.
“아침에 하녀가 제 방을 청소하다가 그만 보석함을 바닥에 떨어뜨렸어요. 할아버지께 받은 다이아몬드가 다른 보석들과 섞여 버렸다고요. 뭐가 다이아몬드인지 제 눈에는 구별이안돼서….”

예리한 눈으로 바닥에 쏟아져 있는 보석 조각들을 살피던 깨순이는 자신 있게 말했다.
“이 광물은 분홍색을 띠고 편평한 면으로 쪼개진 걸로 보아 장석이군. 저건 유리처럼 투명하고 육각기둥 모양의 결정을 갖잖아. 분명 석영으로 이루어진 수정일 거야. 이걸 봐! 붉은빛이 찬란한 루비군. 루비는 단단한 강옥으로 만들어지지. 그렇다면….”
에스메랄다의 얼굴이 갑자기 환해졌다. 의기소침해져 있던 하녀도 비로소 안도의 한숨을 내쉬었다. 깨순이는 어떻게 진짜 다이아몬드를 찾아 낸 걸까?

다른 보석들이 아깝긴 하지만 서로 긁어 보며 굳기를 비교해 보았지. 강옥은 모스 굳기계에서 굳기 9인 광물이지만 금강석보다는 무르지. 따라서 루비로 문질러도 긁히지 않는 광물이 바로 내가 찾는 다이아몬드였어.