중1: 지권의 변화

개요

지구는 다른 행성과 무엇이 다른가요? '지구'는 대기를 가지고 있고, 물과 생명이 존재한다는 점에서 다른 행성과 다릅니다. '지권'이란 '지구'의 딱딱한 부분을 이야기합니다. '지권'은 지구의 '계(System, 또는 Sphere 권역)'중 하나입니다.
이 단원은 지권과 지각(돌)이 어디서 왔는지 알아봅니다.

지구계(Earth System Science; ESS)의 분류 지구계(Earth system science; ESS)의 분류 : 네셔널지오그라피
이름	설명
지권(geosphere)	pedosphere(토양권) + Lithosphere(암석권)으로이루어진 딱딱한 부분
수권(hydrosphere)	바다영역
대기권(atmosphere)	또는 기권. 지권, 수권위 공기 영역
생물권(biosphere)	모든 생물
자기권(megnetoshere) 대기권을 4권역(대류권, 성층권, 중간권, 열권)으로 구분하거나, 외기권까지 포함하여 5권역으로 구분하기도 합니다. 외기권이 대기권에 포함된다면, 자기권과 중첩될 수 있습니다. 권역은 어디까지나 연구의 편의를 위한 구분이기 때문에, 꼭 어떻게 해야한다는 강제사항은 없습니다. 다만, 소통의 혼선을 가져오는 일은 없어야 할 것입니다. 외기권: How Cold Is The Exosphere?, worldatlas.com	대기권 위, 대기는 희박하지만 중력, 자기력이 의미있게 작용하는 영역(모호)
빙하권(cryosphere)	남극

본문

지권의 구성

북극부터 적도 "Korea_(orthographic_projection).svg", wikimedia.org, zero 1.0 deed
/2차 수정: 2024, @iseohyun.com

지구의 반지름 6400km이 된 사연은, 우연이라기보다 그렇게 정했기 때문입니다. 1790년대 프랑스에서 지구반지름을 10,000km로 정의하였습니다. STRUVE GEODETIC ARC (p40), 세계 문화유산, 에 기록된 내용을 바탕으로 추정해보자면..
10,000km의 사연 : 국제도량형협회(BIPM)에서 최초 제정 및 관리 중

$$ 반지름 : 둘레 = 1cm : 3.14cm = 6,400km : 40,000km $$

지구가 얼마나 깊은지는 알지만, 아직까지 지구의 내부를 들어가 본 사람은 아무도 없습니다. 가장 깊은 동굴도 기껏 해봐야 2km 남짓이고, 석유시추의 경우 약 6km 정도입니다. 역사적으로 가장 깊게 굴착한 기록은 러시아가 콜라반도(북유럽부근)에서 1970년부터 22년 동안 시추해서 12,262m까지 성공했습니다. 러시아, Kola 슈퍼딥 시추공 러시아 슈퍼딥 시추공: 이미지 출처 - The world’s deepest hole: This incredible animation shows how Russian scientists drilled the 7.5-mile deep hole that is deeper than the deepest ocean (Kola_Superdeep_Borehole, wikipedia.org) 하지만 온도와 압력이 너무 높아 장비고장과 화재 등으로 중단했습니다. 현재, 미국과 중국이 도전 중에 있습니다. 지구 내부로 들어갈수록 온도가 높아지는 이유는 압력 때문입니다. 지구의 내부는 다음과 같은 방법으로 고체와 액체로 이루어졌음을 추정하고 있습니다.

※ 시추: 지하자원을 탐사하거나 지층의 구조나 상태를 조사하기 위해 땅속 깊이 구멍을 파는 일(표준국어대사전)

지진파 연구(seismic imaging techniques; 지진파 영상 기술) ⓛ

지진의 전달 속도, 굴절방향, 세기를 비교분석
이미지 출처: 에듀넷, File:"지구_내부로_전달되는_지진파.jpg"
자기장 연구(magnetometry analysis)
위성을 통한 중력 연구(gravity measurements)

위 방법으로 인해 현재까지 밝혀진 바는 아래와 같습니다.

지구 내부의 구조 "Earth_poster.svg", @Kelvinsong CC BY-SA 3.0
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지구의 내부
구분	깊이(km)	상태	밀도(g/cm3)	온도	경계
지각(crust)	0 ~ 50	고체	2.7 ~ 3.0	15 ~ 800	모호면
맨틀(mantle)	50 ~ 2900	고체	3.3 ~ 5.5	1000 ~ 2000	구텐베르크면
외핵(outer core)	2900 ~ 5100	액체	9.9 ~ 12.5	5000 ~ 6900	레만면
내핵(inner core)	5100 ~ 6400	고체	12.6 ~ 13.0	3500 ~ 4500

지구 깊이에 따른 온도변화 "Geothermal_gradient.png", wikimedia.org (K.Panchuk(2018) CC BY 4.0)

지각의 구분

대륙과 해양지각 Earth-cutaway-schematic-numbered.svg" @Nefronus, public domain
/2차 수정: 2024, @iseohyun.com

이제, 우리의 관심을 지권에서 지각으로 옮겨봅시다. 지각은 맨틀부가 외부에 노출되어 굳어진 지구의 껍질입니다. 지각은 배나 얼음이 물 위에 떠 있는 것과 마찬가지로, 낮은 밀도로 인해 맨틀 위에 떠 있습니다. 이러한 성질은 대륙지각이 더 두껍게 형성된 이유를 설명해 줍니다. 지각이 멘틀과 구분되는 점을 모호로비치치 불연속면 (약칭: 모호면, Moho discontinuity) 이라고 합니다. 이 면은 멘틀에서 지진파의 속도가 비약적으로 빨라진다는 것이 관측되면서 발견되었습니다. (*밀도가 높은 물질에서 지진파의 속도가 빨라집니다.)

모호면 "Subduction-en.svg" @KDS4444, 2016. CC BY-SA 4.0
2차 수정: 2024, iseohyun.com Earth-cutaway-schematic-numbered.svg" @Nefronus, public domain
/2차 수정: 2024, @iseohyun.com

판 구조론(plate tectonics), 대륙이동설

베게너의 그림 "Alfred_Wegener_Die_Entstehung_der_Kontinente_und_Ozeane_1929.jpg", wikimedia.org, public domain

판 구조론은 다음 증거를 기반으로 대륙이 맨틀 위를 떠다니며 이동한다는 것이 현재의 정설입니다.

빙하의 흔적
해안선의 일치
산맥 분포
화석 분포

암석권(lithosphere), 판(plate) = 지각 + 상부맨틀을 의미합니다. 즉, 판 이동은 단순히 지각뿐만 아니라, 맨틀의 상부를 포함하여 같이 이동한다는 것입니다. 판의 경계는 지진대와 화산대를 근거로 나누고 있습니다.

판의 이동을 역 추적해 보면, 고생대 페름기에 모든 육지가 하나의 대륙이었을 것이라는 추측을 하게 됩니다. 베게너는 이 대륙의 이름을 판게아(Pangaea, 모든 대륙(그리스어))라고 불렀습니다. 알프레드 베게너(Alfred Wegener)
최초 판 이동을 주장하였습니다. 최초 그의 이론적 미숙함(예: 250cm/year로 이동한다고 주장했지만, 유럽, 아프리카 분리속도는 대략 2.5cm/year)으로 인해 저항이 있었던 것은 사실이지만, 북미에서 받아들여지는데 오래걸렸을 뿐 널리 거부당했던 것은 아니었다고 합니다. 판 이동설의 반응: https://en.wikipedia.org/wiki/Alfred_Wegener#Reactions

판 경계 File:Plates tect2 ko.svg", translated by Younhun Lee. Original by USGS, wikipedia.org
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암석의 생성과 구분

마그마(Magma)의 생성과 소멸

일반적으로 암석은 1000도가 넘어가면 액체가 됩니다. 따라서 멘틀의 상부나 지각의 하부에서 다음과 같은 조건에 의해 액체가 됩니다.

온도 상승
기압 저하
물 공급

마그마는 왜 분출될까요? 마그마의 밀도는 2.5~3.0g/cm3로 지각보다도 낮습니다. 따라서 마그마는 지표면으로 분출되려는 부력을 갖게 됩니다.

암석의 분류

암석은 마그마로부터 완전히 재구성된 화성암(igneous;불 속성의), 마그마 근처에서 온도의 영향을 받아 변하는 변성암(metamorphic; 변형된), 적당히 부서졌다가 쌓인 후(퇴적), 압력에 의해 형성된 퇴적암(sedimentary; 앙금의)으로 분류합니다.

화성암은 다시, '무엇이 녹았는가' 또는 '어디서 식었는가'에 따라 다릅니다. 분출이 되지 못하고 내부에서 서서히 식으면 심성암(Igneous intrusion; 침범), 화산에 의해 분출되어 밖에서 빠르게 식으며 생성되는 화산암(volcanic; 화산의)으로 구분됩니다. 이 둘은 모두 불로 만들어졌다는 의미에서 이라고 합니다.

지표면에 노출되면 풍화작용에 의해 잘게 부서집니다. 이때는 '무엇이 쌓였는지'에 따라, '얼마나 부서졌는지'에 따라 구분합니다. 부서진 조각이 압력에 의해서 다시 돌이 될 수도 있습니다. 자갈의 함량이 높으면 역암(Conglomerate; 잡다한 집합체), 모래의 비중이 높으면 사암(Sandstone; 모래돌), 입자가 작은 진흙이 모이면 이암(Mudstone; 진흙돌)이라고 합니다. 셰일(shale; ⓛ 이 용어는 1920년에 와서야 처음 등장합니다.
Albert H. Fay (1920) "Slate" in A Glossary of the Mining and Mineral Industry, United States Bureau of Mines. p. 622. )은 이암의 종류로 굉장히 무르고, 검은 속성을 가지고 있습니다. 이렇게 생성된 암석을 퇴적암이라고 합니다. 퇴적암은 퇴적되는 과정에 의해 층리가 발견되는 것이 특징입니다.

암석의 구분 환경지질연구정보센터 : 쉽게 풀어보는 지질학 (암석의 분류)
명칭	세부구분	종류	원인
화성암 (마그마가 식어서)	식은 속도에 따라	심성암	천천히 냉각(알갱이가 크다: 조립질)
		반심성암	-
		화산암	빠르게 냉각(알갱이가 작다: 세립질) ⓛ 어디서 식었는지보다 식는 속도가 중요. 지하에서 생성되는 화산암도 있다.
	SiO2함량에 따라	유색	색흑운모, 감섬석, 휘석, 감람석 - 고온광물, Ca. Mg, Fe 풍부
		무색	사장석, 정장석, 석영 - 저온 광물, Na, K, Si 풍부
		유색	염기성← 52% ― 중성 ― 66% → 산성 : 무색
퇴적암 (퇴적물이 침전)	쇄설성 퇴적암 (물리적 갈림)	역암	자갈이 30%이상 + 모래 + 점토
		사암	주로 모래로 구성 (퇴적암의 약 25%)
		이암	주로 점토로 구성 (흔함, 퇴적암의 약 55%)
	화학적 퇴적암 (용액의 광물질 침전)	석회암(CaCO3)	얕은 바다의 수온 상승
		암염(NaCl)	배수강이 없는 호수나 대양까지 좁고 먼 바다물 증발
		석고(CaSO4 2H2O)	물이 증발하면서 생성
		쳐어트	심해저에 규질물질이 침전 or 석회암의 규질물질이 집중
	유기적 퇴적암 (생물의 잔해물)	석회암	해조류, 산호의 침전
		규조토	돌말류(규조류)의 유해로부터 생성
		석탄	셀룰로스, 리그닌을 주성분으로 한 수목으로부터
변성암 (고온에 접촉해서)	점판암(슬레이트)→천매암→편암→편마암		온도, 압력에 따라 광물의 크기 증가

※ 지질학: 지구의 구성물질, 형성 과정, 과거 살았던 생물을 연구하는 학문

모래의 기준 ISO 14688, 4p(4.2 Particle size) : https://cdn.standards.iteh.ai/samples/25260/d7c2a9901c924564878b6ef3ab2b4ca4/ISO-14688-1-2002.pdf
기호	이름	기준			비고
	큰 돌	ISO 14688	cobble	63 ~ 200 mm
			boulder	200 ~ 630 mm
			large boulder	630 ~ mm
G	자갈(gravel)	US	granular	2 ~ 4 mm
		US	pebble	4 ~ 64 mm
		ISO 14688	fine	2 ~ 6.3 mm
			medium	6.3 ~ 20 mm
			coarse	20 ~ 63 mm
S	모래(sand)	지질학		0.0625 ~ 2 mm	0.0625 = 1/16
		ISO 14688	fine	0.063 ~ 0.2 mm
			medium	0.2 ~ 0.63 mm
			coarse	0.63 ~ 2 mm
M	실트(silt)	지질학		0.004 ~ 0.0625mm	0.004 := 0.003906 = 1/256
		ISO 14688	fine	0.002 ~ 0.0063mm
			medium	0.0063 ~ 0.02 mm
			coarse	0.02 ~ 0.063 mm
		ASTM		0.005 ~ 0.074 mm	American Standard of Testing Materials
		USDA		0.002 ~ 0.05 mm	United States Department of Agriculture
		ISSS		0.002 ~ 0.02 mm	International Society of Soil Science
C	점토(clay)	ISO 14688		~ 0.002 mm
		퇴적학		~ 0.004 mm	4 ~ 5um
		colloid chemists		~ 0.001 mm	Guggenheim & Martin 1995, pp. 255–256.

돌 크기 비교 "stone_size:.svg", 2024, @iseohyun.com, CC-BY 4.0

암석학(Petrology)

암석의 종류 ⓛ
사진은 단지 참고용입니다. 한국 연예인의 사진을 외우고, 친구의 얼굴은 한국인이 아니라고 비판하지 마십시오. 공통의 특징은 있지만, 보여지는 것에는 한계가 있습니다.

암석의 종류는 엄청나게 많습니다. 리스트는 교과서에 등장하는 암석의 종류만 나열했습니다. 그 중 강조는 실생활에서 인테리어나 신문기사 등을 읽을 때, 자주등장하는 최소한의 단어를 강조하였습니다.
분류	소분류	암석명	설명
화성암 전통 석재 건축의 80.4%를 차지한다. 출처: 전통건축수리기술진흥재단 > 전통건축 > 전통재료 > 석재 전통건축수리기술진흥재단 > 전통건축 > 전통재료 > 석재 https://www.kofta.org/architecture/Material/traditionstone.jsp	심성암	화강암(Granite)	밝다. 단단하다. SiO2 63%↑. 한반도에 흔하다ⓛ 이미지 출처: 1. 위키피디아, 화강암 2: 경주문화관광, 경주 석굴암 석굴 (from. 문화재청) 국가 지도집 2권: 한반도 주요 암석 분포 https://nationalatlas.ngii.go.kr/pages/page_112.php
		섬록암(Diorite)	화강암-반려암의 경계 ⓛ 이미지: 위키피디아, 섬록암
		반려암(Gabbro)	어둡다. 현무암과 동일한 성분 ⓛ 이미지: 위키피디아(영문), 반려암
	화산암	유문암(Rhyolite)	밝다. 화강암과 조성이 같다ⓛ 이미지 출처: 위키피디아, 유문암
		안산암(Andesite)	섬록암과 조성이 같다. Andesite(안데스 산), 내구성/내화성↑, 구조/바닥재 ⓛ 이미지 출처: Rock Identifier > 안산암 Photo By James St. John , used under CC-BY-2.0 /Cropped and compressed from original
		현무암(Basalt)	어둡다(Fe, Mg성분), 다공질, 제주도에 흔하다(돌하르방, 돌담) ⓛ 이미지 출처1: 위키피디아(영문), 현무암, "VesicularBasalt1.jpg", public domain 출처2: 제특별자치도 > 공공저작물 > 자료실 > 제주의문화재 > 제주 삼양동 유적(첨부7)
퇴적암		역암(Conglomerate)	자갈 알갱이가 보인다 ⓛ 이미지 출처: 위키피디아(영문), "Lehigh conglom.jpg" Public Domain
		사암(Sandstone)	모래 알갱이가 보인다. 이암 다음으로 흔하다. ⓛ 이미지 출처: 위키피디아(에스파냐), "Arenisca.jpg" Sarranpa CC BY-SA 4.0
		이암(Mudstone)	입자가 작고, 층리가 보인다. 흔하다. ⓛ 이미지 출처: 위키피디아, "ShaleUSGOV.jpg" Public Domain
		석회암(Limestone)	석회(시멘트의 주원료)로 사용, 무르다 > 가공이 쉽다. 내장재(인테리어) ⓛ 이미지 출처1: 위키피디아(영문), 석회암, "Chalk ("Upper Chalk" Formation, Upper Cretaceous; White Cliffs of Dover, England, southern Britain).jpg" CC BY 2.0 출처2: 위키피디아, 석회암 동굴, "Naracoorte-cave.jpg" Kevin CC BY-SA 3.0
변성암		대리암(marble)	석회암, 백운암의 변성암. 건설, 조각, 도예용 ⓛ 이미지 출처: 1: 위키피디아, "MarbleUSGOV.jpg" Public Domain 2: 위키피디아(영문), "Lincoln statue, Lincoln Memorial.jpg" Public Domain
		규암(Quartzite)	사암의 변형 ⓛ 이미지 출처: 위키피디아(영문), "Sample of Quartzite.JPG", Manishwiki15, CC BY-SA 3.0
		편마암(Gneiss)	화강암에서 (화강 편마암, 정편마암), 퇴적암에서 (준편마암) 성분에 따라 ⓛ 사진 출처: 위키피디아, 편마암. "Gneiss.jpg", Siim Sepp, CC BY-SA 3.0
		점판암(Slate)	셰일(점토)의 변형, 슬레이트 석판, 벼룻돌 등 ⓛ
		편암(Schist)	이암에서, 또는 응회암(화성암)아서 변형 ⓛ 이미지 출처: 위키피디아(영문), 편암. Michael C. Rygel, "Schist detail.jpg", CC BY-SA 3.0
		각섬암(Amphibolite)	각섬석의 변형 ⓛ Karelj, "Amphibolite Geopark Prague 2014 1.jpg" CC BY-SA 3.0

광물의 종류

암석은 더 작은 단위인 광물로 이루어져 있습니다. 앞서 살펴봤듯이 암석은 주로 ○○암(-ite, -rock) 이라고 부릅니다(기존에 사용하던 단어는 그대로 사용됩니다). 광석은 주로 ○○석으로 부릅니다. 단어의 사전적 정의를 살펴보면 다음과 같습니다.

용어
용어	출처	뜻
암석	지질자원연구원(re.kr)	고체 상태의 광물입자의 집합체이거나, 광물·변질된 유기물 및 이들의 조합으로 이루어진 자연산 고체로서 쉽게 말하면 견고한 돌이나 바위
Rock	Wikipedia.org	any naturally occurring solid mass or aggregate of minerals or mineraloid(준광물,-oid:닮은) matter.
광물	지질자원연구원(re.kr)	자연에서 산출되는 무기물로서 일정한 화학 조성(구조)과 물리적 성질을 갖는 고체.
Mineral (미네랄)	Wikipedia.org	a solid substance with a fairly well-defined chemical composition and a specific crystal structure that occurs naturally in pure form.
광석	표준대국어사전, 나무위키	경제적으로 가치가 있는 (채광할 수 있는) 광물, 또는 그것을 함유하는 암석(집합체).
Ore	wikipedia, Britannica, American Geological Institute	natural rock or sediment(퇴적물) that contains one or more valuable minerals concentrated above background levels, typically containing metals, that can be mined, treated and sold at a profit.
돌	표준대국어사전	흙 따위가 굳어서 된 광물질의 단단한 덩어리. 바위보다는 작고 모래보다는 큰 것을 이른다.(순우리말)
Stone	Merriam-Webster	a hard substance that comes from the ground and is used for building, carving, etc.
바위	표준대국어사전	부피가 매우 큰 돌
Boulder	wikipedia, American Geological Institute	a rock fragment with size greater than 25.6 centimetres (10.1 in) in diameter.

이를 토대로 작성해 보면 다음과 같습니다. 아래 예시와 같이 광물의 정의는 조성이 일정한가에 관심이 있으므로 크기와는 연관이 없고, 충분히 크면 돌이나 바위로 부를 수도 있습니다.

암석의 구성
암석의 구성
원자(Atom) (118개) 원자는 알갱이, 원소는 원자의 종류(이름)입니다. 국제 화학 연합(IUPAC)에서 원소의 발견유무를 관리합니다. IUPAC(국제순수·응용화학연합) > 'What we do' > Periodic table of elements	>	분자(Molecule)	>	광물(Mineral) (6031개) 2024년 3월 현재 IMA(국제 광물학 협회)에 등재된 광물의 갯수는 6031개입니다. IMA는 International Mineralogical Association(광물 협회))외에도, institute of management accountants(회계 관리 협회)도 있으니 주의 IMA(국제광물협회: List of Minerals) 링크를 타고 가면 최신 리스트로 업데이트됩니다.	>	암석(Rock) = Stone
	>	분자(Molecule)	>		>	돌	바위(Boulder)
규소(Si)	>	산화규소(SiO2)	>	석영	>	화강암(석영+정장석+사장석...)
탄소(C)	>	8면체구조ⓛ 이미지 출처: "위키피디아, 공유 결정", Anton, CC BY-SA 3.0	>	금강석(다이아몬드)
				광석(Ore) Mining(채굴 -> Ore(광석)) > Crushing(파쇄) > Separation(분리) > Smelting(제련) > Casting(주조-> ingots(주괴)) > Fabrication(제작-> sheets, bars))

지각에는 너무 많은 종류의 광물이 있기 때문에 이를 다 다루는 데는 한계가 있습니다. 아래는 미국지질협회(USGS)가 제공하는 원소의 비중으로 산소(O)와 규소(Si)가 압도적인 비중을 차지합니다.

지각에 존재하는 원소의 비율 File:Elemental abundances.svg", Gordon B. Haxel, Sara Boore, and Susan Mayfield from USGS(미국지질협회), Public Domain
/2차 수정: 2024, @iseohyun.com

따라서, 조암(암석을 조성하는) 원소의 많은 부분은 규산(SiO(규소-산소))광물이 차지합니다. 규산염 광물이 90% 이상 차지하고 있을 것으로 추산하고 있습니다. ⓛ 조암광물이라는 말은 언듯 이상하게 들립니다. 왜냐하면, 광물을 앞서 '암석을 이루는 물질'이라고 정의했고, 조암은 '암석을 이루는'이라는 뜻을 가지고 있기 때문입니다. 합쳐보면, '암석을 이루는 암석을 이루는 물질'이 됩니다. 주요 물질이라고 정의하기에도 '주요'라는 단어는 전혀 객관적이지 않습니다. 단, 원소의 경우 다릅니다. 모든 원소가 암석을 만들지는 않습니다. 금속을 이루거나, 유기물을 이룰 수 있습니다. (조암광물은 위키에서 한국어만 지원하고 있습니다.) 교육과정에 등장하는 광물은 다음과 같습니다. 자세한 내용은 국제지질학회(IMA)의 DB를 참고하십시오. 광물 DB(@IMA)https://rruff.info/ima/ 차트(붉은 계열: 규산염 광물) 중1과학 35p. 그림15 지각을 이루는 조암 광물의 비율(부피비) 중1과학 35p. 그림15 지각을 이루는 조암 광물의 비율(부피비)

광물의 종류
광물명	특징	성분	기타	굳기
활석(Talc)	마그네슘을 포함한 규산염 광물	$H_2Mg_3(SiO_3)_4$ 혹은 $Mg_3Si_4O_{10}(OH)_2$	700~900 -> 각섬석, 1,000~1,200 -> 휘석, 1,250~1,350-> 단사휘석, 석영 온도에 따라 광물이 변형될 수 있다는 것을 보여줍니다. 한국민족문화대백과사전 : 활석 (滑石)	1
석고(Gypsum)	황산 칼슘을 주성분으로 하는 매우 부드러운 황산염 광물	$CaSO_4$	깁스 붕대, 모형제작, 석고벽, 분필 등에 사용	2
방해석(Calcite)	탄산염 광물, 석회암, 대리석의 주성분	$CaCO_3$	모래(2번째로 많은), 복굴절 특징 ⓛ 이미지 출처 : "Calcite.jpg", ?, 위키피디아(복굴절), Public Domain	3
형석(Fluorite)	할로젠 광물, 유리빛이 나는 광물	$CaF$	형광 현상(이름 유래)	4
인회석(Apatite)	인산염 광물	$Ca_5(PO_4)_3(OH, F, Cl)$	치아의 에나멜질 주성분, 뼈에 포함	5
정장석(Orthoclase)	알칼리성 장석, 규산염 광물	$KAlSi_3O_8$	장석(feldspar):지각의 51%	6
석영(Quartz)	육방정계의 규산염 광물	$SO_2$	장석다음으로 풍부, 모래의 대다수, 별명:수정 ⓛ 이미지 출처: "Quartz, Tibet.jpg", JJ Harrison, jjharrison.com.au, CC BY-SA 2.5	7
황옥(Topaz)	알루미늄과 불소의 규산염광물	$Al_2SiO_4(F,OH)_2$	보석: 자연상태 무색, 노란색 외 다양한 색	8
강옥(Corundum)	산화 광물	$Al_2O_3$	루비(적색), 사파이어(파란색, 노란색 등)	9
금강석(Diamond)	탄소 동소체	$C$	무색, 노랑, 파랑, 초록, 빨강 등	10
장석(Feldspar)	망상 이산화규소(SiO2)	$(K, Na, Ca)AlSi_3O_8$	K = 정장석(단사정계) Na:Ca = 사장석 K = 미사정석(삼사정계)	6~6.5
휘석(Pyroxene)	단사슬 규산염 광물 통칭	$(SiO_3)^{-2}$ 또는 $(Si_2O_6)^{-4}$를 단위	사슬형 통칭, 상부멘틀의 주요 구성	.
감람석(Olivine)	독립사면체 규산염 광물	$(Mg^{2+},Fe^{2+})_2SiO_4$	황록색(조흔색:흰색) 상부멘틀의 주요 구성	7
각섬석(Amphibole)	복사슬 규산염 광물 그룹(바늘모양 결정)	$Si_8O_{22}^{-1}$을 기본 단위	어원: 모호함(그리스어) 변종이 많은 슈퍼그룹	.
운모(Mica)	판상 규산염 광물 그룹	$AB_{2–3}(X, Si)_4O_{10}(O, F, OH)_2$	극도로 얇은 탄성판으로 분해, 페인트, 충전재 등	2.5-4
황장석(melilite)	복사면체 규산염 광물	$(Ca,Na)_2(Al,Mg,Fe^{2+})$$[(Al,Si)SiO_7]$	노란색, 녹갈색	5~5.5
녹주석(Beryl)	환상 규산염 광물	$Be_3Al_2Si_6O_{18}$	보석(별명): 아쿠아마린, 에메랄드, 산타마리아, 헤리오도르..	7.5
자철석(Magnetite)	산화 광물	$Fe^{2+}Fe^{3+}_2O_4$	자성을 띈다	6~6.5

겉보기 색, 알갱이 색

겉보기 색은 암석 내 불순물(소량의 첨가물)로 인해 바뀔 수 있습니다. 광물의 알갱이 색을 확인하려면(조흔색), 직접 부수거나 조흔판에 긁어서 사용할 수 있습니다. 조흔판은 유약을 칠하지 않은 도자기 타일입니다. 저렴하고 제작이 쉽습니다. 확인하려는 광물에 맞추어 검은색이나 흰색으로 제작할 수 있습니다. 하지만 조흔판은 모스(Mohs) 굳기경도 7로 이보다 경도가 높은 광물은 긁어서 조흔색을 볼 수 없습니다.

경도 vs 강도

경도(hardness)는 풍화에 얼마나 견딜 수 있는지를 의미합니다. 강도(strength)와는 다릅니다.

물체의 강함
구분	항목	설명
경도 (Hardness) = 굳기	누르거나 긁음으로 인해 해당 부위가 변형되지 않는 저항성
	스크레치 경도(Scratch)	표면을 딱딱한 물질로 만든 테스터기로 끌어당겨 측정, 예: Mohs(모스)
	압흔 경도(Indentation)	표면을 날카로운 물질로 일정 하중으로 눌러서 측정, 예: Rockwell, Vickers, Shore, Brinell
	반동 경도(Rebound)	고정된 높이에서 표면에 다이아몬드 팁 해머를 낙하하여 반동높이를 측정, 예: Leeb, Bennett
강도 (Strength)	힘(응력, Stress)을 받았을 때, 버티는 힘(또는 변형률(Strain))
	압축 강도(Compressive)	크기를 줄이기 방향으로 힘을 받았을 때, 파괴되지 않고 뭉쳐있는 힘
	인장 강도(Tensile)	잡아당기는 방향으로 힘을 받았을 때, 파괴되지 않고 뭉쳐있는 힘
	전단 강도(Shear)	뒤틀리는 방향으로 힘을 받았을 때, 파괴되지 않고 뭉쳐있는 힘
	휨 강도(Flexural)	양 끝이 고정된 상태에서 중간 부분이 눌리는 힘을 받았을 때, 파괴되지 않고 뭉쳐있는 힘

모스(mohs)굳기계의 경우 상대적 강함이기 때문에 절대적 수치와는 차이가 있습니다 모스경도 스케일(아카이브): Mineral Hardness and Hardness Scales 2008-10-17 at the Wayback Machine. Inland Lapidary . 모스굳기계는 흔한 광물과의 관계를 직관적으로 알아내는 데 유용합니다. 다만 7 이상의 강도를 갖는 광물은 보석류의 광물과 소모적인 테스트를 해야 합니다. 모조품으로 알아내더라도 정확도가 떨어지고 정확한 값을 얻는 것이 번거롭습니다.

모스 강도 비교 "moth.svg", 2024, @iseohyun.com, CC-BY 4.0

토양의 생성

기반암이 지표에 노출되면 기계적 풍화(물, 바람, 식물 등)과 화학적 풍화(물, 산소, 이산화탄소 등)로 인해 잘게 부서지며 '모질물(자갈, 모래, 점토)'이 됩니다.
모질물에 식물이 생육하면서 부식물이 주입되고 흙이 형성됩니다.
※ 풍화된 광석과 광물에 유기물(생물, 생물의 사체, 배설물..)이 혼합되면 흙이 됩니다.
표토(표면의 토양)의 물질이 아래로 운반되면서 심토가 생성됩니다(유기질은 적게 운반됩니다).

지각의 구분
구분	정의	특성
표토(Topsoil, A horizon)	흙의 윗부분	유기물의 축적이 가장 많은 층
심토(Subsoil, B horizon)	흙의 아랫부분	유기물은 적지만, 점토 광물이 축적되는 층
모질물(Parent material, C horizon)	기반암이 풍화되어 만들어진, 유기물 축적 이전의 층	토양(포토+심토)가 생성되면 풍화가 일어나지 않음
기반암(bedrock, R)	겉흙의 아래 놓여있는 굳은 암석	고층빌딩, 아파트의 지지기반이 됨

토양의 생성과정 "soil.svg", iseohyun.com, CC BY-SA 4.0
wind, rain @Esther Moreno, Universil (CC0 1.0) public Domain Dedication
tree @ILzolende, CC BY-SA 4.0 DEED
grass @Gabriel VanHelsing CC0 1.0 DEED Public Domain
drop @QYYZ CC0 1.0 DEED Public Domain
poop @Smasongarrison Apache License Ver.2.0
bone @Yuo CC BY-SA 4.0 DEED

견학

국가지질공원

https://www.koreageoparks.kr/topublic/main.do

단어

영단어
No	영어	국어	영어	국어	영어	국어
1	system	체계	plate tectonic	판구조론	mineral	광물
2	sphere	계, 구체	Pangaea	판게아	rock	바위
3	lithosphere	암석권	magma	마그마	stone	돌
4	pedosphere	토양권	igneous	불의	gypsum	석고
5	geosphere	지권	metamorphic	변성의	calcite	방해석
6	hydrosphere	수권	sediment	퇴적	quartz	석영
7	atmosphere	대기권	intrusion	침범	feldspar	장석
8	biosphere	생물권	igneous intrusion	심성암	pyroxene	휘석
9	megnetosphere	자기권	volcanic	화산의	amphibole	각섬석
10	cryopshere	빙하권	conglomerate	역암	mica	운모
11	ESS; earth system science	지구계	sandstone	사암	magnetite	자철광
12	seismic	지진파	mudstone	이암	hardness	경도
13	technique	기술	shale	셰일, 혈암	strength	강도, 힘
14	magnetometry	자기장	cobble	자갈	scratch	긁힘
15	analysis	연구	boulder	바위	indentation	자국, 들여쓰기
16	gravity	중력	granular	알갱이가 보이는	rebound	다시 튀어오르다
17	measurement	측정	pebble	조약돌	stress	압박스트레스
18	crust	지각	fine	고운, 괜찮은	compressive	압축
19	mantle	맨틀	medium	중간의	tensile	인장, 당김
20	outer core	외핵	coarse	거친, 굵은	shear	전단, 부러짐
21	inner core	내핵	granite	화강암	flexual	유연한
22	discontinuity	불연속	basalt	현무암	topsoil	표토
23	Moho discontinuity	모호면	limestone	석회암	subsoil	심토
24	plate	판, 그릇	marble	대리석	parent material	모질물
25	tectonic	지각의	atom	원자	bedrock	기반암, 근본적인
26	ore	광석	ingot	주괴

퀴즈

지구는 여러 가지 계(권역)로 이루어져 있는데, 단단한 고체인 , 바다를 구성하는 , 공기층을 이루는 , 생명체가 서로 상호작용하는 , 자기력장을 생성하고 태양풍으로부터 생명체를 보호하는 자기권, 남극의 빙하권, 대기권 밖의 외권 등으로 구분할 수 있습니다.
지구의 둘레는 km 입니다.
광물 채취나 탐사 등으로 땅을 파는 행위를 라고 합니다.
은 "지구의 구성물질, 형성 과정, 과거 살았던 생물을 연구하는 학문"입니다.
지구의 내부를 아는 방법으로는 두들겨 보는 연구, 자성의 흐름을 측정하는 연구, 위성을 통한 연구 등이 있습니다.
지구의 내부는 (바깥부터) , , , 으로 이루어져 있습니다.
지각은 맨틀보다 (, )습니다. 따라서 지각이 지각보다 두껍습니다.
지각과 맨틀의 경계면을 이라고 합니다.
은 맨틀 상부 + 지각이 이되어 맨틀 위를 떠다니며 이동한다는 이론입니다.
위 이론의 근거로는, 과거 연결된 대륙이었을 때 남긴 의 흔적, 과 활동의 일치, 해안선의 일치 등을 들고 있습니다.
고생대에 모든 대륙이 하나의 초 거대 대륙이었으며, 이 대륙의 이름을 라고 합니다.
다양한 이유로 운반되어 일정한 곳에 쌓이는 것을 이라고 합니다.
고온, 고압으로 돌이 지하에서 지구의 열에 의해 녹으면 라고 부릅니다.
지각을 이루는 암석은 ①마그마가 식어서 생기는 , ②퇴적물이 쌓여서 생기는 , ③고온 또는 고압으로 변형되어 생기는 이 있습니다.
화성암은 식는 속도에 따라 빠르게 식으면 , 느리게 식으면 이라고 부릅니다.
퇴적암은 퇴적물의 굵기에 따라 굵은 것부터 , , 이라고 부릅니다.
암석의 입자가 크면 , 작으면 이라고 부릅니다.
돌의 크기는 그 크기에 따라 (큰 것부터) , 자갈, ,실트, 로 불립니다.
화강암은 밝고 단단한, 화성암-심성암 입니다.
현무암은 어둡고 구멍이난, 화성암-화산암 입니다.
석회암은 무르고, 가공이 쉬운, 퇴적암입니다.
대리암은 석회암이 변한 변성암으로 조각, 건설에 애용됩니다.
암석은 로 이루어져 있습니다.
은 경제적 가치가 있는 광물 또는 암석을 이야기합니다.
모래의 가장 많은 비중을 차지하고 있는 광물은 과 입니다.
광물은 6000종이 넘지만 대부분은 광물입니다. 그 이유는 지각에 와 가 많기 때문입니다.
광물을 구별하는 방법에는 (~) 색을 관찰하거나, 유황을 바르지 않은 도자기(=)을 통해 (알갱이의 색)을 확인할 수 있습니다.
또 다른 방법에는 누르거나 긁힘에 대한 저항성인, 힘을 받았을 때 버티는 힘인 를 관찰해서 구별할 수 있습니다.
토양의 생성과정의 시작은 아직 풍화되지 않은 크고 단단한 부터 입니다.
기반암이 풍화되면, 모래, 자갈, 점토 등의 이 형성됩니다.
모질물 위에 생물이 살면서 이 섞인 이 생성됩니다.
흙에서 점토 광물 등이 아래로 가라앉으면서, 가 형성됩니다. 바깥쪽의 흙은 라고 부릅니다.

광물명	특징	성분	기타	굳기
활석(Talc)	마그네슘을 포함한 규산염 광물	\(H_2Mg_3(SiO_3)_4\) 혹은 \(Mg_3Si_4O_{10}(OH)_2\)	700~900 -> 각섬석, 1,000~1,200 -> 휘석, 1,250~1,350-> 단사휘석, 석영 온도에 따라 광물이 변형될 수 있다는 것을 보여줍니다. 한국민족문화대백과사전 : 활석 (滑石)	1
석고(Gypsum)	황산 칼슘을 주성분으로 하는 매우 부드러운 황산염 광물	\(CaSO_4\)	깁스 붕대, 모형제작, 석고벽, 분필 등에 사용	2
방해석(Calcite)	탄산염 광물, 석회암, 대리석의 주성분	\(CaCO_3\)	모래(2번째로 많은), 복굴절 특징 ⓛ 이미지 출처 : "Calcite.jpg", ?, 위키피디아(복굴절), Public Domain	3
형석(Fluorite)	할로젠 광물, 유리빛이 나는 광물	\(CaF\)	형광 현상(이름 유래)	4
인회석(Apatite)	인산염 광물	\(Ca_5(PO_4)_3(OH, F, Cl)\)	치아의 에나멜질 주성분, 뼈에 포함	5
정장석(Orthoclase)	알칼리성 장석, 규산염 광물	\(KAlSi_3O_8\)	장석(feldspar):지각의 51%	6
석영(Quartz)	육방정계의 규산염 광물	\(SO_2\)	장석다음으로 풍부, 모래의 대다수, 별명:수정 ⓛ 이미지 출처: "Quartz, Tibet.jpg", JJ Harrison, jjharrison.com.au, CC BY-SA 2.5	7
황옥(Topaz)	알루미늄과 불소의 규산염광물	\(Al_2SiO_4(F,OH)_2\)	보석: 자연상태 무색, 노란색 외 다양한 색	8
강옥(Corundum)	산화 광물	\(Al_2O_3\)	루비(적색), 사파이어(파란색, 노란색 등)	9
금강석(Diamond)	탄소 동소체	\(C\)	무색, 노랑, 파랑, 초록, 빨강 등	10
장석(Feldspar)	망상 이산화규소(SiO2)	\((K, Na, Ca)AlSi_3O_8\)	K = 정장석(단사정계) Na:Ca = 사장석 K = 미사정석(삼사정계)	6~6.5
휘석(Pyroxene)	단사슬 규산염 광물 통칭	\((SiO_3)^{-2}\) 또는 \((Si_2O_6)^{-4}\)를 단위	사슬형 통칭, 상부멘틀의 주요 구성	.
감람석(Olivine)	독립사면체 규산염 광물	\((Mg^{2+},Fe^{2+})_2SiO_4\)	황록색(조흔색:흰색) 상부멘틀의 주요 구성	7
각섬석(Amphibole)	복사슬 규산염 광물 그룹(바늘모양 결정)	\(Si_8O_{22}^{-1}\)을 기본 단위	어원: 모호함(그리스어) 변종이 많은 슈퍼그룹	.
운모(Mica)	판상 규산염 광물 그룹	\(AB_{2–3}(X, Si)_4O_{10}(O, F, OH)_2\)	극도로 얇은 탄성판으로 분해, 페인트, 충전재 등	2.5-4
황장석(melilite)	복사면체 규산염 광물	\((Ca,Na)_2(Al,Mg,Fe^{2+})\)\([(Al,Si)SiO_7]\)	노란색, 녹갈색	5~5.5
녹주석(Beryl)	환상 규산염 광물	\(Be_3Al_2Si_6O_{18}\)	보석(별명): 아쿠아마린, 에메랄드, 산타마리아, 헤리오도르..	7.5
자철석(Magnetite)	산화 광물	\(Fe^{2+}Fe^{3+}_2O_4\)	자성을 띈다	6~6.5