지질박물관

광물이라 불리기 위해서는 다음의 네 가지 조건을 갖추어야 한다.

1. 자연적으로 생성된 것일 것 실험실에서 만들어진 많은 물질들은 광물에서 제외된다.
2. 고체일 것. 모든 액체와 기체는 광물에서 제외된다.
3. 일정한 화학조성을 가질 것. 유리질 물질처럼 넓은 범위의 화학조성을 갖는 고체나 정확한 화학식으로 표시할 수 없는 혼합물은 광물에서 제외된다.
4. 정해진 결정구조를 가질 것. 비정질 물질은 광물에서 제외된다.

위의 3에서 일정한 화학조성이란 광물이 양이온과 음이온의 정해진 비율로 구성되어야 한다는 뜻이다.

자연적으로 산출되는 고체 화합물 중 일부는 일정한 화학식 또는 정해진 결전구조를 갖지 않기 때문에 광물의 조건을 충족시키지 못하는 경우가 있다. 자연상 유리질 물질 및 수지등을 이러한 예로 들 수 있는데 이들은 다양하면서도 폭넓은 화학조성을 이루고 있으며 비정질이다. 또다른 예로서 단백석(opal)을 들 수 있는데 어느 정도 일정한 화학조성을 갖지만 비정질이다. 이러한 광물과 유사한 물질들을 준광물이라 부른다.

광물의 특성은 화학구조와 결정구조에 의해 결정된다. 일단 어떤 광물의 특성을 알게되면 그 성질을 이용하여 광물을 판별하는데 이용할 수 있으므로 광물을 감정하기 위하여 꼭 화학분석을 하거나 결정구조를 알아낼 필요는 없다. 광물의 감정을 위해 사용될 수 있는 특성으로는 색, 결정형태. 경도 등을 들 수 있으며 이 외에도 광택, 벽개, 그리고 비중등의 특성들도 사용할 수 있다.

어떤 화합물들은 원자들이 한기지 이상의 방법으로 배열하기 때문에 두 가지 또는 그 이상의 광물들을 이루는 경우가 있다. 다이아몬드와 흑연이 좋은 예다. 두 광물 모두 순수한 탄소만으로 이루어져 있지만 서로 다른 특징적인 구조를 이룬다. 화합물 CaCO₃도 두 가지 광물을 이루는 예다. 나는 방해석으로 석회석각 광물들은 각기 고유한 결정구조를 이루고 있다. 어떤 화합물들은 원자들이 한가지 이상과 대리석을 이루는 광물이며 다른 하나는 아라고나이트로서 조개, 굴, 달팽이들의 껍질을 이룬다. 방해석과 아라고나이트는 화학조성은 같지만 결정구조는 전혀 다르다.
화합물아 한가지 이상의 결정구조를 이룰 경우 동질이상이라 부른다.

각각의 광물들은 특징적인 결정형을 이룬다. 일부 광물들은 매우 독특한 결정형을 이루므로 이를 이용하여 면각을 측정하지 않아도 광물을 감정할 수 있다. 예를 들면 황철석 이라는 광물은 줄무늬가 발달한 면을 갖는 정육면체 결정이 서로 투과한 형태로 흔히 발견된다.
몇 가지 광물들은 어떤 특정한 환경에서는 매우 독특한 형태로 서장하기도 하는데 이리한 특성도 광물의 감정에 이용될 수 있다.

광물이 밝고 빛을 반사하는 편편한 명을 따라 특정한 방향성을 가지면서 쪼개지는 경향을 벽개라 한다. 만약 우리가 광물을 망치로 부수거나 바닥에 깨지도록 떨어뜨린다면 쪼개진 조각들이 결정면처럼 평평한 면을 보여주는 것을 알 수 있다. 예외적인 경우로서 소금의 경우에는 깨진 면이 모두 매끈한 면임을 알 수 있다. 그러나 결정면과 벽개면이 유사하게 보일지라도 서로 혼동하지 않아야 한다. 벽개면은 깨진 면인 반면 결정면은 성장할 때 생긴 면이다. 벽개를 따라서 생긴 매끈한 면은 결정구조의 영향을 받는다. 벽개면은 원자들간 결합이 비교적 약한 방향과 일치한다. 벽개면이 결정구조의 특징에 따라 형성되므로 같은 광물들의 면각 사이의 각은 항상 일정하다. 결정면간의 각이 항상 일정한 것처럼 벽개면 간의 각도 항상 일정하다. 따라서 벽개도 광물을 판별하는데 중요한 기준이 된다.

광물로부터 반사되는 빛의 양과 특징에 의하여 광택이라고 부르는 현상이 발생한다. 색이 거의 같은 광물들이라도 광택은 매우 다를 수 있다. 가장 중요한 광택의 종류로서는 잘 연마된 금속표면처럼 보이는 금속광택, 유리처럼 느껴지는 유리광택, 수지처럼 느껴지는 수지광택, 기름이 얇게 덮여 있는 느낌을 주는 지방광택 등이 있다.

① 광물의 색은 가끔 매우 특징적으로 나타나지만 불행히도 색은 광물을 감정하는데 신뢰할 수 있는 특성은 아니다. 색은 몇 가지 요소에 의해 결정되는데 주로 화학성분이 중요한 역할을 한다.
② 조흔 ; 금속광택을 띠는 불투명 광물의 색은 광물 입자의 크기에 의해 영향을 받기 때문에 다른 색으로 보일 수도 있다. 색을 판별할 때 실수를 줄일 수 있는 방법으로서 초벌구이 자기 판에 광물을 긁어서 생기는 분말인 조흔을 관찰하는 방법이 있다. 분말은 입자들이 매우 작아 입자크기에 의한 효과가 별로 없기 때문에 신뢰할 수 있는 색을 나타낸다

경도는 광물을 긁었을 때 상대적으로 견뎌내는 정도를 나타내는 용어이다. 이것은 광물의 고유한 특성이다. 경도도 결정형이나 벽개처럼 결정구조나 원자들간 결합의 강약에 의한 영향을 받는다. 결합이 강할수록 광물은 단단하다. 상대적인 경도의 수치는 한 광물을 다른 광물로 긁었을 때 긁힐 수 있느냐 없느냐로 결정할 수 있다. 모스 상대 경도계는 10단계로 구분되는데 각 경도별로 광물이 지정되어 있다. 각 경도간의 차이가 항상 실제 단단함의 차이와 동일한 것이 아니며 경도계의 중요성은 경도가 높은 광물은 항상 그보다 낮은 광물을 긁을 수 있다는 점이다. 같은 경도의 광물들끼리는 서로 긁을 수 있다. 편리함 때문에 가끔 동전 칼날, 유리 같은 물질들을 사용하여 광물을 긁어 경도를 결정하는데 이용한다.

광물의 다른 물리적 특성으로서 얼마만큼 무겁게 느껴지는지를 나타내기 위하여 밀도라는 용어를 사용한다. 밀도의 단위는 g/cm³로 표시한다. 금처럼 밀도가 높은 광물은 원자가 매우 빽빽하게 배열되어 있으며 얼음처럼 밀도가 낮은 광물은 원자가 빽빽하지 않게 배열되어 있다. 밀도는 정확하게 측정하기는 어렵기 때문에 밀도 대신에 비중이라는 용어를 사용한다. 비중은 어떤 물질의 무게와 같은 순수한 물의 무게와의 비율로 나타낸다. 비중은 두 개의 비이므로 단위는 없다. 순수한 물의 밀도가 1g/cm³이므로 어떤 광물의 비중은 밀도와 수치가 일치한다. 다른 광물들을 손으로 들어 서로 그 무게를 비교함으로서 대략적인 비중을 알 수 있다. 금석광물들은 무겁게 느껴지는 반면 대부분 다른 광물들은 비교적 가볍게 느껴진다.