지구과학2 -광물, 지구의 자원

광물  

(1) 광물의 정의와 종류: 일정한 화학 성분과 결정 구조를 가지고, 자 연에서 산출되는 무기물의 고체를 광물이라고 한다. 광물은 규산 염 광물과 비규산염 광물로 나뉘며, 비규산염 광물은 원소 광물,  산화 광물, 탄산염 광물 등으로 구분되고, 규산염 광물은 지각의  약 90`%를 차지한다.
(2) 광물의 결정 형태
1) 자형: 고유한 결정면을 가진 형태로, 고온에서 먼저 정출 된다.
2) 반자형: 먼저 정출 된 광물의 부분적인 방해로 일부만 고유한 결정면을 가진다.
3)타형: 먼저 정출 된 광물들 사이에서 정출 되어 고유한 결정면을 갖추지 못한다.

(3) 규산염 광물의 결합 구조와 물리적 성질
1) 색: 고유의 화학 조성과 결정 구조 때문에 특정 파장의 빛을 선 택적으로  흡수하거나  반사하여  나타난다.  유색  광물은  Fe,  Mg 함량비가 높고, 무색 광물은 Si나 Na, K 함량비가 높다.
2) 조흔색: 광물 가루의 색으로, 조흔판에 긁어 확인한다.
3) 굳기: 광물을 이루는 원자나 이온들의 결합 방식과 구조에 따라 원자나 이온들 사이의 결합력이 달라서 단단한 정도가 다르다.
4) 쪼개짐과 깨짐: 광물에 물리적 힘을 가했을 때 결합력이 가장 약 한 면을 따라 특정한 방향으로 갈라지는 성질을 쪼개짐, 불규칙
하게 방향성 없이 깨지는 것을 깨짐이라고 한다.
  • 산소를  공유한  규산염  결합  구조는  원자들  간에  공유  결합을 하고 있으므로 결합력이 강하고, 규산염과 양이온의 이온 결합이나 기타 다른 결합은 상대적으로 결합력이 약하다. 결합  구조가 사슬 형태인 휘석과 각섬석은 길게 두 방향으로, 판상  구조인 흑운모는 면의 형태로 한 방향으로 쪼개지고, 석영과 같이 모든 방향으로 결합력이 같은 망상 구조는 깨짐이 나타난다.
5) 광택:  광물  표면에서  반사되는  빛에  대한  느낌을  말하며,  금속광택과 비금속광택으로 구분한다.


편광 현미경과 광물 조직
(1) 광물의 광학적 성질
1) 광학적 등방체와 이방체: 빛이 광물 내에서 단굴절하는 광물을  광학적 등방체, 복굴절 하는 광물을 광학적 이방체라고 한다.
2) 편광 현미경으로 관찰하는 성질
  • 개방 니콜에서는 투명성, 색의 유무, 다색성, 결정형, 쪼개짐을, 직교 니콜에서는 간섭색, 소광 현상 등을 주로 관찰할 수 있다.
  • 다색성:  개방  니콜에서  유색의  광학적  이방체  광물의  박편을 회전시킬 때 회전 각도에 따라 광물의 색과 밝기가 변하는 현상  
• 간섭색:  직교  니콜에서  광학적  이방체  광물의  박편을  관찰할 때 복굴절된 두 광선이 서로 간섭을 일으켜 나타나는 색
  • 소광 현상: 직교 니콜에서 광학적 이방체 광물의 박편을 360도 회전시킬 때 4회 어두워지는 현상  

(2) 암석의 조직
1) 화성암의 조직
  • 입자의 크기: 구성 입자의 크기에 따라 조립질, 세립질, 유리질, 반상 조직으로 구분한다.
  • 결정 형태: 먼저 생성된 광물은 결정면이 잘 발달하므로 이를 이용하여 광물의 생성 순서를 알 수 있다.
2) 퇴적암의 조직
• 쇄설성 퇴적암: 쇄설성 조직이 발달하며 입자 크기, 모양, 고 른 정도, 구성 광물과 같은 조직적 특성을 이용하여 퇴적물의  공급지를 유추할 수 있다.
•화학적 퇴적암: 주로 한 가지 광물로 구성되어 있다. • 유기적  퇴적암:  죽은  생물체의  골격이나  껍데기  파편이  관찰
되어 퇴적암의 생성 환경을 유추할 수 있다. 3 변성암의 조직
• 엽리가 있는 경우는 엽리의 두께와 광물의 입자 크기를 이용하 여 변성 환경을 유추할 수 있다.
• 엽리가 없는 경우는 혼펠스 조직이나 입상 변정질 조직이 나타나므로 열변성 환경을 유추할 수 있다.

지구의 자원

광상
(1) 자원과 광상
1) 지하자원: 인간에게 유용하고 가치 있는 물질 및 에너지로 쓸 수  있는 원료를 자원이라고 말한다. 특히 땅속에 묻혀 있는 채취 가 능한 자원을 지하자원이라고 한다.
2) 광상과 광산: 광물 자원이 지각 내에 채굴이 가능할 정도로 농집 되어 있는 장소를 광상이라 하고, 광상에서 채굴한 경제성이 있는 광물 또는 암석을 광석이라고 한다. 광상에서 광석을 채굴하는 곳을 광산이라고 한다.

(2) 화성 광상: 마그마가 냉각되는 과정에서 마그마 속에 포함된 유용 한 원소들이 분리되거나 한 곳에 집적되어 형성되는 광상을 화성  광상이라고 한다.
  •산출 광물: 백금, 크로뮴, 금강석, 철, 금, 은, 구리, 납, 아연 등

(3) 퇴적 광상: 지표의 광상이나 암석이 풍화, 침식, 운반되는 과정  중에 유용한 광물이 집중적으로 집적되어 형성된 광상이다. 표사  광상과 풍화 잔류 광상, 침전 광상이 있다.
  •산출 광물: 사금, 금강석, 고령토, 보크사이트, 석회석 등

(4) 변성 광상: 기존의 암석이 열과 압력에 의해 변성 작용을 받는 과 정에서 새롭게 생긴 유용한 광물이 농집 되거나 기존의 광상이 변 성 작용을 받아 광물의 조성이 달라져 형성된 광상이다. 광역 변 성 광상과 접촉 교대 광상이 있다.
  •산출 광물: 흑연, 활석, 석면 등


광물과 암석의 이용
(1) 금속광물자원
1) 특징
  • 대체로 금속광택이 나고, 불투명하다.
  • 금속을 뽑아내는 제련 과정을 거쳐야 한다.
  •전기와 열을 잘 전달한다.
2) 금속 광물 자원의 예: 철, 알루미늄, 구리, 아연, 금, 은, 망가니즈, 텅스텐, 희토류, 리튬 등

(2) 비금속 광물 자원
1) 특징
  •제련 과정이 필요 없다
  • 암석으로부터  유용한  성분을  분리하거나  이용하기  쉽게  분쇄하는 과정이 필요하다.
2) 비금속 광물 자원의 예: 석회석, 고령토, 규석, 운모, 장석, 금강석,  흑연 등

  (3) 암석의 이용

해양 자원
(1) 해양 에너지 자원
1) 가스수화물: 메테인이나 에테인 등이 저 온·고압의 환경에서 물 분자와 결합한  고체 물질이다.
2) 화석  연료:  전  세계의  대륙붕에는  많은  양의  석탄,  석유,  천연가스가  매장되어  있다.
가스수화물
3) 조력 발전: 달과 태양의 인력에 의해 발생하는 밀물과 썰물의 높 이 차에 의한 위치 에너지를 이용한다.
4) 조류 발전: 조석에 의해 자연적으로 발생하는 빠른 흐름인 조류에 직접 터빈을 설치함으로써 해수의 수평 흐름을 회전 운동으로  변환시켜 전기 에너지를 생산하는 방식이다.
5) 파력 발전: 바람에 의해 생기는 파도의 상하좌우 운동을 이용하여 발전한다.
6) 해양 온도 차 발전: 표층수와 심층수의 온도 차를 이용하여 전기  에너지를 생산한다.

(2) 해양 생물자원: 바다에는 약 30만 종의 생물군이 분포하며, 해양  생물은 육상 생물에 비하여 재생산력이 약 5~7배에 달한다.
(3) 해양 광물 자원: 해수 속의 광물 자원으로는 소금, 브로민, 마그네 슘, 금, 은, 우라늄, 리튬 등이 있고, 해저에는 망가니즈 단괴 등 이 있다.
(4) 해양 자원 개발의 필요성: 환경오염, 식량 자원의 고갈, 새로운 광 물과 에너지 자원 확보 등을 해결하기 위해 해양 자원을 개발한다.

한반도의 지질

지질 조사와 지질도 해석
(1) 지질 조사의 방법
1) 주향과 경사
• 주향: 지층면과 수평면의 교선(주향선)이 가리키는 방향으로, 클리노미터의 긴 변을 주향선에 수평으로 갖다 대고 측정한다.  
• 경사: 지층면과 수평면이 이루는 각으로, 클리노미터의 긴 변을 주향선에 수직으로 지층면에 대고 측정한다. 이때 경사 방향은 항상 주향선과 직각 방향이다.

2 주향과 경사의 표시
  • 주향의 표시: 주향은 진북을 기준으로 하여 주향선이 동쪽 또는 서쪽으로 몇 도(ù)의 각을 이루는지를 나타낸다. 주향선이 진북을 기준으로 30 ù 서쪽으로 돌아가 있다면 주향은 N30도 W  
• 경사의 표시: 경사는 경사 방향과 경사각으로 표시한다. 경사  방향은 항상 주향에 직각이다. 따라서 주향이 NS라면 가능한  경사의 방향은 E 또는 W이다. 경사의 방향은 북동쪽이고 경사각이 45도라면 경사는 45도 NE이다.

(2) 지질도 해석
1) 지층의 주향과 경사
• 주향: 같은 고도의 등고선과 지층 경계선이 만나는 두 점을 연결한  직선을  주향선이라  하며,  진북을  기준으로  한  주향선의 방향이 주향이다.
• 경사  방향:  어떤  지층  경계선상에서  고도가  높은  주향선에서 고도가 낮은 주향선 쪽으로 주향선에 수직이 되도록 그은 화살 표의 방향이 경사 방향이다.

2) 등고선과 지층 경계선의 관계
  • 등고선은  지형의  형태를,  지층  경계선은  지층의  퇴적  상태에 대한 정보를 제공한다.
  • 등고선과 지층 경계선을 이용하여 지층의 주향과 경사를 파악할 수 있다.

한반도의 지질
(1) 한반도 지체구조
1) 지체 구조: 대규모 지각 변동 등으로 넓은 지역에 형성된 암석이 나 지질 구조
2) 육괴: 지형적으로나 구조적으로  특정한  방향성을  나타내지 않는 암석들이 모여 있는 지역이다. 주로 선캄브리 아  시대의  암석으로  이루어져 있으며, 고생대 이후에는  대체로 육지로 노출되었다.
3) 퇴적 분지: 고생대 이후에 바 다나 호수에서 형성된 퇴적층으로 퇴적암이 분포한다.
4) 습곡대:  암석이  습곡이나  단층에  의해  복잡하게  변형된 지역이다.

(2) 한반도의 시대별 지질 분포
1) 한반도의 암석 분포
• 종류별  암석  분포:  변성암(약  40`%)>화성암(약  35`%)>퇴 적암(약 25`%)
• 지질  시대별  암석  분포:  선캄브리아  시대(약  43`%)>중생대 (약 40`%)>고생대(약 11`%)>신생대(약 6`%)
2)선캄브리아 시대
  •경기 육괴, 영남 육괴, 낭림 육괴에 변성암이 주로 분포한다.
  • 구성  암석이  다양하며,  지층이  심하게  변형되어  지질  구조가 복잡하고 화석이 거의 산출되지 않는다.
  • 시생 누대: 인천광역시 대이작도에서 약 25억 년 전에 형성된 혼성암과 편마암이 발견되었다.
  • 원생 누대: 평안남도와 황해도 일부, 백령도, 대청도, 소청도 일대에 분포하며, 소청도의 대리암층에서는 스트로마톨라이트 가 산출된다.
3)고생대: 조산 운동과 같은 큰 지각 변동이 일어나지 않았던 평온 한 시기였다.
  • 고생대 초기에는 해성층인 조선 누층군이, 고생대 말에는 하부 는 해성층, 상부는 육성층인 평안 누층군이 나타난다.
  • 회동리층: 강원도 정선 부근에서 실루리아기의 코노돈트 화석 이 발견된 지층이다.
4)중생대: 현생 이언 중 조산 운동과 화성 활동이 가장 활발했던  시기로 중생대 퇴적층은 모두 육성층이다.
  • 트라이아스기 말부터 쥐라기 중기까지 대동 누층군이, 백악기 에는 경상 누층군이 퇴적되었다.
  • 트라이아스기의 송림 변동, 쥐라기의 대보 조산 운동과 백악기 의 불국사 변동에 의해 대규모의 화강암이 관입되었고, 이전의 지층을 크게 변성시켰다.
5) 신생대: 주로 동해안을 따라 작은 규모로 퇴적층이 분포하며, 소 규모의 화산 활동이 곳곳에서 일어났다.
  • 네오기: 육성층과 해성층이 나타나며, 유공충과 연체동물, 규 화목 및 식물 화석이 발견된다.
  • 제4기:  화산  활동으로  백두산,  울릉도와  독도,  제주도,  철원  등에 현무암이 형성되었다.

한반도의 형성 과정
(1) 고생대: 적도 부근에 있던 곤드와나 대륙 주변에 한반도를 포함 한 동북아시아 지괴들이 위치하였다.
(2) 중생대: 한중 지괴와 남중 지괴의 충돌로 오늘날의 동북아시아  지역이 형성되었다.
(3) 신생대: 한반도와 일본 사이가 확장되면서 동해가 형성되었다.

한반도의 변성 작용
(1) 접촉 변성 작용: 주로 마그마가 관입할 때 방출된 열에 의해 마그 마의 접촉부를 따라 일어나는 변성 작용이다.
(2) 광역 변성 작용: 조산 운동이 일어나는 지역에서 넓은 범위에 걸 쳐 열과 압력에 의해 일어나는 변성 작용이다.
(3) 한반도의 변성암
1)선캄브리아 시대: 한반도에서 가장 오래된 암석인 편마암이 인 천 대이작도에 존재한다.
2)고생대 말기~중생대 초기: 송림 변동에 의한 변성 작용이 일어났다. 3 중  생대 중기~중생대 말기: 대보 조산 운동과 불국사 변동에 의한 광역 변성 작용과 접촉 변성 작용이 일어났다.



지질도에서 지질 구조 해석하기
•습곡: 지층 경계선이 습곡축을 중심으로 대체로 대칭을 이루며, 습곡축을 중심 으로 경사의 방향은 반대이다.
•부정합: 한 지층 경계선이 다른 지층 경계선을 덮으며, 덮은 선을 경계로 다른 지층이 나타난다.
•단층: 지층 경계선이 끊어져 있고, 끊어진 선을 경계로 같은 지층이 반복된다.