방해석
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1. 개요
방해석은 탄산칼슘(CaCO3)으로 구성된 광물로, 19세기에 독일어 "Calcit"에서 유래되었다. 퇴적암, 변성암에서 흔히 발견되며, 결정 구조 및 다양한 색상과 형태를 보인다. 복굴절 특성을 나타내어 광학 기기나 항해용 컴퍼스로 사용되었으며, 열발광, 화학적 성질을 지닌다. 방해석은 전 세계적으로 산출되며, 석회암이나 대리암의 주요 구성 성분이다. 고대 이집트 조각품, 광학 장치, 토양 복원 등 다양한 분야에 활용되며, 기후 변화에 따른 해양 산성화로 인해 생성량이 감소할 수 있다. 방해석 그룹에는 능주석, 능철석 등이 있다.
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| 방해석 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 화학식 | CaCO3 |
| 스트룬츠 분류 | 5.AB.05 |
| 결정계 | 삼방정계 |
| 공간군 | Rc |
| 격자 상수 | a = 4.9896(2) Å, c = 17.0610(11) Å; Z = 6 |
| 색상 | 일반적으로 무색 또는 크림색 흰색 - 갈색 색조를 띨 수 있음 |
| 결정형 | 포도 모양, 콘크리션 모양, 드루스 모양, 구형, 입상, 괴상, 마름모꼴, 스칼레노헤드럴, 종유석 모양 |
| 쌍정 | 네 가지 쌍정법에 의해 흔하게 나타남 |
| 쪼개짐 | {101} 방향으로 세 방향 완전 쪼개짐, 각도 74° 55' |
| 파단 | 패각상 |
| 굳기 | 3 (지정 광물) |
| 광택 | 유리 광택에서 쪼개짐 면에서 진주 광택 |
| 굴절률 | nω = 1.640–1.660, nε = 1.486 |
| 광학적 성질 | 일축성 (−), 낮은 부조 |
| 복굴절 | δ = 0.154–0.174 |
| 조흔색 | 흰색 |
| 비중 | 2.71 |
| 용융성 | 녹지 않음 (격렬하게 파열됨) |
| 용해도 | 묽은 산에 용해됨 |
| 투명도 | 투명에서 반투명 |
| 기타 | 단파 및 장파 자외선 하에서 빨강, 파랑, 노랑 및 기타 색상으로 형광을 낼 수 있음; 인광성 |
| 추가 정보 | |
| 광물 종류 | 탄산염 광물 |
| 화학식(기호) | CaCO3 |
| 경도 | '3' |
| 비중 | 2.7 |
| 결정계 | 육방정계 |
| 광택 | 유리 광택 |
| 조흔색 | 흰색 |
| 쪼개짐 | 세 방향으로 극히 완전 |
| 참고 문헌 | |
2. 명칭 및 어원
방해석은 19세기 독일어 Calcitde에서 유래했으며, 이는 석회를 뜻하는 라틴어 calxla (소유격 calcisla)에 광물 이름을 붙이는 접미사 '-ite'가 붙은 것이다. 따라서 이는 ''백악''이라는 단어의 이중어이다.[6]
방해석은 모스 굳기계 3, 비중 2.71의 광물로, 결정질 변종에서는 유리 광택을 띤다. 순수한 방해석은 흰색 또는 무색이지만, 불순물에 따라 회색, 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라, 갈색, 검정 등 다양한 색을 띨 수 있다.[8]
고고학자와 석재 거래 전문가가 사용할 때, 석고는 지질학 및 광물학에서 석고의 한 종류로만 사용되는 것이 아니라, 비슷하게 생긴 미세한 입자의 띠 모양의 방해석 퇴적물의 반투명한 변종에도 사용된다.[7]
방해석은 벽개한 후 성냥갑을 으깬 듯한 평행육면체 결정체로, 복굴절(투명한 방해석을 통해 보면 이중으로 보이는 광학적 특징)을 일으키는 광물로 알려져 있다. 순수한 방해석은 광학용으로 사용된다. 유럽에서는 나침반이 없던 시대에 이 복굴절을 이용하여 흐린 날이나 비오는 날에도 태양의 위치(방위각)를 알아낼 수 있는 컴퍼스로 사용했다는 설이 있다.[58]
3. 결정 구조 및 특성
방해석은 1,000가지가 넘는 다양한 결정형을 가지는데,[2] 가장 흔한 형태는 스칼레노헤드론과 능면체이다.[9] 이 외에도 예각 또는 둔각 능면체, 판상, 각기둥 등 다양한 형태로 나타나며, 여러 쌍정 유형을 보인다. 섬유상, 입상, 박편상, 치밀한 형태로 산출될 수 있으며, 섬유상으로 풍화된 형태는 '루블리나이트'라고 불린다.[10] 쪼개짐은 보통 능면체 형태에 평행한 세 방향으로 나타나지만, 패각상 파면은 얻기 어렵다.
뾰족한 스칼레노헤드럴 결정은 "개이빨 방해석(dogtooth spar)", 능면체 형태는 "못머리 방해석(nailhead spar)"이라고 불리기도 한다.[13] 능면체 형태는 바이킹 항해사들이 사용했다고 아이슬란드 사가에 언급된 "태양석(sunstone)"일 수도 있다.[14]
방해석은 투명에서 불투명까지 다양하며, 때때로 인광이나 형광을 띈다.
3. 1. 결정 형태
방해석은 퇴적암, 변성암에 널리 분포하며, 직사각형이 비스듬하게 누워 있는 모양이나 각진 모양이 많다. 조암광물의 일종이다.
석회암은 미정질 방해석을 주성분으로 하며, 대리암은 석회암이 변성작용을 받아 생성된다.
결정이 잘 발달한 방해석에서는 육안으로 복굴절 현상을 관찰할 수 있다.
참고 문헌에서는 육방정계 및 삼방정계 결정(방해석 결정 포함)에서 방향을 설명하기 위해 두 가지 다른 종류의 밀러 지수 집합을 사용한다. a|에이영어, a|에이영어, c|시영어 방향의 세 개의 밀러 지수 (h, k, l|h, k, l영어) 또는 a|에이영어, a|에이영어, a|에이영어, c|시영어 방향의 네 개의 브라베-밀러 지수 (h, k, i, l|h, k, i, l영어)이다. 여기서 i|아이영어는 중복되지만 치환 대칭을 시각화하는 데 유용하다.
방해석에는 두 가지 단위세포 정의가 있다. 하나는 더 오래된 "형태학적" 단위세포로, 결정면 사이의 각도를 (일반적으로 측각기를 사용하여) 측정하고 가장 작은 숫자를 찾아 추론되었다. 나중에 X선 결정학을 사용하여 "구조적" 단위세포가 결정되었다. 형태학적 단위세포는 능면체이며, 대략 a|에이영어 10 Å 및 c|시영어 8.5 Å의 크기를 가진다. 반면 구조적 단위세포는 육방정계 (즉, 마름모꼴 각기둥)이며, 대략 a|에이영어 5 Å 및 c|시영어 17 Å의 크기를 가진다. 동일한 방향에 대해 형태학적 단위에서 구조적 단위로 변환하려면 c|시영어에 4를 곱해야 한다. 예를 들어, 방해석 쪼개짐은 형태학적 좌표에서는 " {1 0 1} 방향으로 완벽함"으로, 구조적 단위에서는 " {1 0 4} 방향으로 완벽함"으로 주어지며, hkl|hkl영어 지수로는 각각 {1 0 1}과 {1 0 4}이다. 쌍정, 쪼개짐 및 결정 형태는 종종 형태학적 단위로 주어진다.[8][9]
방해석은 1000가지가 넘는 결정형 조합을 나타내는 다양한 형태를 지닌다.[2] 가장 흔한 형태는 육각형 {2 1 1} 방향(형태학적 단위 세포) 또는 {2 1 4} 방향(구조적 단위 세포)의 면을 가진 스칼레노헤드론과 {1 0 1} 또는 {1 0 4} 방향(가장 흔한 쪼개짐면)의 면을 가진 능면체이다.[9] 형태는 예각에서 둔각 능면체, 판상, 각기둥, 또는 다양한 스칼레노헤드론 등이 포함된다. 방해석은 관찰되는 형태에 추가되는 여러 쌍정 유형을 보인다. 섬유상, 입상, 박편상 또는 치밀한 형태로 산출될 수 있으며, 섬유상의 풍화된 형태는 ''루블리나이트''로 알려져 있다.[10] 쪼개짐은 보통 능면체 형태에 평행한 세 방향으로 나타난다. 파면은 패각상이지만 얻기 어렵다.
스칼레노헤드론 면은 카이랄성을 지니며 거울상 대칭을 가진 쌍으로 나타난다. 이들의 성장은 L- 및 D-아미노산과 같은 카이랄 생체 분자와의 상호작용에 의해 영향을 받을 수 있다. 능면체 면은 카이랄성을 지니지 않는다.[9][11]
3. 2. 광학적 성질
방해석은 복굴절(이중 굴절)이라는 광학적 특성을 보인다. 투명한 방해석 조각을 통해 물체를 보면 물체가 두 개로 보이는 현상이다. 1669년 덴마크 과학자 라스무스 바르톨린(Rasmus Bartholin)이 처음으로 복굴절 효과를 기술했다. 약 590nm 파장에서 방해석은 보통 굴절률 1.658, 특별 굴절률 1.486을 갖는다.[15] 190~1700nm 사이에서 보통 굴절률은 대략 1.9에서 1.5 사이로, 특별 굴절률은 1.6에서 1.4 사이로 변한다.[16]
결정이 잘 발달한 방해석은 육안으로도 복굴절을 관찰할 수 있다. 방해석은 투명에서 불투명까지 다양하며, 때때로 인광이나 형광을 나타내기도 한다. 광학적 목적으로는 "아이슬란드 스파(Iceland spar)"라고 불리는 투명한 방해석이 사용된다.[12]
과거 유럽에서는 나침반이 없던 시절, 방해석의 복굴절을 이용하여 흐린 날이나 비오는 날에도 태양의 위치(방위각)를 알아내는 컴퍼스로 사용했다는 설이 있다.[58]
3. 3. 열발광
방해석은 주로 2가 망간 이온(Mn²⁺) 때문에 열발광 특성을 나타낸다.[17] Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Pb, Bi 이온과 같은 활성제를 방해석 시료에 첨가하여 열 또는 빛을 방출하는지 관찰하는 실험이 수행되었다. 그 결과 Cu⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Ag⁺, Bi³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺ 이온을 첨가했을 때는 반응이 나타나지 않았다.[17] 그러나 망간과 납 이온이 모두 방해석에 존재할 때 반응이 일어났다.[17] 온도를 변화시키면서 발광 곡선의 피크를 관찰한 결과, Pb²⁺와 Mn²⁺가 방해석 격자에서 활성제 역할을 하지만, Pb²⁺는 Mn²⁺보다 훨씬 효율이 낮은 것으로 나타났다.[17]
광물 열발광 측정 실험은 일반적으로 X선 또는 감마선을 사용하여 시료를 활성화하고 700~7500 K의 온도에서 발광 곡선의 변화를 기록한다.[17] 광물의 열발광은 온도 변화와 같은 다양한 조건 하에서 결정의 다양한 발광 곡선을 형성할 수 있는데, 이는 광물에 존재하는 불순물 이온이나 다른 결정 결함이 발광 중심과 포획 준위를 제공하기 때문이다.[17] 이러한 곡선 변화를 관찰하면 지질학적 상관관계와 연령 측정을 추론하는 데 도움이 될 수 있다.[17]
3. 4. 화학적 성질
방해석은 대부분의 탄산염과 마찬가지로 다음 반응에 따라 산에 용해된다.[18]
이 반응으로 방출되는 이산화탄소는 방해석 시료를 산으로 처리할 때 특징적인 발포 현상을 일으킨다.[18]
산성을 띠는 이산화탄소는 방해석에 약간의 용해 효과를 가지고 있다. 전체 반응은 다음과 같다.[18]
용존 이산화탄소의 양이 감소하면 반응이 역전되어 방해석이 침전된다. 따라서 방해석은 지하수에 의해 용해되거나 침전될 수 있으며, 그것은 수온, pH, 용존 이온 농도와 같은 요인에 따라 달라진다. 침전 조건이 맞으면 방해석은 암석 입자들을 서로 결합시키는 광물 코팅을 형성하고 균열을 채울 수 있다. 용해 조건이 맞으면 방해석의 제거는 암석의 공극률과 투수성을 크게 증가시킬 수 있으며, 장기간 지속되면 동굴 형성으로 이어질 수 있다. 탄산칼슘이 풍부한 지층의 지속적인 용해는 동굴 시스템의 확장과 결국 붕괴로 이어져 다양한 형태의 카르스트 지형을 초래할 수 있다.[18]
방해석은 역용해도라는 특이한 특성을 나타낸다. 즉, 온도가 증가함에 따라 물에 대한 용해도가 감소한다. 방해석은 또한 고압에서 더 잘 용해된다.[19]
순수한 방해석은 CaCO3의 조성을 가지고 있다. 그러나 석회암의 방해석은 종종 수 퍼센트의 마그네슘을 포함하고 있다. 석회암의 방해석은 마그네슘 함량이 낮은 방해석과 높은 방해석으로 나뉘며, 경계선은 마그네슘 조성 4%로 설정된다. 마그네슘 함량이 높은 방해석은 돌로마이트 (MgCa(CO3)2)와 구별되는 방해석 광물 구조를 유지한다.[20] 방해석은 또한 소량의 철과 망간을 포함할 수 있다.[21] 망간은 불순물이 포함된 방해석의 형광을 유발할 수 있으며, 미량의 유기 화합물도 마찬가지이다.[22]
4. 산출 및 분포
방해석은 퇴적암, 변성암에 널리 분포하며, 직사각형이 비스듬하게 누워 있는 모양이나 각진 모양이 많다. 조암광물의 일종이다.
석회암은 미정질 방해석이 주성분이며, 대리암은 석회암이 변성작용을 받아 생긴 것이다. 결정이 잘 발달한 방해석에서는 육안으로 복굴절을 관찰할 수 있다.
방해석은 퇴적암의 주요 구성 성분이며, 퇴적암의 약 10%가 석회암이다. 변성암인 대리암의 주요 광물이기도 하다. 온천 퇴적물에서 맥상 광물, 동굴에서는 종유석과 석순, 화산암이나 맨틀 기원 암석(예: 탄산염암, 킴벌라이트, 드물게는 사문암)에서도 발견된다.
선인장은 Ca-옥살레이트 생물 광물을 포함하고 있는데, 선인장이 죽으면 환경으로 방출되어 일수화칼슘 중간체를 통해 방해석으로 변환, 탄소를 격리한다.[40][41]
방해석은 플랑크톤(코코리스, 플랑크톤성 유공충 등), 붉은 홍조류의 단단한 부분, 일부 해면류, 완족류, 극피동물, 일부 털갯지렁이류, 대부분의 이끼벌레류, 일부 이매패류(굴, 루디스트 등) 껍질 등 해양 생물 껍질의 주요 구성 성분이다. 뉴멕시코주 스노위 리버 동굴에서는 미생물이 방해석 형성에 기여한 것으로 여겨진다. 2억 5천만 년 전 멸종된 삼엽충은 투명한 방해석 결정으로 렌즈를 형성하는 독특한 겹눈을 가졌다.[42] 조류 알껍데기의 상당 부분도 방해석으로 구성되며, 먹이의 δC는 껍데기 방해석의 δC에 반영된다.[43]
기록된 가장 큰 단일 방해석 결정은 아이슬란드에서 발견되었으며, 크기는 7× 및 6×이고 무게는 약 250톤이다.[44] 온타리오주 뱅크로프트 근처 마다와스카 광산에서 고전적인 표본이 생산되었다.[45]
층리에 평행한 섬유상 방해석 맥(채석업계 용어 ''비프'')은 어두운 유기물이 풍부한 이암과 셰일에서 발견되며, 다이아제네시스 동안 증가하는 유체 압력에 의해 형성된다.[46] 석회암의 주요 구성 광물이며, 광석으로 취급되는 경우 석회석, 석재로 취급되는 경우 대리석이라고 불린다. 결정질석회암에서는 방해석의 미세한 결정이 재결정하여 커진다. 순수한 것은 투명하거나 흰색이지만, 불순물에 따라 색이 있는 것도 있으며, 아름다운 것은 대리석으로 귀하게 여겨진다. 무색 투명한 자형 결정은 아이슬란드스파(빙주석)라고 불린다.
일반적으로 방해석은 벽개 후 성냥갑을 으깬 듯한 평행육면체 결정 형태이며, 복굴절을 일으키는 광물로 알려져 있다. 순수한 방해석은 광학용으로 사용된다. 유럽에서는 나침반이 없던 시대에 복굴절을 이용하여 흐린 날에도 태양의 위치(방위각)를 알아내는 컴퍼스로 사용했다는 설이 있다.[58]
한국에서는 대리석 산출 상태의 방해석을 광업적으로 채굴하며, 과거에는 열수광상이나 스카른 등 광산에서 산출되었다. 오늘날에도 이코산 등에서 무색 투명한 결정을 산출한다.
다형으로 아라고나이트가 있으며, 성분은 방해석과 같은 탄산칼슘이다(동질이상 관계).
4. 1. 주요 산지
방해석은 여러 지역에서 발견된다. 주요 산지는 다음과 같다.| 국가 | 지역 | 설명 |
|---|---|---|
| United States of America|미국영어 | 미시간주 방해석 채석장 | 세계 최대의 탄산염 광산이며 85년 이상 운영되어 왔다.[23] 대규모 노천 광산으로 많은 양의 방해석을 채굴할 수 있다.[23] |
| Canada|캐나다영어 | 온타리오주 토로우드 채석장(Thorold Quarry)과 마다와스카 광산(Madawaska Mine)[24] | |
| México|멕시코es | 치와와주 산타 에울라리아 광산 지구[25] | |
| Ísland|아이슬란드is | 헬구스타디르 광산(Helgustadir mine) | 한때 "아이슬란드 스파르"(Iceland spar)의 주요 채굴지였으나, 현재는 자연보호구역으로 지정되어 방해석 채굴이 허용되지 않는다.[27] |
| England|잉글랜드영어 | 알스턴 무어(Alston Moor), 에그레몬트(Egremont), 프리징턴(Frizington), 컴브리아(Cumbria)[1] | |
| Deutschland|독일de | 하르츠 산맥의 산트 안드레아스베르크와 작센주의 프라이베르크[1] |
5. 생성 과정
방해석은 퇴적암, 변성암에 널리 분포하며, 주로 석회암과 대리암에서 발견된다. 석회암은 미정질 방해석이 주성분이며, 대리암은 석회암이 변성작용을 받아 생성된다. 결정이 잘 발달한 방해석에서는 육안으로 복굴절을 관찰할 수 있다.[42]
방해석은 퇴적암의 주요 구성 성분인데, 특히 석회암은 죽은 해양 생물의 껍질로부터 형성되는 경우가 많다. 퇴적암의 약 10%가 석회암이다. 방해석은 변성암인 대리암의 주요 광물이며, 온천 퇴적물에서 맥상 광물, 동굴에서는 종유석과 석순 형태로도 발견된다. 또한, 화산암이나 맨틀 기원 암석(예: 탄산염암, 킴벌라이트, 드물게는 사문암)에서도 발견된다.
선인장은 Ca-옥살레이트 생물 광물을 포함하며, 선인장이 죽으면 방해석으로 변환되어 탄소를 격리한다.[40][41]
방해석은 다양한 해양 생물의 껍질을 구성한다. 예를 들어 플랑크톤(코코리스, 플랑크톤성 유공충), 붉은 홍조류의 단단한 부분, 일부 해면류, 완족류, 극피동물, 일부 털갯지렁이류, 대부분의 이끼벌레류, 그리고 일부 이매패류(굴, 루디스트 등) 껍질의 일부분이 방해석으로 이루어져 있다. 뉴멕시코주의 스노위 리버 동굴에서는 미생물에 의해 방해석이 형성되기도 한다. 2억 5천만 년 전 멸종된 삼엽충은 방해석 결정으로 된 겹눈을 가졌었다.[42] 조류 알껍데기의 상당 부분도 방해석으로 구성되며, 먹이의 δC는 껍데기 방해석의 δC에 반영된다.[43]
기록된 가장 큰 방해석 결정은 아이슬란드에서 발견되었으며, 크기는 7x 및 6x이고 무게는 약 250톤이다.[44] 온타리오주 뱅크로프트 근처 마다와스카 광산에서도 방해석 표본이 생산되었다.[45]
층리에 평행한 섬유상 방해석 맥(비프)은 어두운 유기물이 풍부한 이암과 셰일에서 발견되며, 다이아제네시스 동안 증가하는 유체 압력에 의해 형성된다.[46]
방해석 형성은 여러 경로를 통해 진행될 수 있다.
ACC의 결정화는 두 단계로 진행된다.
1. ACC 나노입자가 빠르게 탈수되어 바테라이트를 형성한다.
2. 바테라이트는 용해 및 재침전 메커니즘을 통해 방해석으로 전환된다. (반응 속도는 방해석 결정의 표면적에 의해 제어)[49]
방해석의 결정화는 용액 내 초기 pH와 마그네슘의 농도에 따라 달라진다.
마그네슘은 ACC의 안정성과 결정질 CaCO3로의 전환에 영향을 주어, ACC에서 방해석이 직접 형성되도록 한다.
에피택셜 방해석의 과성장은 풍화된 결정면 표면에 침전되는데, 그 형태는 기질이 경험한 풍화의 유형에 따라 다르다.
방해석은 미생물 활동(예: 황산염 의존성 혐기성 메탄 산화)에 의해 지하에서 형성될 수도 있다. 메탄이 산화되고 황산염이 환원되어 생성된 중탄산염과 황화물로부터 방해석과 황철석이 침전된다. 이러한 과정은 방해석의 특정 탄소 동위원소 조성을 통해 추적할 수 있다(최대 −125퍼밀 PDB(δ13C)).[51]
6. 지구 역사에서의 방해석
방해석은 퇴적암과 변성암에 널리 분포하는 광물이다. 특히 석회암은 미정질 방해석이 주성분이며, 대리암은 석회암이 변성작용을 받아 생성된다. 방해석은 죽은 해양 생물의 껍질이 쌓여 형성되기도 하며, 퇴적암의 약 10%를 차지하는 석회암의 주요 구성 성분이기도 하다.
결정이 잘 발달한 방해석에서는 육안으로 복굴절 현상을 관찰할 수 있다.
지구 역사에서 얕은 바다에서 탄산칼슘의 주된 침전물이 저마그네슘 방해석(lmc)이었던 시기를 "방해석 해"라고 부른다. 방해석 해는 현생누대 동안 아라고나이트 해와 번갈아 나타났으며, 특히 오르도비스기와 쥐라기에 두드러졌다. 해양 생물들은 당시 해양 환경에서 유리한 탄산칼슘을 이용하도록 진화했고, 진화 역사의 나머지 기간 동안 이 광물학적 특징을 유지했다.[52] 이러한 방해석 해 환경에 대한 증거는 방해석 오오이드, lmc 시멘트, 경화대 및 해저 아라고나이트의 빠른 초기 용해 등을 포함한다.[53] 탄산칼슘 껍질을 가진 해양 생물의 진화는 방해석 해와 아라고나이트 해의 순환에 영향을 받았을 것으로 추정된다.[54]
선인장이 죽으면 Ca-옥살레이트 생물 광물이 방출되고, 이는 방해석으로 변환되어 탄소를 격리한다.[40][41]
멸종된 삼엽충은 투명한 방해석 결정을 사용하여 렌즈를 형성하는 독특한 겹눈을 가지고 있었다.[42] 조류의 알껍데기 상당 부분도 방해석으로 구성되며, 먹이의 δ13C는 껍데기 방해석의 δ13C에 반영된다.[43]
기록된 가장 큰 방해석 결정은 아이슬란드에서 발견되었으며, 크기는 7×7×2 m 및 6×6×3 m 이고 무게는 약 250톤이다.[44]
층리에 평행한 섬유상 방해석 맥은 어두운 유기물이 풍부한 이암과 셰일에서 발견되며, 다이아제네시스 동안 증가하는 유체 압력에 의해 형성된다.[46]
방해석은 포르모스 반응을 촉매하는 광물 중 하나이며, 생명의 기원에도 역할을 했을 가능성이 있다.[9]
7. 기후 변화와의 관련성
기후 변화는 해양 산성화를 악화시켜 자연적인 방해석 생성을 감소시킬 수 있다. 해양은 대기 중 화석 연료 배출에서 발생하는 많은 양의 이산화탄소(CO2|시오투영어)를 흡수한다.[56] 해양이 흡수한 인위적인 이산화탄소의 총량은 118 ± 19 Gt C로 계산된다.[57] 다량의 이산화탄소가 바다에 용해되면 해수의 산도가 증가하여 해양의 pH 값에 영향을 미친다.[56] 연체동물, 유공충, 갑각류, 극피동물, 산호와 같은 해양의 석회화 생물은 pH 변화에 민감하며,[56] 이들은 방해석의 중요한 공급원이기도 하다. 해양 산성화로 인해 pH가 낮아지면 탄산 이온 농도가 감소하여 자연적인 방해석 생성이 감소할 수 있다.[56]
8. 활용
고대 이집트인들은 방해석으로 많은 물건을 조각했는데, 이는 그들의 여신 바스트와 관련이 있었다. 이러한 밀접한 연관성 때문에 바스트의 이름이 아라바스터(alabaster)라는 용어에 기여했다. 다른 많은 문화권에서도 비슷한 조각품과 용도로 이 재료를 사용했다.[28]
아이슬란드 스파(Iceland spar)로 알려진 투명한 방해석은 바이킹들이 흐린 날 항해하는 데 사용되었을 수 있다. 매우 순수한 방해석 결정은 햇빛을 두 개의 상으로 나눌 수 있는데, 편광된 빛이 주 광선에서 약간 벗어나기 때문이다. 결정을 통해 하늘을 관찰한 다음 두 상의 밝기가 같아지도록 회전시키면, 흐린 하늘에서도 태양을 둘러싼 편광된 빛의 고리가 보인다. 태양의 위치를 확인하면 선원들이 긴 항해에서 항해의 기준점을 얻을 수 있었다.[29]
제2차 세계 대전 당시에는 고품질 광학 방해석이, 특히 폭격 조준기와 대공 무기에 사용되었다.[30] 폴라로이드 필름이 발명되기 전에는 편광자(니콜 프리즘(Nicol prism)에서)로 사용되었으며, 여전히 광학 기기에 사용된다. 또한, 투명망토에 방해석을 사용하는 실험이 진행되었다.[31]
미생물에 의해 침전된 방해석은 토양 복원, 토양 안정화 및 콘크리트 보수와 같은 광범위한 응용 분야를 가지고 있다.[32][33] 또한, 광산 폐기물 관리에 사용될 수 있으며, 광업 산업의 지속 가능한 발전을 촉진하도록 설계되었다.[34]
방해석은 침전 탄산칼슘(PCC)(주로 제지 산업에 사용됨)의 합성을 돕고 탄산화를 증가시킬 수 있다.[35] 또한, 특정 결정 습성(예: 능면체, 육각 기둥 등)으로 인해 특정 모양과 입자 크기를 가진 PCC 생산을 촉진한다.[35]
카라라 대리석(Carrara marble) 80kg 시료에서 얻은 방해석[36]은 질량 분석법(mass spectrometry)에서 δ18O 및 δ13C의 보정을 위한 IAEA-603 동위원소 표준으로 사용된다.[37]
방해석은 천연으로 생성되거나 합성될 수 있다. 그러나 인공 방해석은 제어 가능하고 반복 가능한 특성으로 인해 골조직 공학에서 지지체로 사용하는 데 선호되는 재료이다.[38]
방해석은 시아노박테리아의 과도한 성장으로 인한 수질 오염을 완화하는 데 사용될 수 있다. 호수와 강은 부영양화로 인해 시아노박테리아의 대량 발생을 초래할 수 있으며, 이는 수자원을 오염시킨다.[39] 인(P)은 시아노박테리아의 과도한 성장의 주요 원인이다.[39] 활성 캡핑 물질로서 방해석은 퇴적물에서 물로의 인 방출을 줄여 시아노박테리아의 과도한 성장을 억제하는 데 도움이 될 수 있다.[39]
석회암의 주요 구성 광물이며, 광석으로 취급되는 경우 석회석, 석재로 취급되는 경우 대리석이라고 불린다. 변성암인 결정질석회암에서는 방해석의 미세한 결정이 재결정하여 커진다. 순수한 것은 투명하거나 흰색이지만, 불순물을 포함하여 색이 있는 것도 있으며, 아름다운 것은 대리석으로 귀하게 여겨진다. 특히 무색 투명한 자형 결정은 아이슬란드스파(빙주석)라고 불린다.
일반적으로 알려진 방해석은 벽개한 후 성냥갑을 으깬 듯한 평행육면체의 결정체로, 복굴절(투명한 방해석을 통해 저쪽을 보면 이중으로 보이는 광학적 특징)을 일으키는 광물로 알려져 있으며, 순수한 것은 광학용으로 사용된다. 유럽에서는 나침반이 존재하지 않던 시대, 이 복굴절을 이용하여 뚜렷한 그림자가 생기지 않는 흐린 날이나 비오는 날에도 태양의 위치(방위각)를 알아낼 수 있는 컴퍼스로 사용했다는 설이 있다.[58]
9. 방해석 그룹
방해석은 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어진 광물이다. 방해석 그룹에는 다음과 같은 광물들이 속한다.
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