점판암
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1. 개요
점판암은 입자가 미세하고 얇은 판이나 덩어리로 쉽게 쪼개지는 변성암의 일종이다. 이질암이 낮은 등급의 광역 변성 작용을 받아 형성되며, 석영, 장석, 운모 등으로 구성된다. 점판암은 건축 자재로 널리 사용되며, 특히 지붕 타일로 적합하다. 또한 전기 절연체, 칠판, 묘비, 칠면조 호출기 등 다양한 용도로 사용된다. 주요 산지로는 스페인, 브라질, 중국 등이 있으며, 대한민국에서는 조선 누층군과 옥천 누층군에서 발견된다.
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암석은 지구를 구성하는 고체 물질의 기본 단위이며, 생성 과정에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암으로 나뉘고 건축 자재, 도구 등으로 사용되는 중요한 요소이다.
| 점판암 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 유형 | 변성암 |
| 구성 성분 | 석영, 백운모/일리트 |
| 이차 구성 성분 | 흑운모, 녹니석, 적철석, 황철석 |
| 비중 | 2.7 – 2.8, 2.9 |
2. 성분 및 특징
조선 누층군 묘봉층의 대부분과 옥천 누층군의 일부는 점판암으로 구성되어 있다.
점판암의 주된 구성 광물은 석영, 일라이트, 녹니석이며, 이들이 전체의 약 95%를 차지한다. 그 외 부수적으로 산화 철(적철석, 자철석 등), 황화 철(황철석 등), 탄산염 광물 등이 포함된다. 장석의 경우 주로 알바이트 형태로 발견되며, 드물게 정장석이 나타나기도 한다.[11] 점판암은 구성 광물의 종류와 함량에 따라 다양한 색을 띠게 된다.
2. 1. 생성 과정
점판암은 일반적으로 이질암이 낮은 등급의 광역 변성 작용을 받아 형성된다.[4][5] 이 과정은 다른 대부분의 변성암에 비해 상대적으로 낮은 열과 압력에서 진행되기 때문에, 변성 작용에도 불구하고 화석이나 퇴적 당시의 미세한 구조가 일부 보존되기도 한다.[9][10]이암이 점판암으로 변성되는 과정에서 암석은 강한 압력을 받아 압축되며, 이로 인해 원래 부피의 최대 50%까지 줄어들 수 있다. 이 압력은 점토 광물과 같이 납작한 판 모양의 광물 입자들을 압력 방향에 수직인 방향으로 회전시키고 재배열시킨다. 이러한 광물들의 정렬은 암석이 특정 방향으로 얇게 쪼개지는 성질, 즉 판상 벽개가 발달하는 시작점이 된다.
변성 과정이 진행되면서 점토 광물은 점차 녹니석이나 운모와 같은 새로운 변성 광물로 변환된다. 이 새로운 광물들 역시 압력에 반응하여 특정 방향으로 배열되면서 판상 벽개는 더욱 뚜렷하게 발달한다. 또한, 암석 내에 포함되어 있던 유기 탄소는 흑연으로 변환된다. 이렇게 형성된 판상 벽개의 방향은 원래 이암이 퇴적될 때 형성된 퇴적 구조와는 무관하며, 대신 광역 변성 작용 동안 암석이 받은 압축의 방향을 반영한다.[7]
2. 2. 판상 벽개
점판암은 입자가 미세하고 뚜렷한 조성 층리가 보이지 않지만, 특징적인 판상 벽개(板狀劈開, slaty cleavage) 구조 때문에 얇은 판과 덩어리로 쉽게 쪼개지는 변성암이다.[2][3] 이러한 판상 벽개는 일반적으로 이질암(泥質巖, mudrock)이 낮은 등급의 광역 변성 작용을 받을 때 형성된다.[4][5] 이 과정에서 암석을 이루는 개별 광물 결정은 현미경으로 봐야 할 정도로 작게 유지되는데,[5] 이 때문에 새롭게 쪼개진 벽개면이 매끄럽지 않고 흐릿하게 보이는 특징이 나타난다. 이는 이암에서 유래한 다음 단계의 고등급 변성암인 천매암(千枚巖, phyllite)의 매끄러운 벽개면과는 대조적이다.[6] 판상 벽개의 방향은 원래 이암이 가졌던 퇴적 구조와는 관계없이, 광역적인 압축 방향을 반영하여 발달한다.[7]
판상 벽개는 연속적 벽개(continuous cleavage)에 해당하는데, 이는 개별 벽개면 사이의 간격이 매우 좁아 육안으로는 구별하기 어렵다는 의미이다. 점판암의 암석 조직은 이러한 판상 벽개 구조에 의해 완전히 지배된다. 현미경으로 관찰하면 점판암은 석영과 장석으로 이루어진 매우 얇은 렌즈 모양의 영역(QF-영역)이 운모가 풍부한 층(M-영역)으로 분리되어 배열된 구조를 보인다.[8] 이 영역들의 두께는 보통 100 μm 미만이다.[4] 점판암은 다른 대부분의 변성암에 비해 상대적으로 낮은 온도와 압력 조건에서 형성되기 때문에, 변성 과정에서도 일부 화석이 보존될 수 있으며, 때로는 섬세한 유기체의 미세한 잔해까지 발견되기도 한다.[9][10]
이암이 점판암으로 변성되는 과정에서는 압축 작용으로 인해 원래 부피의 최대 50%까지 줄어들 수 있다. 점토 광물과 같이 판 모양의 광물 입자들은 압축 방향에 수직인 방향으로 평행하게 배열되면서 암석에 벽개를 발달시키기 시작한다. 점토 광물이 녹니석과 운모로 변성되면서 판상 벽개는 더욱 뚜렷하게 발달한다. 또한, 암석 내에 포함된 유기 탄소는 이 과정에서 흑연으로 변환된다.
점판암은 주로 석영, 일라이트, 녹니석으로 구성되며, 이들이 전체 조성의 약 95%를 차지한다. 그 외 주요 부성분 광물로는 산화 철(적철석, 자철석 등), 황화 철(황철석 등), 탄산염 광물 등이 있다. 장석은 주로 알바이트 형태로 존재하며, 드물게 정장석 형태로 나타나기도 한다.[11] 때로는 북 웨일스의 보라색 점판암에서 철(II) 환원 구체가 철 핵 주위를 중심으로 형성되어, 밝은 녹색 반점이 있는 독특한 질감을 만들기도 한다. 이 구체는 이후 지질 구조 운동에 의한 응력에 의해 타원체 모양으로 변형될 수 있으며, 벽개면에서 타원 형태로 관찰된다. 그러나 일부 연구에서는 이러한 환원 반점이 변형 작용 이후에 형성되었을 가능성도 제기하며, 이 경우 벽개 방향을 따라 우선적으로 성장하여 타원형 모양을 갖게 되었을 수 있다. 따라서 환원 타원체를 이용하여 변형 정도를 해석할 때는 주의가 필요하다.
2. 3. 색상
점판암은 주로 회색을 띠지만, 함유된 광물의 종류에 따라 녹색이나 자색 등 다양한 색을 나타내기도 한다. 점판암 가루는 특유의 회색 안료로 사용되기도 한다. 예를 들어, 북 웨일스의 일부 보라색 점판암에서는 철(II) 환원 구체가 형성되어 밝은 녹색 반점이 나타나기도 한다.3. 용도
점판암은 얇은 판으로 쉽게 쪼개지는 성질(쪼개짐)과 뛰어난 내구성, 방수성, 전기 절연성 등 여러 유용한 특징을 가지고 있어 다양한 분야에서 활용된다.
가장 대표적인 용도는 지붕 타일이나 바닥재, 벽 마감재와 같은 건축 자재이다. 특히 낮은 흡수율과 서리 저항성 덕분에 지붕 재료로 오랫동안 사용되어 왔다.
또한, 전기 절연체로서의 특성 때문에 초기 전기 배전반이나 전동기 부품에 사용되었으며, 내화성과 화학적 안정성 덕분에 실험실 탁자나 당구대 상판으로도 만들어졌다. 과거에는 칠판이나 개인용 필기 슬레이트, 숫돌로도 널리 쓰였고, 묘비나 기념비, 바둑돌, 칠면조 호출기 등 특수한 용도로도 활용된다.
일본에서는 전통적으로 먹이나 숫돌의 재료로 사용되기도 했다. 세계적으로는 스페인, 브라질, 중국 등이 주요 생산국이며, 유럽과 미국 등 여러 지역에서 건축 및 기타 용도로 꾸준히 사용되고 있다.
3. 1. 건축 자재
점판암은 지붕 타일의 한 종류인 지붕 점판암으로 만들어져 석공에 의해 설치된다. 점판암은 쪼개짐과 결이라는 두 가지 방향으로 쉽게 분리되는 성질이 있어 돌을 얇은 판 형태로 만들 수 있다. 이렇게 만들어진 점판암은 자연스러운 외관을 유지하면서도 비교적 평평하여 쌓기 좋다. 1870년대부터 제1차 세계 대전 시기까지 유럽에서는 철도, 도로, 수로 등 운송 시스템의 발달에 힘입어 점판암 사용이 크게 늘어나는 '점판암 붐'이 일었다.[15]
점판암은 물을 거의 흡수하지 않는(흡수율 0.4% 미만) 특징 덕분에 서리로 인한 손상에 강해 지붕 재료로 특히 적합하다.[16] 최소한의 가공만 필요한 천연 점판암은 다른 지붕 재료에 비해 생산 과정에 소모되는 에너지(내재 에너지)가 적다는 장점도 있다.[17] 건설 전문가들은 점판암의 아름다움과 뛰어난 내구성을 높이 평가한다. 점판암은 수백 년 동안 형태를 유지할 수 있을 정도로 내구성이 뛰어나며,[18] 유지 보수가 거의 필요하지 않다.[16] 또한, 천연 점판암은 불에 잘 타지 않고 에너지 효율도 높다.[19]
점판암 지붕 타일은 주로 못이나 후크(특히 스페인산 점판암에 흔함)를 사용하여 고정한다.[20] 영국에서는 나무 서까래에 이중으로 못을 박거나(잉글랜드와 웨일스)[21] 나무 서까래 판에 직접 못을 박아 고정한다(스코틀랜드와 북아일랜드). 못은 전통적으로 구리를 사용했지만, 현대에는 합금이나 스테인리스강 재질의 못도 사용된다.[22] 이 두 가지 고정 방식 모두 제대로 시공하면 약 60년에서 125년 동안 지속되는 방수 지붕을 만들 수 있다.[16]
일부 유럽 대륙의 점판암 공급 업체들은 후크 고정 방식의 장점을 다음과 같이 설명한다:[23]
- 타일에 구멍을 뚫을 필요가 없어 약한 부분이 생기지 않는다.
- 폭이 좁은 타일을 사용할 수 있어 지붕의 계곡 부분이나 돔 형태 등 복잡한 디자인을 구현하기 쉽다.[24]
- 후크는 점판암의 아래쪽을 단단히 고정하여 바람에 의한 들뜸 현상을 막아주므로, 악천후가 잦은 지역에 특히 유리하다.[24]
하지만 금속 후크는 외부에 노출되어 눈에 잘 띄기 때문에 역사적인 건물에는 어울리지 않을 수 있다.
점판암 타일은 실내 및 실외 바닥재,[25] 계단,[26] 통로,[27] 벽 마감재[28] 등으로도 자주 사용된다. 타일은 모르타르로 부착하고 타일 사이의 틈은 그라우트로 메운다. 내구성과 외관을 개선하고,[29] 얼룩 방지 효과를 높이며,[25] 백화 현상을 줄이고, 표면의 매끄러움을 조절하기 위해 화학적 실란트를 사용하기도 한다. 설치 편의성을 위해 뒷면을 연마한 '게이지 타일' 형태로 판매되기도 한다.[29] 점판암 바닥은 비에 젖었을 때 미끄러울 수 있으므로 외부 공간에 사용할 때는 주의가 필요하다.
점판암 타일은 19세기 영국 건축(지붕 제외)에서도 사용되었으며, 웨일스의 블레나우 페스티니오그나 베데스다와 같은 점판암 채석 지역에는 여전히 점판암만으로 지어진 건물이 많이 남아 있다. 점판암은 벽 내부에 설치하여 습기를 막는 방수막 역할을 하기도 한다. 작은 점판암 조각은 바닥 구조물의 수평을 맞추기 위한 쐐기로 사용된다. 점판암이 풍부한 지역에서는 다양한 크기의 조각을 다른 종류의 돌과 섞어 벽이나 울타리를 쌓는 데 사용하기도 한다.
일본에서는 예로부터 양질의 점판암(또는 셰일)을 슬레이트 기와나 담 같은 건축 재료, 먹이나 숫돌 등의 재료로 사용해 왔다.
국외에서도 점판암은 방수성과 내구성이 뛰어나 지붕이나 바닥 마감재로 널리 사용되고 있다. 스페인은 세계 최대의 점판암 생산국이며, 브라질이 그 뒤를 잇고 있다. 최근에는 중국의 수출량도 증가하고 있다. 영국, 벨기에, 독일, 프랑스, 이탈리아, 미국 등에서도 생산 및 사용되어 왔다. 유럽에서는 19세기 후반부터 20세기 초까지 점판암이 크게 유행했던 시기('슬레이트 붐')가 있었다. 또한 18세기부터 19세기에는 학교의 칠판으로도 이용되었다. 절연성이 뛰어나 스위치나 모터 등 전기 제품의 부품으로 사용되기도 했다. 묘비에도 자주 사용되는데, 존 F. 케네디 전 미국 대통령의 묘비는 메인주에서 채석된 점판암으로 만들어졌다.
3. 2. 기타 용도
점판암은 전기 절연성이 뛰어나고 불에 잘 견디는 내화성이 있어, 20세기 초반 전기 배전반, 대형 전동기의 릴레이 제어 장치, 스위치, 모터 등에 사용되었다.[30] 또한 열에 안정적이고 화학적으로 잘 변하지 않는 특성 덕분에 실험실 탁자나 당구대 상판으로도 활용되어 왔다.과거에는 칼을 가는 숫돌로 사용되기도 했으나,[31][32] 요즘은 석영으로 만든 숫돌이 더 일반적이다.[33] 일본에서도 예로부터 양질의 점판암(또는 셰일)을 숫돌 재료로 사용해 왔다. 18세기와 19세기에는 학교에서 칠판이나 개인이 글씨 연습을 하던 필기 슬레이트로 널리 쓰였으며, 이때 슬레이트 연필이나 분필을 사용했다.[30] 현대 가정에서는 테이블 위에 놓는 컵 받침(코스터)으로도 자주 사용된다.
방수성과 내구성이 뛰어나 일본을 비롯한 여러 나라에서 지붕, 바닥, 담 등 건축 자재로 사용되어 왔다. 스페인이 세계 최대 생산국이며, 브라질이 그 뒤를 잇고 있다. 중국의 수출량도 증가하는 추세다. 영국, 벨기에, 독일, 프랑스, 이탈리아 등 유럽 국가들과 미국에서도 생산 및 사용되어 왔으며, 특히 유럽에서는 19세기 후반부터 20세기 초까지 슬레이트 붐이라고 불릴 정도로 유행하기도 했다.
고품질 점판암은 구할 수 있는 지역에서 묘비나 기념비를 만드는 데 쓰인다.[34] 고대 마야 문명에서는 마야 석비를 제작하는 데 점판암을 사용한 사례도 있다.[35] 존 F. 케네디 전 미국 대통령의 묘비는 미국 메인주에서 생산된 점판암으로 만들어졌다.
일본에서는 전통적으로 검은색 바둑 돌을 만드는 재료로 점판암을 사용했으며, 흰 돌은 연체동물 껍질과 함께 사용되었다. 현재는 고급 바둑돌 재료로 여겨진다.[36] 또한 먹의 재료로도 사용되었는데, 주요 산지는 다음과 같다.
미국 펜실베이니아의 점판암은 칠면조 사냥에 쓰이는 칠면조 호출기를 만드는 데 널리 사용된다. 다양한 종류의 나무 막대로 점판암을 긁어내는 소리는 북미에 서식하는 네 종류의 야생 칠면조(동부, 리오 그란데, 오세올라, 메리엄) 울음소리를 거의 똑같이 흉내 낼 수 있다.
점판암 가루는 드물게 나타나는 회색 안료로도 인식된다. 포함된 광물의 종류에 따라 녹색이나 자색을 띠는 경우도 있다.
4. 산지
한반도에서는 조선 누층군 묘봉층의 대부분과 옥천 누층군의 일부가 점판암으로 구성되어 있다.
점판암은 전 세계적으로 분포하며 여러 국가에서 채굴된다. 주요 생산국으로는 스페인, 브라질, 중국 등이 꼽힌다. 이 외에도 호주, 영국(특히 웨일스), 프랑스, 독일, 미국 등 다양한 지역에 점판암 매장지가 존재한다. 과거부터 건축 자재, 필기용 석판 등 다양한 용도로 활용되어 왔다.
4. 1. 대한민국
조선 누층군 묘봉층의 대부분과 옥천 누층군의 일부는 점판암으로 구성되어 있다.4. 2. 세계
점판암은 전 세계적으로 분포하며 다양한 용도로 사용되어 왔다. 북극에서는 이누이트족이 울루 칼날을 만드는 데 사용했다.
아시아중국은 방대한 점판암 매장량을 보유하고 있으며, 최근 몇 년간 완성 및 미완성 점판암의 수출이 증가하는 추세이다. 일본에서는 예로부터 양질의 점판암(또는 셰일)을 슬레이트 기와나 담 같은 건축 재료, 먹이나 숫돌 등의 재료로 사용해 왔다. 주요 먹 산지는 다음과 같다.
오세아니아점판암 매장량은 호주 전역에 존재하며, 사우스오스트레일리아주 윌룽가, 칸만투, 미드 노스의 민타로, 스폴딩 등에서 대규모 매장량이 채굴된다.
남아메리카브라질은 점판암이 풍부하며, 특히 미나스제라이스주 파파가이오스 주변 지역에서 브라질 점판암 생산량의 95%가 추출된다. 브라질은 스페인에 이어 세계에서 두 번째로 큰 점판암 생산국이다. 그러나 브라질산 "점판암" 제품이 모두 유럽의 CE 마크 인증 기준을 충족하는 것은 아니다.[37]
유럽오늘날 유럽에서 생산되는 대부분의 점판암은 스페인에서 나온다. 스페인은 세계 최대의 천연 점판암 생산국이자 수출국으로, 유럽에서 지붕재로 사용되는 천연 점판암의 90%를 공급한다. 유럽의 다른 점판암 생산 지역으로는 다음과 같은 곳들이 있다.
- 영국:
- 웨일스: 유네스코 세계 문화 경관으로 지정되었으며, 란베리스에는 국립 점판암 박물관이 있다. 보라색과 과거에는 녹색 점판암도 생산되었다.
- 콘월: 유명한 델라볼 마을이 있다.
- 컴브리아: 벌링턴 점판암 채석장, 호니스터 점판암 광산, 스키도 점판암 등이 있으며, 녹색 점판암이 생산된다.
- 스코틀랜드: 과거 서부 고지대의 발라출리시 주변과 점판암 섬에서 생산되었다.
- 프랑스: 앙주, 루아르 계곡, 아르덴, 브르타뉴, 사부아 등.
- 벨기에: 아르덴 지역.
- 이탈리아: 북부 리구리아, 특히 라바냐(이탈리아어로 칠판을 의미)와 폰타나부오나 계곡 사이.
- 포르투갈: 북부 발롱구 주변 지역.
- 독일: 모젤강 지역, 훈스뤼크(과거 광산이 펠에서 박물관으로 운영됨), 아이펠, 베스터발트, 튀링겐, 북부 바이에른.
- 노르웨이: 알타 지역 (실제로는 진정한 점판암이 아닌 편암).
유럽에서는 19세기 후반부터 20세기 초까지 슬레이트 붐이라고 불리는 유행이 있었다.
북아메리카북미에서는 점판암이 캐나다 뉴펀들랜드, 미국 동부 펜실베이니아, 버지니아주 버킹엄 카운티, 버몬트주와 뉴욕주의 점판암 밸리 지역에서 생산된다. 특히 뉴욕 그랜빌 지역에서는 유색 점판암이 채굴된다. 19세기 말과 20세기 초에는 메인주 몬슨에서 주요 점판암 작업이 이루어졌으며, 이곳의 점판암은 일반적으로 짙은 보라색에서 검은색을 띤다. 많은 지역 건물이 이 점판암 타일로 지붕을 덮었으며, 뉴욕 세인트 패트릭 대성당의 지붕과 알링턴 국립 묘지에 있는 존 F. 케네디의 묘비는 몬슨 점판암으로 만들어졌다.[38]
기타 용도점판암은 방수성과 내구성이 뛰어나 지붕이나 바닥을 덮는 데 널리 사용된다. 또한 18세기부터 19세기에는 학교의 칠판으로 이용되었으며, 절연성이 뛰어나 스위치나 모터 등 전기 관련 제품에도 사용되었다. 묘비에도 자주 사용된다.
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스レート劈開（へきかい）とは、ある面（[[層理面]]とは限らない）に沿って[[うんも]]などが配列し、その面に沿って薄くはがれやすくなったもののこと
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