지구 지각 내 원소 존재비
1. 개요
지구 지각 내 원소 존재비는 지각의 불균일성, 지구 형성 과정, 특정 원소 측정의 어려움 등으로 인해 추정에 어려움이 있다. 원자 번호에 따른 존재비는 별 핵합성 및 지구화학 패턴을 보여주며, 짝수와 홀수 원자 번호 간 존재비 교번 현상인 오도-하킨스 규칙이 나타난다. 지각에서 친철원소는 핵으로 이동하여 희귀하며, 텔루륨과 셀레늄은 휘발성 화합물을 형성하여 고갈된다. 대륙 지각 내 원소별 존재비를 나타내는 표가 제공되며, 각 원소는 골드슈미트 분류에 따라 구분된다.
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화학 원소 목록 -
주기율표
주기율표는 드미트리 멘델레예프가 처음 제안하여 발전된 표로, 화학 원소들을 원자 번호, 전자 배치, 화학적 성질의 주기성에 따라 배열하며, 족과 주기로 구성되어 원소의 성질 예측 및 이해에 중요한 도구로 활용된다. -
화학 원소 목록 -
기호 (화학)
화학 기호는 화학 원소를 간결하게 나타내는 약어로서, 각 원소는 고유한 기호를 가지며, 이는 화학 반응식과 주기율표 등 다양한 화학적 표기에서 필수적으로 사용된다. -
지구의 지각 -
단층
단층은 지각 변동으로 암석이 끊어져 어긋난 구조로, 전단력에 의해 형성되며, 지진 발생의 주요 원인이 되고 다양한 자연재해와 사회적 문제를 유발하며, ESR, OSL 연대측정법 등으로 연구된다. -
지구의 지각 -
변성암
변성암은 기존 암석이 고온, 고압, 화학적 변화를 겪어 광물 조성과 조직이 변한 암석으로, 재결정 작용에 의한 조직 변화와 엽리 구조를 보이며, 변성 작용 유형과 원암, 광물 조성, 조직에 따라 다양한 종류로 분류되고 지구 지각의 상당 부분을 차지하며 건축 자재 등으로 활용되지만, 토목 공사나 건강에 위협을 줄 수도 있다. -
지구의 구조 -
대륙 지각
대륙 지각은 해양 지각보다 두껍고 밀도가 낮은 지구 지각의 일부로, 지구 표면적의 약 41%를 차지하며, 맨틀 유래 용융체의 분별 결정 작용과 기존 지각의 재용융을 통해 형성되어 육지 환경과 생물 진화에 필수적인 역할을 하였다. -
지구의 구조 -
맨틀
맨틀은 지구 내부의 지각과 핵 사이에 위치하며, 온도와 압력에 따라 물리적 성질이 변하고 맨틀 대류를 통해 판 이동을 일으키는 층상 구조를 이룬다.
2. 원소 존재비 측정의 어려움
지구 지각 내 원소 존재비 추정은 여러 어려움이 따른다. 상부 지각과 하부 지각의 조성이 매우 다르고, 대륙 지각의 조성은 지역에 따라 크게 다를 수 있기 때문이다. 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 물에 의한 침식 등으로 인해 조성이 변화했다. 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.
2.1. 지각 구성의 불균일성
지구 지각 내 원소 존재비 추정은 여러 어려움이 따른다. 상부 지각과 하부 지각의 조성이 매우 다르고, 대륙 지각의 조성은 지역에 따라 크게 다를 수 있기 때문이다. 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 물에 의한 침식 등으로 인해 조성이 변화했다. 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.
2.2. 지구 형성 과정의 영향
지구 지각 내 원소 존재비 추정은 여러 어려움이 따른다. 상부 지각과 하부 지각의 조성이 매우 다르고, 대륙 지각의 조성은 지역에 따라 크게 다를 수 있기 때문이다. 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 물에 의한 침식으로 인해 조성이 변화했다. 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.
2.3. 특정 원소 측정의 어려움
지구 지각 내 원소 존재비를 추정하기 어려운 이유는 다음과 같다. 첫째, 상부 지각과 하부 지각의 조성이 매우 다르다. 둘째, 대륙 지각의 조성은 지역에 따라 크게 다를 수 있다. 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 그리고 물에 의한 침식으로 인해 조성이 변화했다. 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.
3. 원자 번호에 따른 존재비 변화
원자 번호에 따른 존재비 그래프는 별 핵합성 및 지구화학과 관련된 패턴을 보여줄 수 있다.
짝수 및 홀수 원자 번호 사이의 존재비 교번 현상은 오도-하킨스 규칙으로 알려져 있다. 지각에서 가장 희귀한 원소는 가장 무거운 원소가 아니라 골드슈미트 분류에서 친철원소 (철을 좋아하는)이다. 이들은 지구의 핵 속으로 이동하여 고갈되었다; 운석에서의 존재비는 더 높다. 텔루륨과 셀레늄은 핵에서 황화물로 농축되어 있으며, 휘발성 셀렌화 수소 및 텔루르화 수소를 형성하게 한 성운에서 형성 전 정렬에 의해 고갈되었다.
3.1. 오도-하킨스 규칙
원자 번호에 따른 존재비 그래프는 별 핵합성 및 지구화학과 관련된 패턴을 보여준다.
짝수 및 홀수 원자 번호 사이의 존재비 교번 현상은 오도-하킨스 규칙으로 알려져 있다. 지각에서 가장 희귀한 원소는 가장 무거운 원소가 아니라 골드슈미트 분류에서 친철원소(철을 좋아하는)이다. 이들은 지구의 핵 속으로 이동하여 고갈되었다; 운석에서의 존재비는 더 높다. 텔루륨과 셀레늄은 핵에서 황화물로 농축되어 있으며, 휘발성 셀렌화 수소 및 텔루르화 수소를 형성하게 한 성운에서 형성 전 정렬에 의해 고갈되었다.
3.2. 골드슈미트 분류
원자 번호에 따른 존재비 그래프는 별 핵합성 및 지구화학과 관련된 패턴을 보여준다.
짝수 및 홀수 원자 번호 사이의 존재비 교번 현상은 오도-하킨스 규칙으로 알려져 있다. 지각에서 가장 희귀한 원소는 가장 무거운 원소가 아니라 골드슈미트 분류에서 친철원소(철을 좋아하는)이다. 이들은 지구의 핵 속으로 이동하여 고갈되었다; 운석에서의 존재비는 더 높다. 텔루륨과 셀레늄은 핵에서 황화물로 농축되어 있으며, 휘발성 셀렌화 수소 및 텔루르화 수소를 형성하게 한 성운에서 형성 전 정렬에 의해 고갈되었다.
3.3. 휘발성 원소의 고갈
원자 번호에 따른 존재비 그래프는 별 핵합성 및 지구화학과 관련된 패턴을 보여준다. 짝수 및 홀수 원자 번호 사이의 존재비 교번 현상은 오도-하킨스 규칙으로 알려져 있다. 지각에서 가장 희귀한 원소는 가장 무거운 원소가 아니라 골드슈미트 분류에서 친철원소(철을 좋아하는)이다. 이들은 지구의 핵 속으로 이동하여 고갈되었다; 운석에서의 존재비는 더 높다. 텔루륨과 셀레늄은 핵에서 황화물로 농축되어 있으며, 휘발성 셀렌화 수소 및 텔루르화 수소를 형성하게 한 성운에서 형성 전 정렬에 의해 고갈되었다.
4. 원소별 존재비 목록 (대륙 지각 기준)
이 표는 대륙 지각 내 원소의 질량 기준 백만분율(ppm) 추정치를 나타낸다. 희소 원소의 값은 위치에 따라 여러 차수만큼 달라질 수 있다.
각 원소는 골드슈미트 분류에 따라 리토필, 시데로필, 아트모필, 칼코필로 분류되며, 미량 원소는 별도로 표시된다.
| Z | 원소 | 기호 | 골드슈미트 분류 | 풍부도 (ppm) | 생산량 톤/년 |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 산소 | O | 리토필 | 461,000 (46.1%) | 10,335,000 |
| 14 | 규소 | Si | 리토필 | 282,000 (28.2%) | 7,200,000 |
| 13 | 알루미늄 | Al | 리토필 | 82,300 (8.23%) | 57,600,000 |
| 26 | 철 | Fe | 시데로필 | 56,300 (5.63%) | 1,150,000,000 |
| 20 | 칼슘 | Ca | 리토필 | 41,500 (4.15%) | 18,000 |
| 11 | 나트륨 | Na | 리토필 | 23,600 (2.36%) | 255,000,000 |
| 12 | 마그네슘 | Mg | 리토필 | 23,300 (2.33%) | 27,700,000 |
| 19 | 칼륨 | K | 리토필 | 20,900 (2.09%) | 53,200,000 |
| 22 | 티타늄 | Ti | 리토필 | 5,650 (0.565%) | 6,600,000 |
| 1 | 수소 | H | 아트모필 | 1,400 (0.14%) | 75,000,000 |
| 15 | 인 | P | 리토필 | 1,050 (0.105%) | 226,000,000 |
| 25 | 망가니즈 | Mn | 리토필 | 950 (0.095%) | 16,000,000 |
| 9 | 플루오린 | F | 리토필 | 585 (0.0585%) | 17,000 |
| 56 | 바륨 | Ba | 리토필 | 425 (0.0425%) | 6,000,000 |
| 38 | 스트론튬 | Sr | 리토필 | 370 (0.037%) | 350,000 |
| 16 | 황 | S | 칼코필 | 350 (0.035%) | 69,300,000 |
| 6 | 탄소 | C | 아트모필 | 200 (0.02%) | 9,700,000,000 |
| 40 | 지르코늄 | Zr | 리토필 | 165 (0.0165%) | 1,460,000 |
| 17 | 염소 | Cl | 리토필 | 145 (0.0145%) | 71,250,000 |
| 23 | 바나듐 | V | 리토필 | 120 (0.012%) | 76,000 |
| 24 | 크롬 | Cr | 리토필 | 102 (0.0102%) | 26,000,000 |
| 37 | 루비듐 | Rb | 리토필 | 90 (0.009%) | 2 |
| 28 | 니켈 | Ni | 시데로필 | 84 (0.0084%) | 2,250,000 |
| 30 | 아연 | Zn | 칼코필 | 70 (0.007%) | 11,900,000 |
| 58 | 세륨 | Ce | 리토필 | 66.5 (0.00665%) | 24,000 |
| 29 | 구리 | Cu | 칼코필 | 60 (0.006%) | 19,400,000 |
| 60 | 네오디뮴 | Nd | 리토필 | 41.5 (0.00415%) | 7,000 |
| 57 | 란타넘 | La | 리토필 | 39 (0.0039%) | 12,500 |
| 39 | 이트륨 | Y | 리토필 | 33 (0.0033%) | 6,000 |
| 27 | 코발트 | Co | 시데로필 | 25 (0.0025%) | 123,000 |
| 21 | 스칸듐 | Sc | 리토필 | 22 (0.0022%) | 14 |
| 3 | 리튬 | Li | 리토필 | 20 (0.002%) | 35,000 |
| 41 | 나이오븀 | Nb | 리토필 | 20 (0.002%) | 64,000 |
| 7 | 질소 | N | 아트모필 | 19 (0.0019%) | 140,000,000 |
| 31 | 갈륨 | Ga | 칼코필 | 19 (0.0019%) | 315 |
| 82 | 납 | Pb | 칼코필 | 14 (0.0014%) | 4,820,000 |
| 5 | 붕소 | B | 리토필 | 10 (0.001%) | 9,400,000 |
| 90 | 토륨 | Th | 리토필 | 9.6 (0.00096%) | 5,000 |
| 59 | 프라세오디뮴 | Pr | 리토필 | 9.2 (0.00092%) | 2,500 |
| 62 | 사마륨 | Sm | 리토필 | 7.05 (0.000705%) | 700 |
| 64 | 가돌리늄 | Gd | 리토필 | 6.2 (0.00062%) | 400 |
| 66 | 디스프로슘 | Dy | 리토필 | 5.2 (0.00052%) | |
| 68 | 어븀 | Er | 리토필 | 3.5 (0.00035%) | 500 |
| 18 | 아르곤 | Ar | 아트모필 | 3.5 (0.00035%) | |
| 70 | 이터븀 | Yb | 리토필 | 3.2 (0.00032%) | |
| 72 | 하프늄 | Hf | 리토필 | 3.0 (0.0003%) | |
| 55 | 세슘 | Cs | 리토필 | 3.0 (0.0003%) | |
| 4 | 베릴륨 | Be | 리토필 | 2.8 (0.00028%) | 220 |
| 92 | 우라늄 | U | 리토필 | 2.7 (0.00027%) | 74,119 |
| 35 | 브로민 | Br | 리토필 | 2.4 (0.00024%) | 391,000 |
| 50 | 주석 | Sn | 칼코필 | 2.3 (0.00023%) | 280,000 |
| 73 | 탄탈럼 | Ta | 리토필 | 2.0 (0.0002%) | 1,100 |
| 63 | 유로퓸 | Eu | 리토필 | 2.0 (0.0002%) | |
| 33 | 비소 | As | 칼코필 | 1.8 (0.00018%) | 36,500 |
| 32 | 게르마늄 | Ge | 칼코필 | 1.5 (0.00015%) | 155 |
| 74 | 텅스텐 | W | 시데로필 | 1.25 (0.000125%) | 86,400 |
| 67 | 홀뮴 | Ho | 리토필 | 1.3 (0.00013%) | |
| 42 | 몰리브덴 | Mo | 시데로필 | 1.2 (0.00012%) | 227,000 |
| 65 | 터븀 | Tb | 리토필 | 1.2 (0.00012%) | |
| 81 | 탈륨 | Tl | 칼코필 | 0.85 (8.5%) | 10 |
| 71 | 루테튬 | Lu | 리토필 | 0.8 (8%) | |
| 69 | 툴륨 | Tm | 리토필 | 0.52 (5.2%) | |
| 53 | 요오드 | I | 리토필 | 0.45 (4.5%) | 31,600 |
| 49 | 인듐 | In | 칼코필 | 0.25 (2.5%) | 655 |
| 51 | 안티몬 | Sb | 칼코필 | 0.2 (2%) | 130,000 |
| 48 | 카드뮴 | Cd | 칼코필 | 0.15 (1.5%) | 23,000 |
| 80 | 수은 | Hg | 칼코필 | 0.085 (8.5%) | 4,500 |
| 47 | 은 | Ag | 칼코필 | 0.075 (7.5%) | 27,000 |
| 34 | 셀레늄 | Se | 칼코필 | 0.05 (5%) | 2,200 |
| 46 | 팔라듐 | Pd | 시데로필 | 0.015 (1.5%) | 208 |
| 83 | 비스무트 | Bi | 칼코필 | 0.0085 (8.5%) | 10,200 |
| 2 | 헬륨 | He | 아트모필 | 0.008 (8%) | |
| 10 | 네온 | Ne | 아트모필 | 0.005 (5%) | |
| 78 | 백금 | Pt | 시데로필 | 0.005 (5%) | 172 |
| 79 | 금 | Au | 시데로필 | 0.004 (4%) | 3,100 |
| 76 | 오스뮴 | Os | 시데로필 | 0.0015 (1.5%) | |
| 52 | 텔루륨 | Te | 칼코필 | 0.001 (1%) | 2,200 |
| 44 | 루테늄 | Ru | 시데로필 | 0.001 (1%) | |
| 77 | 이리듐 | Ir | 시데로필 | 0.001 (1%) | |
| 45 | 로듐 | Rh | 시데로필 | 0.001 (1%) | |
| 75 | 레늄 | Re | 시데로필 | 0.0007 (7%) | 47.2 |
| 36 | 크립톤 | Kr | 아트모필 | 0.0001 (1%) | |
| 54 | 제논 | Xe | 아트모필 | 3 (3%) | |
| 91 | 프로트악티늄 | Pa | 미량 | 1.4 (1.4%) | |
| 88 | 라듐 | Ra | 미량 | 9 (9%) | |
| 89 | 악티늄 | Ac | 미량 | 5.5 (6%) | |
| 84 | 폴로늄 | Po | 미량 | 2 (2%) | |
| 86 | 라돈 | Rn | 미량 | 4 (4%) | |
| 43 | 테크네튬 | Tc | 미량 | ||
| 61 | 프로메튬 | Pm | 미량 | ||
| 85 | 아스타틴 | At | 미량 | ||
| 87 | 프랑슘 | Fr | 미량 | ||
| 93 | 넵투늄 | Np | 미량 | ||
| 94 | 플루토늄 | Pu | 미량 |