지구 지각 내 원소 존재비

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1. 개요
2. 원소 존재비 측정의 어려움
3. 원자 번호에 따른 존재비 변화
4. 원소별 존재비 목록 (대륙 지각 기준)
5. 한국의 지각 구성과 광물 자원
- 5.1. 주요 광물 자원
- 5.2. 과제
참조

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.

2. 원소 존재비 측정의 어려움

지구 지각 내 원소 존재비 추정은 여러 어려움이 따른다. 상부 지각과 하부 지각의 조성이 매우 다르고,^[2] 대륙 지각의 조성은 지역에 따라 크게 다를 수 있기 때문이다.^[2] 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 물에 의한 침식 등으로 인해 조성이 변화했다.^[3] 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.^[4]

2. 1. 지각 구성의 불균일성

지구 지각 내 원소 존재비 추정은 여러 어려움이 따른다. 상부 지각과 하부 지각의 조성이 매우 다르고,^[2] 대륙 지각의 조성은 지역에 따라 크게 다를 수 있기 때문이다.^[2] 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 물에 의한 침식 등으로 인해 조성이 변화했다.^[3] 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.^[4]

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.^[2] 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 물에 의한 침식으로 인해 조성이 변화했다.^[3] 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.^[4]

2. 3. 특정 원소 측정의 어려움

지구 지각 내 원소 존재비를 추정하기 어려운 이유는 다음과 같다. 첫째, 상부 지각과 하부 지각의 조성이 매우 다르다.^[2] 둘째, 대륙 지각의 조성은 지역에 따라 크게 다를 수 있다.^[2] 지구는 생성 이후 휘발성 화합물의 손실, 용융 및 재결정, 일부 원소의 깊은 내부로의 선택적 손실, 그리고 물에 의한 침식으로 인해 조성이 변화했다.^[3] 특히 란타넘족 원소는 정확하게 측정하기 어렵다.^[4]

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.^[6]

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.^[6]

3. 2. 골드슈미트 분류

^[5]

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.^[6] 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.^[6]

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.^[5] 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.^[6]

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.^[7]

각 원소는 골드슈미트 분류에 따라 리토필, 시데로필, 아트모필, 칼코필로 분류되며, 미량 원소는 별도로 표시된다.

지구 (대륙) 지각 내 화학 원소의 풍부도
Z	원소	기호	골드슈미트 분류	풍부도 (ppm)^[7]	생산량 톤/년^[8]
8	산소	O	리토필	461,000 (46.1%)	10,335,000^[9]
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^[10]
22	티타늄	Ti	리토필	5,650 (0.565%)	6,600,000
1	수소	H	아트모필	1,400 (0.14%)	75,000,000^[11]^[12]
15	인	P	리토필	1,050 (0.105%)	226,000,000^[13]
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^[14]
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^[15]
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^[16]
29	구리	Cu	칼코필	60 (0.006%)	19,400,000
60	네오디뮴	Nd	리토필	41.5 (0.00415%)	7,000^[17]
57	란타넘	La	리토필	39 (0.0039%)	12,500^[18]
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^[19]
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^[20]
59	프라세오디뮴	Pr	리토필	9.2 (0.00092%)	2,500^[21]
62	사마륨	Sm	리토필	7.05 (0.000705%)	700^[22]
64	가돌리늄	Gd	리토필	6.2 (0.00062%)	400^[23]
66	디스프로슘	Dy	리토필	5.2 (0.00052%)
68	어븀	Er	리토필	3.5 (0.00035%)	500^[24]
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	data-sort-value=0\|
61	프로메튬	Pm	미량	data-sort-value=0\|
85	아스타틴	At	미량	data-sort-value=0\|
87	프랑슘	Fr	미량	data-sort-value=0\|
93	넵투늄	Np	미량	data-sort-value=0\|
94	플루토늄	Pu	미량	data-sort-value=0\|

5. 한국의 지각 구성과 광물 자원

5. 1. 주요 광물 자원

5. 2. 과제

참조

_[1] 서적 Geochemistry: An Introduction https://www.cambridg[...] Cambridge University Press 2009-06-25
_[2] 간행물 Composition of Earth's continental crust as inferred from the compositions of impact melt sheets https://www.lpi.usra[...] 28th Annual Lunar and Planetary Science Conference, March 17–21, 1997, Houston, TX, p. 763. Vol. 28 1997
_[3] 논문 Abundances of the Elements https://link.aps.org[...] 1956-01-01
_[4] 간행물 Statistical Evaluation of Analytical Methods for the Determination of Rare-Earth Elements in Geological Materials and Implications for Detection Limits 2002
_[5] 웹사이트 Rare Earth Elements—Critical Resources for High Technology: USGS Fact Sheet 087-02 https://pubs.usgs.go[...] 2024-03-23
_[6] 서적 Chemical Composition of the Mantle
_[7] 문서 Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea 2016-2017
_[8] 웹사이트 Commodity Statistics and Information http://minerals.usgs[...] USGS
_[9] 웹사이트 Oxygen Supply Chain – Executive Summary https://www.epa.gov/[...] 2024-05-23
_[10] 웹사이트 Potash facts https://natural-reso[...] 2024-05-23
_[11] 웹사이트 Hydrogen https://www.irena.or[...] 2024-05-23
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_[18] 웹사이트 Lanthanum https://mmta.co.uk/m[...] 2024-05-23
_[19] 논문 Exploring global supply and demand of scandium oxide in 2030 https://www.scienced[...] 2024-05-23
_[20] 웹사이트 Thorium https://edu.rsc.org/[...] 2024-05-23
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_[29] 웹사이트 "It's Elemental\xA0— The Periodic Table of Elements" http://education.jla[...] Jefferson Lab 2007-04-14
_[30] 웹인용 Elements, Terrestrial Abundance http://www.daviddarl[...] www.daviddarling.info 2007-04-14
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_[32] 웹인용 Abundance in Earth's Crust http://www.webelemen[...] WebElements.com 2007-04-14
_[33] 웹인용 List of Periodic Table Elements Sorted by Abundance in Earth's crust https://www.science.[...] Israel Science and Technology Homepage 2007-04-15
_[34] 웹인용 "It's Elemental\xA0— The Periodic Table of Elements" http://education.jla[...] Jefferson Lab 2007-04-14
_[35] 웹사이트 Commodity Statistics and Information http://minerals.usgs[...] USGS
_[36] 문서 연간 5,000톤의 전자급이 생산된다.
_[37] 서적 Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements https://books.google[...] Oxford University Press

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