감람석

3. 결정 구조

감람석 그룹의 광물은 독립된 규산염 사면체를 가진 사방정계(공간군 Pbnm)에서 결정화되며, 네소규산염 광물에 속한다. 이 구조는 산소 이온의 육방밀집 배열로 설명될 수 있으며, 팔면체 자리의 절반은 마그네슘 또는 철 이온으로, 사면체 자리의 1/8은 규소 이온으로 채워져 있다.

4. 산출지

현무암 등의 염기성암이나 초염기성암에 많이 포함되어 있다. 철감람석은 소레아이트질 마그마가 분화할 때 정출되며, 유문암이나 화강암 등에도 포함되어 있는 경우가 있다. 이때, 감람석이 주요한 구성광물인 암석을 감람암이라고 한다. 맨틀의 상부는 주로 감람석으로 구성되어 있다고 판단되고 있다.

4. 1. 지구 외 산출

5. 물리적, 화학적 성질

감람석은 보통 올리브색을 띠는 데서 이름이 유래했으며, 이는 미량의 니켈 때문으로 여겨진다. 하지만 철의 산화로 인해 붉은색으로 변할 수도 있다. 일반식은 (Mg,Fe)₂SiO₄이며, Mn, Ni, Ti을 소량 함유한다. 결정계는 사방정계이며, 비중은 3.2 - 3.8, 모스 경도는 7이다. 유리 광택이며, 색깔은 황록색이고, 형태는 입상 또는 단주상 결정이다.

반투명 감람석은 때때로 보석으로 사용되는데, 프랑스어로 감람석을 뜻하는 페리도트라고 불린다. 그리스어의 금과 돌을 뜻하는 단어에서 유래한 크리소라이트(chrysolite, 또는 ''chrysolithe'')라고도 불리지만, 이 이름은 현재 영어권에서는 거의 사용되지 않는다. 최상급의 보석급 감람석 중 일부는 홍해의 자바르가드 섬에 있는 맨틀 암석에서 채취되었다.^[11][12]

감람석은 마피크 및 초마피크 화성암에서 모두 발견되며, 특정 변성암의 주요 광물로도 존재한다. Mg가 풍부한 감람석은 마그네슘이 풍부하고 실리카가 적은 마그마로부터 결정화된다. 그 마그마는 반려암과 현무암과 같은 마피크암으로 결정화된다. 초마피크암은 일반적으로 상당한 양의 감람석을 포함하며, 감람석 함량이 40%를 초과하는 암석은 페리도타이트로 분류된다. 듀나이트는 감람석 함량이 90%를 초과한다.^[13] 감람석과 고압 구조 변종은 지구 상부 맨틀의 50% 이상을 구성하며, 감람석은 부피 기준으로 지구에서 가장 흔한 광물 중 하나이다.^[14]

Fe가 풍부한 감람석 파얄라이트는 상대적으로 훨씬 드물지만, 드물게 화강암과 류코리트에 소량으로 존재하며, 매우 Fe가 풍부한 감람석은 석영과 트리디마이트와 안정적으로 공존할 수 있다. 반대로, Mg가 풍부한 감람석은 실리카 광물과는 안정적으로 공존하지 않으며, 실리카 광물과 반응하여 사방휘석()을 형성한다. Mg가 풍부한 감람석은 지구 내부 약 410 km 깊이에 해당하는 압력까지 안정적이다.

골디히 용해 계열에 따르면, 감람석은 지표면에서 안정성이 떨어지는 일반적인 광물 중 하나이다. 감람석은 물이 존재하는 환경에서 쉽게 이딩사이트(점토 광물, 산화철 및 페리하이드라이트의 조합)로 변질됩니다.^[28] 빠른 풍화 작용 때문에 감람석은 퇴적암에서 거의 발견되지 않는다.^[32]

고압 환경 하에서 감람석은 스피넬 구조로 변화한다. 고압 다형 광물은 워즐레이트라고 불리며, 더욱 압력이 가해지면 링우드다이트가 된다.^[57][58] 지상이나 수중에서 다른 광물보다 이산화탄소와 빠르게 반응하여, 부서지기 쉬운 활석을 포함하는 사문암으로 변화하여 풍화되기 쉽다.^[59] 해양판이 침강한 슬랩에서는 고압력 환경에서 열수와 반응하여 사문암화된다.^[60]

6. 고압 다형체

지구 깊은 곳의 높은 온도와 압력에서는 감람석 구조가 안정적이지 않다. 지하 약 410km 이상이 되면 감람석은 와즈레이트로 상전이하며,^[26] 약 520km 깊이에서는 와즈레이트가 스피넬 구조를 가진 링우다이트로 상전이한다.^[26][57][58] 약 660km 깊이에서 링우다이트는 규산염 페로브스카이트 ((Mg,Fe)SiO3) 및 페로페리클라스 ((Mg,Fe)O)로 분해된다.^[26] 이러한 상전이는 지구 맨틀 밀도의 불연속적인 증가를 일으키며, 이는 지진 방법으로 관찰할 수 있다.^[26] 또한, 이러한 상전이는 맨틀 대류의 역학에 영향을 미치는 것으로 생각된다.^[26]

이러한 상전이가 발생하는 압력은 온도와 철 함량에 따라 달라진다.^[27] 800 °C에서 순수 마그네슘 성분인 포스터라이트는 11.8 GPa에서 와즈레이트로, 14 GPa 이상의 압력에서 링우다이트로 변환된다. 철 함량이 증가하면 상전이 압력이 감소하고 와즈레이트 안정 영역이 좁아진다. 약 0.8 몰 분율의 파얄라이트에서 감람석은 10.0-11.5 GPa 압력 범위에서 링우다이트로 직접 변환된다. 온도가 높아지면 이러한 상전이의 압력이 증가한다.^[26]

7. 용도

감람석은 제철소에서 돌로마이트의 대체재로 사용된다.^[39] 알루미늄 주조 산업에서는 감람석 모래를 사용하여 알루미늄 제품을 주조하는데, 실리카 모래보다 물이 덜 필요하면서도 금속을 붓는 동안 주형을 유지하는 데 효과적이다. 물이 적다는 것은 금속을 주형에 부을 때 배출해야 하는 기체(수증기)가 줄어든다는 것을 의미한다.^[40]

핀란드에서는 감람석이 비교적 높은 밀도와 반복적인 가열 및 냉각에도 풍화에 대한 저항성이 높기 때문에 사우나 스토브에 이상적인 암석으로 판매되고 있다.^[41]

부수어 모래 형태로 만든 감람석 모래는 주물 모래로 사용되며, 내화 측정 제겔콘(Seger cone)에서 SK37-38의 내화성을 가진다.^[64] 또한, MgO의 작용에 의해 철 이외의 슬래그(슬래그)를 분리하는 데 사용된다.

수분이 있는 환경에서 이산화탄소와 빠르게 반응하여 풍화되는 감람석의 성질을 이용하여, 지구온난화 대책으로 부순 감람석을 해변에 깔아 놓는 라는 시도가 이루어지고 있다.^[65] 그러나 이 방법은 대량으로 풍화시켜도 효과가 미미하고 감람석 채굴은 비효율적이며, 해양 환경도 변화시켜 특정 종의 식물 플랑크톤이 우세한 상황을 만들어 환경 파괴로 이어질 수 있다는 비판도 제기되고 있다.^[66]

그 외에도 콘크리트용 골재, 비료, 호안 등으로 사용된다.^[67][68]

7. 1. 산업적 이용

7. 2. 보석

7. 3. 기타 용도

8. 감람석과 기후 변화

탄소 격리와 관련하여 감람석과의 반응을 통한 CO₂ 제거가 고려되어 왔다. 이 매우 느린 반응의 최종 생성물은 이산화규소, 탄산마그네슘 및 산화철이다.^[42][43] 비영리 단체인 프로젝트 베스타(Project Vesta)는 파도의 작용을 통해 분쇄된 감람석의 교반과 표면적을 증가시키는 해변에서 이러한 접근 방식을 조사하고 있다.^[44]

수분이 있는 환경에서 이산화탄소와 빠르게 반응하여 풍화되기 때문에, 지구온난화 대책으로 부순 감람석을 해변에 깔아 놓는 Project Vesta라는 시도가 이루어지고 있다.^[65] 그러나 이 방법은 대량으로 풍화시켜도 효과가 미미하고 감람석 채굴은 비효율적이며, 해양 환경도 변화시켜 특정 종의 식물 플랑크톤이 우세한 상황을 만들어 환경 파괴로 이어질 수 있다는 비판도 제기되고 있다.^[66]

8. 1. 탄소 격리 연구

9. 이름의 유래와 혼동

감람석의 어원은 라틴어의 oliva(올리브)인데, 이는 돌의 색깔이 올리브색이라는 것에 기인한다. 1790년 아브라함 고틀로프 베르너가 명명했다. olivine을 감람석으로 번역하게 된 유래는 일본의 지질조사소 구성원들에 있으며, 가장 오래된 문헌은 『20만분의 1 이즈 화폭 지질설명서』(1886년)이다.

감람과는 베트남이 원산지이며, 동남아시아 일대에서 재배된다. 무환자나무와 닮았고, 과실은 식용, 기름 추출, 약용으로 쓰인다. 이 나무의 과실은 유럽 지중해 지역의 올리브와 비슷하지만 전혀 다르다. 그러나 일본 에도 시대 말기에 과실만 보고 같은 것으로 오인하여, 성서가 한문으로 번역될 때 올리브가 잘못 번역된 것이라고 한다.

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