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보석상식

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보석은 어떻게 만들어지는가?

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semigold

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보석은 아름답고, 내구성을 가지며, 산출이 희귀한 조건을 만족시켜야 한다. 이 조건을 만족시키는 광물의 수는 우리가 생각하는 것만큼 흔하지 않다. 그렇기 때문에 보석이 보석으로서 가치를 유지하는 중요한 이유가 된다. 하지만 보석광물이라고 해서 자연계에 존재하는 다른 광물들의 생성과정과는 전혀 다른 특별한 과정에 의해 생성되는 것은 결코 아니며, 46억 년 전 지구가 만들어진 이후 지구에서 일어나는 지질작용의 여러 과정을 통하여 다른 광물들이 생성되는 과정에서 함께 만들어진다.

광물의 생성은 마그마로부터의 화성암이 생성되는 과정에서 만들어지기도 하며, 퇴적암이나 변성암이 생성되는 과정에서 만들어지기도 한다. 또한 특정 보석광물은 특정한 형태의 암석에서만 산출된다. 이는 다르게 표현하면 모든 종류의 암석, 즉 화성암, 변성암 또는 퇴적암에서 보석광물의 종류와 산출빈도는 각기 다르지만, 모두 보석광물을 산출한다는 의미이기도 하다. 이들 보석광물들은 암석의 종류에 따라 서로 만들어지는 과정에 차이가 있게 마련이다.

암석의 순환과정을 알아보기로 한다. 이 암석의 순환과정이 광물을 생성하는 과정이기 때문에 이를 아주 간략하게나마 소개해 보려고 한다. 우리가 다루는 보석은 바로 지구의 겉껍질에 해당하는 지각에서 모두 산출된다. 지각은 몇 개의 판으로 나누어져 이동을 한다. 나누어진 조각을 지판이라고 한다. 이들 지판의 경계에는 새로운 지각을 생성하는 곳과 소멸되는 경계가 있는데, 이를 각기 생성(발산)경계, 소멸(수렴)경계라고 부른다. 또 다른 경계는 생성과 소멸과는 관계없이 수평적인 이동만 일어나는 곳이 있는데, 이를 보존경계라고 부른다.

해양지각과 대륙지각이 만나는 수렴(소멸)경계를 보여 주는 개념도
 

아마도 이들 경계 중에서 우리가 관심을 두는 보석광물의 생성과 가장 밀접한 관계를 갖는 지판의 경계는 소멸경계일 것이다. 이런 소멸경계를 간단하게 나타낸 것이 바로 앞의 그림이다. 상대적으로 밀도가 높은 해양지각이 밀도가 낮은 대륙지각과 만나는 경계에서 해양지각은 대륙지각의 밑으로 기어들어 가게 된다. 이런 곳을 우리는 섭입대라고 부른다. 이들이 지각 하부로 들어가게 되면 온도와 압력이 증가하면서, 해양지각과 대륙지각을 구성하고 있던 암석들의 부분용융이 일어나 마그마를 만들게 된다. 이처럼 용융된 마그마가 지하에서 서서히 냉각 고결된 것이 심성암이라고 부르는 화성암이다.

이들이 지표로 상승해서 분출을 하면 바로 화산이 된다. 지표로 노출된 암석들은 풍화작용에 의해 광물들이 분해되고, 강수 등에 의해 하천을 통해 운반된 뒤 해양이나 호수 등지에서 퇴적 고화1)되어 암석이 되면 이를 퇴적암이라고 부른다. 퇴적층의 두께가 증가하거나, 지각 심부에 있는 암석들은 높은 온도와 압력에 의해 새로운 환경에 안정한 광물상으로 변화되는데, 이런 변성과정을 거친 암석을 변성암이라고 부른다. 이들 역시 지표에 노출되면 풍화작용에 의해 다른 퇴적암의 공급원의 역할을 하게 된다. 이것은 암석의 순환과정을 수렴경계에 한정하여 아주 간단하게 설명한 것으로, 실제로 암석의 순환과정은 매우 복잡한 지질과정의 복합적인 산물이다.

가장 많은 종류의 보석광물은 지하에 있던 마그마가 냉각되는 과정에서 결정으로 정출될 때 만들어진다. 따라서 이들 보석광물들은 흔히 화성암내에서 산출된다. 마그마 기원이기는 하지만 이들이 만들어지는 환경, 즉 온도와 압력 그리고 지질학적인 조건은 제각기 다르게 마련이다. 이런 과정을 이해하려면 상당한 전공지식이 필요하다.

지하에서 생성되는 화성암에 수반되는 주요한 보석광물은 다음과 같다. 다이아몬드, 강옥, 녹주석, 크리소베릴, 석류석, 장석, 페리도트, 석영, 첨정석, 황옥, 전기석, 지르콘 및 인회석 등이 이에 해당된다. 그러나 이들 중 다이아몬드는 킴벌라이트란 초염기성 화성암에 수반되는 돌이기는 하지만, 다른 것들과는 만들어지는 과정이 다르다. 다이아몬드는 적어도 지하 150km 정도의 심도에 해당되는 압력에서나 만들어지는 광물이다. 따라서 이 돌은 맨틀상부에서 기원되는 마그마가 지각의 약한 곳을 따라 지표로 올라온 킴벌라이트에 수반된다. 그러나 정작 다이아몬드는 킴벌라이트가 지표로 분출한 시기보다 훨씬 더 이전에 만들어진 다이아몬드가 상승하는 이들 마그마에 섞여 지표로 올라 온 특별한 녀석이다.

퇴적암이나 충적층 등에서도 많은 보석광물들이 산출되는데, 이는 보석광물들이 경도가 높을 뿐만 아니라 암석이 풍화받는 과정에서 분해되지 않고 살아남아 다시 퇴적물들 속에 잔류된 결과이다. 따라서 일반적으로 경도가 매우 높고 풍화작용에 저항성이 강한 다이아몬드, 강옥, 녹주석 등이 이에 해당된다. 이런 광물들은 흔히 하천이나 하천의 범람에 의해 퇴적된 충적층에서 사광의 형태로 존재한다.

그러나 퇴적과정의 여러 단계에서 새로운 보석광물을 만들기도 하는데, 이는 주로 지표근처에서 물과 암석과의 반응 결과로 만들어진 것들이다. 물과 암석과의 반응에 의해 유용성분을 용해시키고, 이들 용액으로부터 적정한 지화학적인 환경에서 다시 광물로 침전된 것들이 바로 그들이다. 이런 환경은 지표환경이므로 화성암이나 변성암에서 만들어지는 광물들보다는 아주 낮은 온도와 압력 조건에서 만들어진 것들이다. 그런 보석광물로는 단백석, 석영, 공작석, 남동석, 크리소프레이스, 크리소콜라, 터키석 등이 있다.

지구 표면에서 암석의 순환과정을 보면 지구조 운동에 의해 지표의 지층들이 지하로 들어가 온도와 압력이 높아지거나, 주위에 고온의 마그마가 상승하면서 접촉되는 접촉부 등에서는, 광물들이 그들이 처한 새로운 환경에 적응할 수 있는 조직과 조성의 변화를 수반하게 되는데, 이를 변성작용이라고 한다. 이런 변성작용의 결과 기존의 보석광물들이 다른 광물로 만들어지기도 한다. 이런 작용으로 만들어지는 보석광물들로 강옥, 석류석, 경옥 및 연옥, 알렉산드라이트, 홍주석 및 댄버라이트 등이 있다. 변화된 지질학적 환경에서 새롭게 만들어지는 광물들은 전적으로 모질물질의 성격이나 변성 조건에 따라 달라진다.

따라서 모든 보석광물들은 제각기 다른 지질역사를 지니고 있는 개체라고 보면 된다. 자연계에서 일어나는 이러한 과정은 모두 범상치 않은 일로서, 보석광물 역시 나름대로 지구의 진화과정을 알려 주는 산 증거이기도 하다.

 

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등록자semigold

등록일2015-05-12

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