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최근 수정 시각 : 2022-04-16 20:09:00

규산염 광물

조암광물
규산염 광물 비규산염 광물
사장석 석영 정장석 휘석 각섬석 흑운모 백운모 점토광물 기타광물


1. 개요2. 지구상의 분포3. 구조 단위
3.1. 규산염 사면체: 기본 골격 단위3.2. 양이온의 치환 관계
4. 구조별 분류
4.1. 독립사면체 규산염 광물(Orthosilicate minerals)4.2. 복사면체 규산염 광물(Disilicate minerals)4.3. 환상 규산염 광물(Ring silicate minerals)4.4. 쇄상 규산염 광물 (Chain silicate minerals)
4.4.1. 단사슬 규산염 광물 (Single chain silicate minerals)4.4.2. 복사슬 규산염 광물(Double chain silicate minerals)
4.5. 판상 규산염 광물(Sheet silicate minerals)4.6. 망상 규산염 광물(Framework silicate minerals)

1. 개요

/ Silicate minerals

산소 규소로 이루어진 SiO4 사면체가 주가 되어 이루어진 광물이다. 지각에서 가장 풍부한 원소가 산소와 규소이기에 지각 대부분은 규산염광물로 이루어져 있다.

2. 지구상의 분포

지구 지각 맨틀 규소 산소가 풍부하여, 대부분이 규산과의 화합물인 규산염광물로 구성되어 있다. 이 광물들은 지구 지각 전체의 약 97%를 차지한다. 지각을 구성하는 주성분 광물들은 부피로 볼 때, 사장석(斜長石)이 42%, 알칼리장석이 22%, 석영이 18%, 휘석 각섬석(角閃石)이 9%, 흑운모가 4%, 감람석이 2%, 기타가 3%이다. [1]

3. 구조 단위

3.1. 규산염 사면체: 기본 골격 단위

규산염광물은 다양한 구조를 만들 수 있으며, 규산염 광물의 대분류는 광물의 결정 구조에 따른다. 이 결정 구조는 광물의 외양과 성질을 결정하는 데 지대한 영향을 미치기 때문에 가장 먼저 고려되는 구분 기준이 된다.
파일:external/www.thisoldearth.net/Silicon_Tetrahedron.jpg
규산염 광물은 기본적으로 반지름이 작은 규소 4가 이온이 반지름이 큰 산소 2가 이온 4개에 의해 둘러싸여 정사면체 구조를 만든 단위체에 기반한다(위 그림 참고). 이를 규산염 사면체(silica tetrahedral)라고하며, 규산염 광물의 뼈대를 이루게 된다. 규소 이온에 산소 이온이 한 쌍의 공유결합 전자쌍을 갖기 때문에, 규산염 사면체는 기본적으로 4개의 배위수를 갖게 된다. 규산염 사면체의 규소 이온은 간혹 알루미늄이나 티타늄 등의 다른 양이온으로 일부 치환되기도 한다. 한편 각 꼭짓점 산소 이온 입장에서, 양이온과 결합하여 전하를 맞추는 것도 가능하지만, 또 다른 규소와 공유결합하여 전하를 맞추는 것도 가능하다. 만약 산소 이온이 두 규소와 공유결합을 하게 되면, 규산염 사면체가 하나의 산소 이온을 놓고 꼭지점이 결합된 구조를 갖게 된다.

결국, 이들이 어떻게 배열하고, 무엇과 결합하고 있는 지가 구조를 결정하는 기반이 된다. 예컨대, 만약 결정 내 규산염 사면체의 4 꼭지점이 모두 양이온과 맞닿아 있다면, 규산염 사면체는 각자 '독립적으로' 존재하게 된다. 이를 독립사면체 규산염 광물(orthosilicate minerals)라고 한다. 이외에도 몇 가지 가능성이 있으며, 이에 따라 대분류가 이뤄진다. 각 경우에 수에 대해서 아래 분류 항목을 살펴보라.

3.2. 양이온의 치환 관계

비록 [SiO4]가 기본 단위이며 이 골격에 따라 광물 구분을 하지만, 광물군에서 세부 분류가 들어가는 것은 여러 가지 치환 관계가 존재하기 때문이다. 광물의 치환은 매우 다양한 종류가 있으며 그 조건이나 상황도 가지각색이라 일반화하여 분류하는 것은 어려울 뿐만 아니라, 그 양이 방대하다. 여기는 가장 기본적인 것들만 선별해서 그 예로 소개해놓았다.

공통적인 규칙은 [1] 치환되는 이온 간의 크기(직경)가 비슷할수록, [2] 이온의 전하수가 비슷할수록 치환은 잘 일어난다. 새로 들어가려는 이온의 크기가 너무 커도 문제지만, 너무 작아도 문제이며, 이온의 전하수에 차이가 발생하면 이를 상쇄하기 위해 쌍을 이뤄 치환이 일어나야 한다. 치환은 기본적으로 높은 온도에서 잘 일어나는 것이 일반적이며, 크기가 큰 이온을 상대적으로 더 작은 이온 자리에 집어넣기 위해서는 특히 온도가 중요하다. 온도가 높아지면 부피가 조금 커지고, 격자가 좀 더 '유연'해지기 때문이다.

(a) 규산염 사면체 내 Si 이온의 치환
규산염 사면체는 보통 Si가 우세한 것이 기본이다. 그러나 많은 광물에서 Si 대신에 4개의 배위수를 갖는 Al3+ 이온이 치환되는 것이 보고되어 있다. 비록 치환이나, 이 치환이 무척 우세하여 새롭게 광물 격자를 구축하면 다른 광물군이 된다. 대표적인 예가 아래 설명되어 있는 장석이다. 규소 이온이 4가 양이온인 반면, 알루미늄은 3가 양이온이기 때문에 이 차이를 극복하기 위해 1~2가 금속 및 알칼리 (토)금속이 함께 치환을 하게 된다. 예컨대 Na-Si-O 관계에서 Si가 Al으로 치환되면 Ca-Al-O 관계가 되어야할 것이다.[2] 종종 알루미늄 대신 티타늄 4가 양이온이 들어가거나 3가 철이온이 들어가기도 한다.
그래서 규산염광물의 화학식은 뒷부분에 [AlSiO]가 괄호로 묶여 기재되는 경우가 많으며, 이 때 Si와 묶이는 Al은 규산염사면체 자리를 치환하는 배위수가 4인 알루미늄 이온이 된다. (예: 금운모(phlogopite) K2Mg6[Al2Si6O20](OH)4)

(b) 수화 광물과 무수 광물
규산염사면체는 기본적으로 산소가 풍부하다. 산소는 규소와 한쪽을 공유결합하고 있지만, 나머지 하나의 전자는 다양한 결합이 가능하다. 만약 이 결합이 수소 이온(H+)과의 결합이라면, 이는 곧 -OH, 히드록시기가 된다. 이는 지질학에서 물을 의미하며, 암석이 물을 담아내는 방식이 된다. 왜냐하면, 규소가 산소 하나를 공유하는 경우, Si-O-Si 형식이 되는데, 여기에 물(H2O)이 들어가게 되면, Si-OH + HO-Si 꼴이 되기 때문이다. 그래서 수화 광물은 화학식의 맨 마지막에 산소가 오지 않고, OH가 오게 된다. 이런 광물을 수화 광물이라고 한다. 그렇지 않으면 무수 광물이라고 한다. 수화 광물의 예는 앞서 예로 든 금운모가 있다. 위 금운모의 화학식 맨 끝에 (OH)4가 있음을 확인할 수 있다.
한편, 종종 휘발성 기체가 물이 들어가야할 자리에 치환하는 것도 관찰된다. 특히 할로젠 원소 플루오린 염소가 흔하게 치환된다. 이런 경우에는 (OH)n이 아니라 (OH, F, Cl)n이라는 표기를 하기도 한다. 대표적인 예가 인회석[3]이다.

(c) 철과 마그네슘의 관계
철과 마그네슘이 모두 2가 양이온인 경우, 전하수도 같고 두 이온의 크기가 비슷하여 서로 치환이 무척 용이하다. 따라서 많은 규산염 광물에서 이 둘은 치환을 일으켜 고용체 관계로 존재하게 된다. 가장 대표적인 예가 감람석[4]이다. 많은 광물의 화학식에 Mg와 Fe는 서로 괄호 내에 함께 있음을 확인할 수 있다. 반면, 칼슘은 같은 2가 양이온이지만 그 크기가 더 커서 쉽게 치환되지 않는다. 비록 방해석 백운암이 서로 치환관계이지만, 그 크기 차이 때문에 완전한 고용체 관계에서 좀 더 복잡한 성질들을 갖게 된다.

(d) 칼슘과 소듐의 관계
칼슘(Ca2+)과 소듐(Na+) 이온은 서로 전하수에 차이가 있지만, 크기가 비슷해서 치환이 일어날 수 있다. 이 때문에 장석은 Ca 자리에 Na가 들어갈 수 있고, 이 결과 회장석(anorthite)에서 조장석(albite)으로의 연속적인 고용체가 나타난다. 다만 이 치환은 전하수 차이 때문에 다른 치환이 쌍으로 발생해야 하는데, 장석의 경우에는 (a)에서 설명한 Si-Al 치환을 이용한다. 즉, NaSi-CaAl 치환이 발생한다. 칼슘과 소듐 간의 치환은 다른 광물에서도 잘 발견되며, 휘석 각섬석에서 칼슘-휘석(예컨대 투휘석, CaMgSi2O6), 칼슘-각섬석이 각각 소듐-휘석(비취휘석, NaAlSi2O6)과 소듐-각섬석으로 치환할 수 있는 것이 이 치환 때문이다. 예로 든 휘석 치환의 경우, Ca와 Na 간의 전하수 차이를 해결하기 위해 Mg를 Al로 치환한다(CaMg-NaAl). 뿐만 아니라,

(e) 칼슘과 마그네슘의 치환
칼슘과 마그네슘은 전하수가 같은 인접한 토금속이기에 치환이 발생한다.[5] 다만 칼슘은 마그네슘에 비해 크기가 커서(약 140%), 치환에 제약이 걸리는 편이다. 예컨대, 방해석에는 마그네슘이 들어가면서 백운암으로 변하지만 칼슘의 크기가 크기 때문에 방해석에 소량의 마그네슘이 들어 있는 상태가 백운석에 소량의 칼슘이 들어 있는 것보다 안정하여 고용체의 안정역(solvus)에 비대칭성이 발생한다. 또한, 마그네슘만으로 양이온이 차 있는 휘석(enstatite, Mg2Si2O6)에 칼슘이 들어가려고 하면, 칼슘의 크기 때문에 결정계가 유지되기 어려워 결정계가 뒤틀리게 된다. 이 때문에 마그네슘-휘석은 보통 대칭성이 더 높은(사방정계) 사방휘석으로 존재할 수 있지만, 칼슘이 들어간 휘석(투휘석, CaMgSi2O6)은 대칭성이 떨어지는 단사휘석으로 존재하게 된다. 단사휘석이 되더라도, 칼슘의 크기와 마그네슘의 크기 차이는 해결되지 않아서, 칼슘과 마그네슘이 들어가 있는 이온 자리의 모양이 서로 다르다. 이 때문에 단사휘석은 칼슘과 마그네슘의 비가 1:1 이상으로 칼슘이 들어갈 수 없으며, 억지로 집어넣는 경우(예컨대 Ca2Si2O6) 더 이상 휘석이 되지 못하고 규회석(wollastonite)이라는 준휘석(pyroxenoids)이 된다.

4. 구조별 분류

파일:external/www.geologycafe.com/Silicates.jpg
▲ 각 구조를 간단하게 그려낸 모식도. (판상광물은 생략되어 있다.)

4.1. 독립사면체 규산염 광물(Orthosilicate minerals)

SiO 4 -4 사면체가 독립적으로 떨어져 있는 구조를 가진 규산염 광물이다. 규소 하나당 항상 산소 4개가 다른 규소와 공유하지 않고 존재하므로, 규소와 산소의 비는 1:4가 된다. 독립사면체 규산염 광물에 해당하는 광물 혹은 광물군은 아래와 같다. 각 광물의 결정 구조는 해당 항목에 기술되며, 여기서 광물의 각론은 생략한다. 아래 항목 중 조암광물에 해당하는 광물은 감람석 석류석이다.

감람석(olivine): fayalite, forsterite를 포함.
지르콘(zircon)
티탄석(titanite, sphene)
석류석(garnet): almandine, spessartine, grossular, pyrope 등을 포함.
알루미늄 규산염 광물(Aluminosilicate minerals): 남정석(kyanite), 규선석(silimanite), 홍주석(andalusite)
황옥(topaz)
경녹니석(chloritoid)

4.2. 복사면체 규산염 광물(Disilicate minerals)

SiO 4 사면체 두 개가 꼭지점 하나를 공유하여 (Si 2 O 7) -6 단위를 구축할 수 있다. 이 한 쌍의 단위가 포함되는 격자 구조를 갖는 광물의 경우 이를 복사면체형 규산염 광물이라고 한다. 그러나 순수하게 복사면체만으로 구성된 광물보다는, 복사면체와 독립사면체가 혼합된 격자구조를 갖는 경우가 더 흔하다. 예컨대 베수비아나이트(vesuvianite)의 경우, 18개의 규소 중 10개는 독립사면체로 존재하며 나머지 8개는 복사면체로 존재하게 된다. 아래는 복사면체 규산염 광물들이나, 조암광물에 해당하는 경우는 없다. 다만, 이 중에서 가장 암석에 흔히 발견되는 광물은 녹염석이다.

녹염석(epidote): zoisite, clinozoisite, epidote, piemontite, allanite를 포함
베수비아나이트(vesuvianite, idocrase)
황장석(melilite): gehlenite, Akermanite를 포함.
로소나이트(lawsonite)
펌펠리아이트(pumpellyite)
액시나이트(axinite)[6]

4.3. 환상 규산염 광물(Ring silicate minerals)

영어로 ring silicate라고도 한다. SiO4 사면체가 고리모양으로 모여 있는 구조이다. 3개가 고리를 이룬 삼각환형, 4개가 이룬 사각환형, 6개가 이룬 육각환형이 있는데 육각환형은 (Si6O18)12-의 일반식을 가지며 셋 다 Si:O 비율이 1:3이다. 육각환형 규산염 광물은 지표에서 꽤나 흔히 발견되는 광물에 속하는 반면, 삼각환형과 사각환형 규산염광물은 극도로 드물게 산출된다. 규산염 외의 다른 원소들이 고리 사이의 공간에 잡혀서 고리 사이를 연결하는데 이 덕분에 환형 규산염들은 보통 강도가 높고 쪼개짐이 잘 일어나지 않는다.

삼각환형 규산염 광물
베니토아이트(benitoite)[7]: bazinite, benitoite, pabstite, wadeite를 포함.
사각환형 규산염 광물 육각환형 규산염 광물
녹주석(beryl)
전기석(tourmaline): 세부 단종(end-member)은 항목 참고.
근청석(cordierite)

4.4. 쇄상 규산염 광물 (Chain silicate minerals)

SiO 4 사면체들이 한 줄로 연결되어 있는 구조이다. 두 꼭지점을 공유해 한 개의 사슬을 만드는 단쇄형(single chain)과, 2~3개의 꼭지점을 공유해 두 개의 사슬을 만드는 복쇄형(double chain)의 두 가지로 나누어진다.

4.4.1. 단사슬 규산염 광물 (Single chain silicate minerals)

(SiO 3) -2나 (Si 2 O 6) -4를 기본단위로 하며 Si:O 비율은 1:3이다. 이 규산염 단일 '사슬(chain)'이 똑바르게 정렬되어 있는 모든 광물을 휘석(pyroxene)이라고 한다. 이 '단쇄상' 구조 내에 어떤 이온이 들어가는지에 따라 휘석의 세세한 분류가 이뤄진다. 단, 칼슘처럼 큰 이온이 들어가 결정이 조금 기울어지기 때문에 단사휘석(clinopyroxene)과 사방휘석(orthopyroxene) 두 가지로 크게 나뉘게 된다.[9] 두 경우 모두, 휘석 결정 구조상의 특징으로 대략 90도의 두 방향 쪼개짐이 중요한 특징이다. 자세한 구조 설명은 휘석 항목을 살펴보라.

사슬과 사슬 사이에 똑바르게 놓이는 양이온 자리는 그렇지 않은 자리에 비해 크기가 작다. 그런데 이 자리보다 좀 더 덩치가 큰 양이온이 비집고 들어가면 사슬이 똑바르게 배열되지 못하고 어그러진다. 휘석처럼 생겼지만 결정계가 뒤틀려 휘석이 아니게되는 모든 나머지 단쇄상 규산염 광물을 통틀어 준휘석(pyroxenoid)이라고 부르며 SiO4 사면체 사슬이 반복되는 주기에 따라 구분이 가능하다. 배열이 2단위로 이뤄지는 것은 전형적인 휘석의 결정 구조이나, 그보다 반복 구조가 길어지면 준휘석에 들어선다. 광물에 포함된 이온의 크기가 클수록 단위도 커진다.

규회석(wallastonite, CaSiO3): 3단위[10]
버스타마이트(bustamite): 3단위[11]
소다규회석(pectolite): 3단위[12]
이니그마타이트(aenigmatite): 4단위
사피린(sapphirine): 4단위
로도나이트(rhodonite): 5단위
파이록스망간석(pyroxmangite): 7단위
알라모사이트(alamosite): 12단위[13]

4.4.2. 복사슬 규산염 광물(Double chain silicate minerals)

(Si8O22-12) 를 기본단위로 한다. 두 '사슬'이 맞닿으면서 복쇄 구조를 만들어낸다. 두 사슬이 맞닿은 가장 전형적인 구조는 2단위의 규산염 사면체 반복이 일어나는 것인데, 이 구조를 갖는 모든 광물을 통틀어 각섬석(amphibole)이라고 한다. 복쇄상 구조의 특징은, 두 사슬이 서로 달라붙으면서 안정적이기 때문에, 결정 구조가 단쇄상에 비해 잘 어그러지지 않는다. 이 때문에 준휘석은 존재하나, 준-각섬석은 없다. 또한 복쇄는 결정축이 b-축 방향으로 길어서 쪼개짐이 90도가 아니라 120도/60도로 이뤄진다는 특징이 있다. 뿐만 아니라, 복쇄상은 모든 금속이온 팔면체 자리가 규산염사면체와 접촉하지 못하여 남은 산소 이온이 수소와 결합, 수산화군을 만든다. 이 때문에 각섬석은 대표적인 수화광물에 속하게 된다. 자세한 세부 분류와 특징은 각섬석 항목을 참고하라. 희귀하게 복쇄상이지만 단위가 2단위가 아닌 경우가 존재하는데, 펠리아이트(pellyite)가 그 예이며 비교적 근래에 들어 분류된 광물에 속한다.

4.5. 판상 규산염 광물(Sheet silicate minerals)

(Si4O10)4-를 기본단위로 수평하게 무한히 연결되는 구조를 가진다. 달리 표현하면, 휘석을 구성하는 사슬 고리가 복쇄상처럼 한 번만 연결된 게 아니라 양 옆으로 계속 연결되어 있는 구조로 보면 된다. 공유결합으로 이어지는 규산염 광물 연결 특성상 단일 판은 상당히 견고하게 연결되어 있다. 그러나 위 혹은 아래로는 그 연결 강도가 상당히 약해서 보통 판상 규산염 광물은 (정도 차이는 있지만) 보통 c축에 수직한 방향의 쪼개짐을 갖는 것이 보통이다.

판상 규산염 광물의 판 모양의 구조는 조금 더 설명이 필요하다. 규산염 사면체가 열주하면서 만들어지는 판을 사면체판(tetragonal layer)이라고 하여, T-층(T-layer)이라고 부른다. T층은 보통 위나 아래에 양이온 팔면체 자리가 평행하게 열주하는 O-층(octahedral layer)이 함께 존재한다.[14] 결국 T층과 O층이 서로 어떻게 배열되느냐에 따라 판상 광물 분류가 시작된다. 한편, O층은 들어가는 양이온이 3가 이온인 경우와 2가 이온인 경우로 나뉜다. 2가 이온의 경우 마그네슘 이온이 대표적으로, 이 경우 2가이온이 빼곡히 들어선 삼팔면체층(trioctahedral sheet)을 구축하게 된다. 그러나 3가이온(대표적으로 알루미늄)이 들어가는 경우에는 중간중간 구멍이 숭숭 나있는 이팔면체층(dioctahedral sheet)을 만든다.[15]

(1) TO (1:1 층) 규산염 광물(TO-layer silicate minerals)
T층 하나와 O층 하나가 접합하여 하나의 단위층을 만드는 광물이다. TO층은 전기적 중성이라 추가적인 양이온을 요구하지 않는다. 이 때문에 TO층과 또 다른 TO층 사이는 반데르발스 결합에만 의존하여, 약대를 이루고, 결과적을 1방향의 쪼개짐이 특징적이다.
고령석(kaolinite): 이팔면체층
사문석(serpentinite): 삼팔면체층

(2) TOT (2:1 층) 규산염 광물(TOT-layer silicate minerals)
T층과 T층 사이에 O층이 위아래로 접합해 하나의 층을 이루는 광물이다. TOT층도 마찬가지로 전기적 중성을 띠는 것이 이상적이다. TO층과 마찬가지로 TOT층 간의 전기적 인력이 반데르발스 결합에만 의존하므로, 1방향의 쪼개짐을 갖게 된다.
납섭(혹은 엽랍섭, pyrophyllite): 이팔면체층
활석(talc): 삼팔면체층

(3) TOT+α 규산염 광물 (TOT+α layer silicate minerals)
TOT는 전기적 중성을 유지하는 것이 이상적이지만, 규산염사면체 내부의 규소이온은 때때로 알루미늄 이온으로 치환된다. 이렇게 되면 TOT층에 전자가 과량이 되면서 전기적 중성을 잃고 음이온 형태가 된다. 이를 맞춰주기 위해 TOT층과 또 다른 TOT층 사이에 양이온이 들어가게 된다. 비록 양이온이 들어가긴 하지만 그 사이 인력이 무척 약하기에, 여전히 TOT층 간에 명확한 쪼개짐이 발달하게 된다. TOT층들 사이에 들어가는 양이온이 1가 양이온( 포타슘)인 경우[16], 이를 운모라고 부르게 되는 것이다.[17] 1가 양이온 대신 2가 양이온( 칼슘)이 들어가면, 이를 경운모(brittle mica)라고 부른다. 아래는 가장 대표적인 TOT+α 운모 및 경운모 분류이나, 추가적인 치환에 의해 수많은 광물명이 생략되어 있다. 예컨대 1가 양이온이 포타슘이면서, 팔면체 자리에 리튬 알루미늄이 1:1로 들어가는 경우, trilithonite라고 부른다.[18] 해록석(glauconite) 내지는 셀라도나이트(celadonite)처럼 분류는 되어 있지만 아직도 정의가 제대로 구현되어 있지 않은 종류도 있고, 진왈다이트(Zinnwaldite)나 홍운모(lepidolite)처럼 많이 사용되어왔던 이름이지만 광물의 지위에서 탈락해버린 종류도 있다. 이런 복잡함은 팔면체 자리와 사면체 자리, 그리고 양이온 자리에 무척이나 다양한 원소들이 들락날락할 수 있기 때문에, 그 무수한 경우의 수를 교통정리하기 난해하기 때문이다.[19]
이중팔면체층 운모
백운모(muscovite) - 소다운모(paragonite): 1가 양이온이 포타슘인 경우와 소듐인 두 단종이다.
진주운모(margarite): 2가팔면체 경운모
삼팔면체층 운모
흑운모(biotite): 이론상 모든 팔면체가 2가 이온으로 차 있는 단종부터 어느 정도의 알루미늄이 포용되어 있는 단종까지 범위를 보인다.
클린토나이트(clintonite): 3가팔면체 경운모

(4) TOT+O 규산염 광물(TOT+O layer silicate minerals)
2:1+1층이라고 말하기도 한다. TOT에서 치환 관계에 의해 발생하는 전하를 단순히 양이온이 끼어들어 상쇄하지 않고 그 사이에 잘 갖춰진 팔면체층이 새롭게 끼어들어버리는 경우를 말한다. 녹니석(chlorite)이 대표적인 TOT+O 광물이다.

(5) 위에 해당하지 않는 판상 광물
스틸프노멜레인(stilpnomelane)[20]
포도석(prehnite)[21]

위 구조 분류와 독립적으로 점토광물(clay minerals)이라는 분류가 따로 존재한다. 이는 지질학적 편의상 만들어진 명칭이며, 아래 네 가지 광물군을 포함하는 판상광물의 일종이다.
고령석(kaolinite)[22] / 일라이트(illite) / 스멕타이트(smectite) / 질석(vermiculite)

4.6. 망상 규산염 광물(Framework silicate minerals)

규산염 사면체의 모든 산소가 규소와 이어지면서 복잡한 3차원 구조를 구축하는데, 이를 망상 구조라고 한다. 구조를 이해하기가 가장 난해한 편에 속하는 규산염 광물이다. 하지만 그 양이 무척이나 풍부하여, 가장 흔하게 볼 수 있는 규산염 광물이기도 하다.

(1) 규산염 사면체가 모두 서로 이어져버리기 때문에, 이론상 순수한 규산염으로 구성되면 전하가 중성이기 때문에 양이온이 더 들어가지 않고 화학식이 SiO2로 고정된다. 바로 이 광물이 석영(quartz)이 된다.
(2) 그렇지만 양이온이 들어간 망상규산염 광물이 꽤 흔하고 많은데, 이는 알루미늄-규소 치환이 일어나기 때문이다. 알루미늄이 3가 이온이기 때문에, 추가적인 양이온이 필요한 것이다. 이렇게 일부 규소가 치환되면서 만들어지는 광물이 바로 장석(feldspar)이다.
(3) 장석과 비슷하나, 알칼리 원소가 과량으로 들어가면서[23] 결정이 뒤틀리는 경우, 이를 준장석(feldspathoid)이라 부른다.
(4) 알루미늄-규소 치환에 얹어 물분자가 결정 내에 들어가면 망상 구조가 굉장히 널찍한 공간을 만들며 얼기설기 자라는 새로운 광물 구조를 만드는데, 이를 제올라이트(zeolite)라고 한다. 쉽게 말해 수화된 망상 규산염 광물인 셈이다. 화학적 단종이 없는 석영이나, 화학적 단종이 3개 정도인 장석에 비해 제올라이트는 규산염 광물을 통틀어 가장 많은 종류[24]를 포함하는 커다란 광물군이다. 산업적인 이유 때문에 수많은 합성-제올라이트가 만들어져 현재 약 600종의 인공-제올라이트 구조 물질이 알려져 있다.

[1] 물론, 이 수치들은 대략적 추정치이며, 큰 오차범위를 갖는다. [2] 이 관계는 대표적으로 사장석에서 소듐-사장석이 칼슘-사장석으로 변할 때 나타나는 치환이다. [3] 화학식 Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) [4] 화학식 (Mg, Fe)2SiO4 [5] 같은 토금속으로서, Sr 역시 비슷하게 행동한다. 그러므로, 일반적으로 발견되는 석회암에는 상당량의 Sr이 들어있다. 물론 Sr은 크기가 커서 Ca, Mg보다는 그 양이 적은 경우가 대부분이다. [6] 한국어로 부석이라고도 하나, 부석(pumice)와는 다른 한자를 쓴다. 복사면체 단위가 붕소-사면체와 연결되어 육각환형 구조를 만들지만, 규산염 사면체만으로 만들어진 고리가 아니기에, 복사면체 규산염 광물로 포함된다. [7] 일반 광물학 책에 소개조차 잘 되지 않는 드문 광물(군)이다. 그러나 결정이 매우 독특하고 아름답다! [8] 이것 역시 무척 드문 광물이다. [9] 그럼에도 둘 다 사슬 배열은 똑바르게 되어 있다. [10] 가장 대표적인 준휘석이다. [11] 규회석과 비슷하여 규회석군에 포함되는 광물이라고 말하는 문서도 있다. 그러나 대부분 규회석이라고 하면 칼슘 준휘석 단종을 말하여 버스타마이트는 규회석과 무척 비슷한 다른 광물로 알려져 있다. 철이 풍부한 경우 ferrobustamite라고 한다. [12] 소다규회석, 버스타마이트, 규회석은 모두 비슷한 구조를 공유하여 규회석의 변종으로 인식하기도 한다. 번역된 이름은 이를 고려하여 만들어진 이름이다. [13] 단쇄상이긴 한데, 그 배열이 상당히 독특하다. 꼬여있는 모습이 인상적. 그러나 역시나 무척 희귀한 광물이다. [14] 운모 항목의 설명을 함께 보면 좋다 [15] 의아하겠지만 숫자가 거꾸로인 것이 아니다. 2가이온이 들어가면, 반복되는 3개의 팔면체 자리 중 3개 모두가 들어차야 하기 때문에 삼팔면체라 하는 것이며, 3가이온이 들어가면, 반복되는 3개의 자리 중 2개만 들어차기 때문에 이팔면체라는 표현을 쓰는 것이다. 종종 햇갈려할 수 있지만 광물학적 명명법에 따르는 것이다. [16] 실제로는 소듐 포타슘을 어느정도 치환한다. [17] 다만, 참운모(true mica) 중에서도 T층이 치환되어 TOT층이 음이온을 이루는게 아니라, O층이 치환되면서 음이온을 이루는 경우가 있다. 셀라도나이트가 그런 운모이다. [18] tri-가 붙는 것은 단위화학식이 K2Al3Li3[Si6Al2O20](F,OH)4이기 때문이다. [19] 말은 어렵지만, 사실 대학 학부 수준에서는 아래 4개만 알아도 될 정도로 나머지 광물들은 그리 흔한 광물들이 아니다. [20] TOT가 반복되는 건 맞지만 T층의 형태가 기괴한데, 위로 뻗은 T와 아래로 뻗은 T가 한 층에서 함께 규칙적으로 반복되며 존재한다. [21] 보통 생각하는 사슬이 아니라, 알루미늄-사면체와 규산염-사면체가 나선을 이루는 사슬이 이어붙으면서 판상을 만든다. 판 사이는 OH이온이 연결하는 희한한 구조를 갖는다. [22] 성분이나 정의상 광물군이 아닐 것 같으나, 점토광물로서 고령석을 말할 때는 물의 함량 등의 세부적인 성분차에 의한 광물명(예컨대 halloysite, dickite, nacrite 등)도 포괄하여 광물군의 지위에 오른다. [23] 즉, 규소가 부족하여 [24] 자연적으로 발견되는 종류는 40여종이다.

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