지구화학과 광물학의 학제간 위치와 연구분야

[dhleepaul]

광물학 또는 광물 과학, 또는 오릭토그노시아[1]라고도 불리며, 현대 그리스어 ορυκτό oryktó에서 유래, 독일 어 '광물'은 고대 그리스어 ὀρυκτόν oryktón에서 유래했다. 고대 그리스어 γνῶσις gnõsis "알다; 지식, 지식; "조사, 연구"), 광물의 형성과 특성을 다룹니다. 오늘날 이 용어는 종종 기술 광물학으로 명칭되며, 광물 재료의 사용, 가공, 가공에 관한 재료과학적 기초도 포함하는데, 이는 과거에 구식 예식이라는 용어로 설명되던 것이었습니다.

광물은 주로 무기물로 이루어진 암석의 구성 요소입니다; 이들은 특징적인 화학 조성과 특정한 기하학적 결정 구조로 특징지어집니다.

광물학의 역사

광물학은 광산의 발견과 그리스인들의 자연 철학에서 발전했습니다. 채굴은 후기 구석기 시대에 도자기 생산을 위한 점토 채굴로 시작되었습니다. 사람들이 금속을 만들기 시작했을 때(청동기 시대, 구리 시대, 철기 시대), 그들은 구리 광석과 아연 광석에 관심을 가졌고, 이후에는 철광석에 관심을 가졌습니다.

→ 주요 문서: 광업의 역사

고대에는 광물학이 철학적 접근법으로, 종종 박식가들에 의해 자연을 정밀하게 관찰하는 방식으로 실천되었습니다. 기원전 600년경, 밀레토스의 탈레스는 퇴적 과정과 화산 활동 관찰을 바탕으로 광물 형성 이론을 도출했다; 이를 통해 그는 광물학을 과학으로 발전시키는 기초를 마련했다. 서기 77년에 플리니우스 노인은 『박물사』를 저술했으며, 총 37권 중 5권이 광물학에 할애되었다. [2]

중세에 들어서면서 광물학은 광업에 더 중점을 둔 응용 과학으로 발전했습니다. 예를 들어, 아비센나(아부 알리 알후사인 이븐 압둘라 이븐 시나)는 약 1000년경 광물(염, 황, 금속, 돌)에 대한 최초의 분류 체계를 도입했으며, 1269년 알베르투스 마그누스가 그의 지질학 저서 "De rebus metallicis et mineralibus libri V"로 이를 보완했다. 또한 중세 광물학은 연금술의 강한 영향을 받았습니다. 반면 현대 광물학은 오직 경험적 관찰에 기반합니다. 이 운동은 1556년 게오르기우스 아그리콜라(1494–1555, '광물학의 아버지'라 불림)가 출간한 『금속과 석사』 XII와 1609년 안셀무스 드 부트(1550–1632)가 출간한 『석과 석사』로 시작되었다. [3]

1800년경까지 광물학은 (대부분) 부유한 개인 학자들의 취미였으며; 이후 대학에 광물학 연구소가 설립되었으며, 당시 중요한 광물학자들인 아브라함 고틀로브 베르너(1749–1817)와 프리드리히 모스(1773–1839)가 가르쳤다. 산업화 과정에서 금속 생산과 광업이 급격히 증가했습니다. 20세기에 들어서면서 광물학은 물리적·화학적 방법의 도입을 통해 정성적 과학에서 정량적 과학으로 변화했습니다. 실험은 현장 관측에 비해 점점 더 중요해졌다. 또한, 광물과 그 합성 유사체의 기술 활용이 점점 중요해졌으며; 오늘날 이 분야는 광물학자들의 주요 연구 분야입니다.

조사 대상

화학, 물리학, 지질학, 재료과학 사이의 광물학의 위치

광물학은 지구과학 분야 중 재료 과학입니다. 따라서 지질학, 화학, 물리학, 재료과학 사이의 다리 역할을 합니다.

광물학은 어느 시점, 어떤 속도로, 어떤 압력에서, 어떤 온도에서, 어떤 화학 환경과 어떤 과정을 통해 광물이 형성되었는지 조사합니다(지구열기압계). 이 정보는 지구와 우주의 진화를 재구성하는 데 중요한 구성 요소일 뿐만 아니라, 다이아몬드와 같은 기술적 목적의 광물 합성에도 활용됩니다. 광물학자들은 광물의 기계적, 광학적, 열적, 전기적, 자기적 및 화학적 특성을 연구하여 새로운 활용 가능성을 열어줍니다. 경도는 가장 중요한 기계적 특성으로, 질소나 시알론과 같은 광물 경질 재료의 개발, 지진 연구, 광물 원료 가공에 중요한 역할을 합니다. 광학적 특성은 이트륨-알루미늄-가넷 레이저 생산에 사용됩니다. 열적 특성은 리-실리케이트 페탈라이트를 기반으로 한 세라믹 홉 개발에 중요합니다. 예를 들어, 운모의 높은 유전 상수는 철의 절연체로 사용되며, 석영의 압전성은 시계 제작에 사용됩니다. 자철석의 철자성은 지구 자기장을 재구성할 수 있게 하며, 이는 과거 지질학 시대에 대륙의 이동을 가능하게 합니다. 이른바 패스파인더 광물의 화학적 조성은 광상의 탐사와 탐사에 도움을 줍니다.

검사 방법

현지에서 돋보기와 염산을 사용한 암석 주소는 오늘날에도 많은 광물학 조사의 첫 단계입니다. 초점은 구조, 질감, 광물 조성의 정확한 설명에 있습니다. 경우에 따라 주석 채굴에서의 뫼스바우어 분광법과 같은 분광법이 현장에서 이미 사용되고 있습니다. 샘플은 실험실에서 준비되며, 투과광 또는 반사광 상태에서 얇은 단면이나 편광 현미경용 단면을 만듭니다. 암석은 투과광으로, 광석은 반사광으로 조사됩니다. 남은 시료는 63 μm 미만의 입자 크기로 분쇄됩니다. 전체 시료의 화학 분석에는 종종 X선 형광 분석이 사용되며, 점 분석에는 마이크로프로브 또는 레이저 소작 질량분석법이 사용됩니다. 개별 광물의 식별은 X선 회절법이나 중성자 회절과 같은 회절 기법을 사용하여 수행됩니다. 광물 내 결합 비율은 적외선 분광법, 라만 분광법, 전자 스핀 공명 또는 핵자기 공명과 같은 분광학적 방법으로 조사됩니다. 광물의 형태는 주사 전자현미경을 통해 더 자세히 설명할 수 있습니다. 결정 격자의 결함은 투과 전자현미경을 통해 시각화할 수 있습니다. 공학 광물학에서는 차등 열분석과 열중중계법이 가열 과정에서 광물의 거동과 반응을 연구하는 데 자주 사용됩니다. 기술 광물학과 실험 암석학에서는 종종 결정 성장을 이용해 자연 모델을 이용해 합성 재료를 생산하거나 마그마 과정을 시뮬레이션합니다.

세부 분야

• 일반 광물학
  • 결정학
  • 암석학
  • 암석학
  • 지구화학
  • 우주화학
• 특수 광물 학
  • 보석학
  • 점토 광물학
• 응용 광물학
  • 기술 광물학
  • 지질 퇴적물
  • 환경 광물학
  • 고고학

학위 프로그램

2008/09 학년도에 마인츠 대학교는 독일 내에서 마지막으로 광물학 독립 디플로마 과정을 중단한 대학이 되었습니다. 그 이후로 광물학은 지구과학 석사 과정의 전문 분야로 분류되었고(예: 프라이베르크 공과대학 베르카데미 또는 예나 프리드리히 실러 대학교), 별도의 석사 과정(브레멘 대학교 재료과학 광물학, 라이프치히 대학교 광물학 및 재료과학), 라이프치히 대학교 지구재료 및 지구화학. 뮌헨과 뮌헨 공과대학교가 협력 중입니다). 이 과정들은 항상 라이프치히 대학교에서 화학 전공으로 지구과학 학사 학위를 기반으로 한 연속적인 과정입니다. 광물학 과목 자체에 대한 지식 외에도, 광물학 과정은 수학(군론, 통계학), 화학(열역학, 속도역학, 원자 모델), 물리학(고체 물리학), 재료과학(세라믹스, 유리, 시멘트, 결정 성장)의 기초 및 광물학적으로 관련된 특수 분야도 다룹니다컴퓨터 과학(프로그래밍 언어), 지질학(구조론, 퇴적학, 역사 지질학)을 전공했습니다. 독일 고등교육 정책에서 광물학은 부차적인 과목으로 분류됩니다. [4]

직업 분야

광물학자들은 주로 원자재 가공 산업(유리, 세라믹, 내화재, 건축 자재, 결합제, 석재 및 토면, 화학 산업, 연마재, 전자, 광학 부품 생산, 제지 산업)에서 활동합니다. 또한 환경 보호, 광업, 비료, 제약 및 보석 산업과 역사적 기념물 보존 분야도 활동하고 있습니다. 많은 광물학자들은 프라운호퍼 게젤샤프트(Fraunhofer-Gesellschaft)와 같은 무기물질 응용 연구를 하는 비대학 연구소에서도 활동하고 있습니다. 또한 공공 서비스는 대학, 연구소, 당국 등 다양한 형태의 일자리 기회를 제공합니다. [5]

참고

포털:광물 – 광물 관련 위키백과 콘텐츠 개요

• 중국 광물학자 목록
• 광물학 박물관 목록

문헌

• 헤르만 하르더 (Hrsg.): 광물 및 동네 사전. 루체른 / 프랑크푸르트 암 마인 1977.
• 프란츠 폰 코벨: 광물학 역사. 뮌헨 1864.
• Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien-enzyklopädie (= dörfler natur). 에그골스하임 네벨 출판사의 에디션 도르플러 (네덜란드어 번역: 베르너 호르바트). ISBN 978-3-89555-076-8.
• 하랄트 오트마르 렌츠: 『고대 그리헨과 뢰머 광물학』. 고타 1861년.
• 그레고르 마클: 광물과 암석. 특징 – 교육 – 조사. Spektrum Akademischer Verlag, 하이델베르크 2004, ISBN 978-3-8274-1495-3.
• Karl Mieleitner: Geschichte der Mineralogie im Altertum und im Mittelalter (= Fortschritt der Mineralogie, Kristallographie und Petrographie. 7권). 예나 1922년.
• 마틴 오크루쉬, 지크프리트 마테스: 광물학. 특수 광물학, 암석학 및 광상 과학 입문. (1판, 마틴 오크루쉬 제외, 1983) 9판. 스프링거, 베를린/하이델베르크 2014, ISBN 978-3-642-34659-0 (인쇄본); ISBN 978-3-642-34660-6 (전자책).
• A. 푸트니스: 광물과학 입문. 케임브리지 대학교 출판부, 케임브리지 영국 1993, ISBN 978-0-521-41922-2.
• 클록만의 『광물학 교과』. 뉴 에드. 폴 람도어 저, 13판, 슈투트가르트 1948년.
• 프란츠 A. 로이스: 광물학 교과: O. B. R. 카르스텐 광물학 타벨렌 등. 야코베어, 라이프치히 1801년 (뒤셀도르프 대학교 및 주립 도서관 디지털판)
  • Th. 1. 이는 오리크토그노시아의 준비 부분을 포함합니다. 1801
  • Th. 2. 오릭토그노시아 1권으로, 지르코늄과 조약돌 질서를 그 자체로 포괄합니다. 1801
  • Th. 2, vol. 2. 1등급에 속하는 다른 기사단들을 포함하고 있다. 1802
  • Th. 2, vol. 3. 이 책에는 2, 3, 4등급의 첫 다섯 등급이 포함되어 있습니다. 1803
  • Th. 2, 4권. 여기에는 나머지 18개의 4등급 기사단이 포함되어 있습니다. 1803
  • Th. 3. 지질지학 교과서. 제2권, 1805년
  • 제4조. 추가, 수정, 색인을 포함하고 있습니다. 1806
• H.-R. 웽크, A. 불라크: 광물. 그들의 구성과 기원. 케임브리지 대학교 출판부. 케임브리지 영국 2004, ISBN 978-0-521-52958-7.
• 토마스 K. 헨닝: 천체광물학. Springer, Berlin 외, 2003, ISBN 978-3-540-44323-0 (= Lecture Notes in Physics, Vol. 609).
• 막스 바우어: 광물학 교리. 2판, 1904년.[6]
• 안드레아스 랜드만: 모험 광물학: 결정과 광물 – 결의와 기원. 1판. 스프링어 스펙트룸, 베를린 하이델베르크 2014, ISBN 978-3-642-37742-6 (인쇄); ISBN 978-3-642-37743-3 (전자책).

외부 링크

위키낱말사전: 광물학 – 동음이의, 단어 기원, 동의어, 번역

공용: 광물학 – 이미지, 동영상 및 오디오 파일 모음

• 유로민 프로젝트 광물학의 역사
• 지오-레오 가상 도서관 지구과학, 지리, 광업, 주제별 지도
• De Natura 화실리움 / 광물학 교과서 조르기우스 아그리콜라의 광물학에 관한 최초의 종합 저작
• 광물학 학위 프로그램에 대한 정보
• 독일 광물학회 정보 (PDF; 1.43 MB)
• 광물학 역사 가상 박물관 광물학의 역사
• 라이프치히 대학교 광물학, 결정학 및 재료과학 연구소
• 독일 연방공화국의 광물 박물관 및 대학 소장품 목록
• 프리드리히 파프: 광물학 초기. 1860; 스캔 (바이에른 국립도서관)

참고문헌

1. 광물학 → 오릭토그노시아 마이어스 콘버스타일렉시콘
2. 또한 아우구스트 니에스: 플리니우스 광물학 참조. H. 프리카츠 인쇄소, 1884년, Archive.org 전체 텍스트
3. 요하네스 힐러, "안셀무스 보에티우스 데 부트 - 과학과 자연철학. (광물학의 시작에서부터)", Archeion 1933 (XV, 3-4), 348–368쪽
4. A-Z의 작은 주제. 위치: 광물학. 입수: kleinefaecher.de. 포털 소규모 주제, 2025년 10월 10일 접속.
5. 산업 광물학자들의 연구 분야. (JPEG 그래픽, 786×490 픽셀) 잘츠부르크 대학교, 원본 에서 2012년 1월 31일 보관됨(현재는 온라인에서 이용 불가); 2019년 9월 23일 확인.
6. 전체 텍스트 Archive.org

당국 데이터(기술 용어): GND: 4039457-8 (GND 익스플로러, 로비드, OGND)

카테고리: 

• 광물학
• 학문 분야

지구화학 순환의 회로식 표현

지구화학(그리스어 γεω- geo- '지구에 관하여' [γῆ ge '지구' 및 화학)은 광물, 암석, 토양, 물 내 화학 원소의 물질 구조, 분포, 안정성 및 순환과 동위원소를 다루는 화학 분야입니다 그리고 지구 대기와 생물권 내에서도 발견됩니다. 이 학문은 지질학과 화학을 결합한 자연과학 분야입니다. 지질학과 공통점에서 조사 대상이고, 화학과 함께 조사 방법을 공유합니다.

역사

19세기 후반까지 지구과학에서는 기술적 접근법이 추구되었는데, 이는 암석과 광물을 외부 특성에 따라 이해하려 했으나, 물질적 기초와 화학 역학은 거의 포함하지 않았다. 하지만 이러한 역학에 대한 이해는 필수적이며, 많은 질문은 지구화학적 접근으로만 답할 수 있습니다.

현대 지구화학의 역사는 20세기 초부터 중반까지 빅터 모리츠 골드슈미트, 블라디미르 이바노비치 베르나드스키, 프랭크 위글스워스 클라크, 알프레드 트라이브스 등 창시자들이 있었으며, 이는 지질학과 광물학과 밀접하게 연결되어 있습니다. 이 용어 자체는 스위스 화학자 크리스티안 프리드리히 쇤바인(1838)에서 유래했습니다. 현대 지구화학 이해에 이르기까지 중요한 단계로는 칼 구스타프 비쇼프(1846), 저스투스 로트(1818–1892; 1859), 제임스 데이비드 포브스(1868)의 연구가 있다.

조사 대상

현대 지구화학에서는 이 주제의 구분이 관찰될 수 있습니다. 한편으로는 변성암과 화성암에 대한 조사가 있으며, 주로 미량 원소 함량과 (주로 방사성 동위원소) 비율에 초점을 맞추고 있습니다. 여기서 선언된 목표는 연대(지질연대학)와 지층 조건(지온기압계)에 관한 명언을 할 수 있게 하는 것입니다. 지구의 초기 역사를 재구성하는 부분과 행성학, 우주화학이 겹치는 부분이 있습니다. 반면, 퇴적물, 수질, 토양, 생명체, 공기 및 지구 내부 가스(가스 지구화학)에 대한 조사[1]는 안정 동위원소 연구와 원소의 종분화가 중요한 역할을 합니다. 지구화학의 이 스펙트럼 끝에서, 즉 생물이 지구 화학에 미치는 영향을 연구하는 생물지구화학은 생화학과 생물학으로의 전환을 이룹니다.

검사 방법

액체 샘플 검사에는 주요 원소 결정에 이온 교환 크로마토그래피가 자주 사용되며, 미량 원소에는 유도 결합 플라즈마를 이용한 광학 방출 분광법(ICP-OES), 초미량 원소에는 유도 결합 플라즈마를 이용한 질량 분석법(ICP-MS)이 사용됩니다. 후자는 샘플 내 다양한 동위원소의 풍부도를 측정하는 데에도 사용될 수 있습니다. 레이저와 결합함으로써 ICP-MS는 고체 시료를 검사하는 데도 사용될 수 있으며, 레이저는 시료 표면에서 물질을 제거합니다. 고체 시료의 화학 조성을 직접 측정하는 또 다른 방법은 전자빔 미세분석입니다. 고체 샘플도 종종 소화되어 녹이거나 용해됩니다. 고화된 오로디스퍼블 태블릿은 X선 형광 분석으로 검사할 수 있으며, 위 방법들의 전 범위가 용액에 대해 제공됩니다.

이러한 표준 방법 외에도, 특수 문제에 대한 다른 방법들도 있습니다: 이중철과 삼가철의 분별을 위한 뫼스바우어 분광법, 광물 내 저농도의 준자성 이온 검출을 위한 전자 스핀 공명, 표면의 화학 조사를 위한 X선 흡수 분광법 및 원자력 현미경, 라만 분광법 및 특정 결합과 그 원소를 검출하기 위한 적외선 분광법, 그리고 극히 낮은 농도에 대한 중성자 활성화 분석도 포함됩니다.

응용 분야

• 암권의 지구화학: 광물 내 원소의 함량과 분포는 암석의 형성 이력, 즉 형성 시점의 압력과 온도 조건(지온압력계)에 대한 정보를 제공합니다. 많은 암석 분류는 지구화학 데이터를 기반으로 합니다. 예로는 유리성 화산암의 총 알칼리 실리카(TAS) 다이어그램과 화강암을 S형 화강암과 I형 화강암으로 나누는 과정이 있습니다. 란타나이드 농도는 종종 형성 조건을 결정하고 암석을 분류하는 데 사용됩니다.
• 수권의 지구화학: 수체지구화학은 지표수와 지하수의 수질, 물 순환, 물과 광물의 상호작용을 연구합니다.
• 지구 대기의 지구화학: 대기 화학에서 중요한 주제는 온실 효과, 미세먼지에 의한 대기 오염, 산성비입니다.
• 동위원소 지구화학: 안정 동위원소는 암석, 광석, 수자원의 형성 지역, 풍화 과정 및 수송 과정에 대한 정보를 제공하며, 방사성 동위원소는 광물과 암석의 연대 측정(지질연대학)을 가능하게 합니다.
• 우주화학: 운석 연구는 우주, 태양계, 지구의 기원에 관한 정보를 제공합니다.

학위 프로그램

지구화학의 기초는 많은 지구과학 학사 학위 프로그램(예: "지구과학", "지질학/광물학")에서 가르쳐집니다. 석사 과정인 "지구재료 및 지구화학" 또는 주로 광물학 중심의 지구화학 전공 과정에서 심층 지식을 습득할 수 있습니다. 독일 고등교육 정책에서 지구화학은 부과목으로 분류되며; 이는 광물학, 암석학 및 유사 학문 분야와 함께 '소규모 학문 사무소'에 의해 기록되어 있습니다. [2]

문헌

• C. J. 알레그르, G. 미샤르, R. N. 바니: 지구화학 입문. ISBN 90-277-0497-X.
• G. 포르: 지구화학의 원리와 응용. 2판. 프렌티스 홀, 뉴저지 1998, ISBN 0-02-336450-5.
• A. A. 레빈슨: 탐사 지구화학 입문. 2판. 어플라이드 퍼블리싱, 1980년, ISBN 0-915834-04-9.
• C. P. 마샬, R. W. 페어브리지: 지구화학 백과사전. (= 지구과학 백과사전 시리즈). 스프링거 출판사, 1999년, ISBN 0-412-75500-9.
• B. 메이슨, C. 무어: 지구화학의 기본. 2판. 스펙트럼 아카데미셔 출판사, 1985년, ISBN 3-432-94611-2.
• J. 매추랏, H. J. 토브스칼, H.-J. 보이트: 지구화학 및 환경. 슈프링거 출판사, 베를린 1997, ISBN 3-540-61866-X.
• W. H. 슐레진저: 생지화학. (= 지구화학에 관한 논문. 제8권). 엘스비어 사이언스, 2005년, ISBN 0-08-044642-6.

외부 링크

위키낱말사전: 지구화학자 – 동음이의, 단어 기원, 동의어, 번역

참고문헌

1. 베를린 공과대학교에서의 강연
2. 지구화학.소규모 과 목 사무국, 2021년 2월 7일 접속.

화학의 하위 분야

일반 화학 · 무기화학 · 생화학 · 유기화학 · 물리화학 · 기술 화학 · 이론화학