광물에서 지구 내부의 환경・시스템을 생각하다

연구 개요

지구는 광물로 이루어져 있습니다. 광물이 모이면 암석이 되고, 그 암석으로 산과 대륙이 구성된다. 광물들은 오랜 시간 동안 지구 속을 돌아다니며 그때그때 가장 안정적인 광물의 조합과 상태로 변화하면서 여행을 계속하고 있다. 지구에서 우리가 실제로 관찰할 수 있는 장소와 시간은 극히 일부에 불과하다. 하지만 모든 곳의 광물을 연구하고 어떤 여정을 보냈는지 알면 지구 내부의 환경과 시스템을 알 수 있습니다. 저는 특히 유체와의 반응으로 만들어지는 광물에 주목하고 있는데, 그중에서도 사문석이라는 광물을 연구하고 있습니다. 사문석을 주성분으로 하는 사문암은 맨틀을 구성하는 관란암이 뜨거운 물과 반응하여 만들어지기 때문에 섭입대나 해령 등 지구상에 널리 분포하고 있습니다. 또한, 사문석은 다양한 결정구조를 가진 독특한 광물이지만, 각 종류의 형성 조건은 밝혀지지 않았다. 사문암과 사문석의 성질을 규명함으로써 직접 볼 수 없는 지구 내부의 유체와 광물의 반응과 순환에 대한 이해를 돕고자 합니다.

연구의 특징

야외 조사를 가서 현장에서 암석과 광물을 관찰하고, 가져온 시료를 실험실에서 분석합니다. 주로 결정구조와 화학조성, 조직과 공존관계를 밝히고, 어떤 형성 과정과 형성 환경에서 만들어졌는지를 밝혀서 그 산지 전체의 지질학적 사건을 추정하는 것이죠. 광물학 중에서도 제가 전공하는 기재광물학은 자연을 상대하기 때문에 사전에 완벽한 연구 계획을 세울 수 없습니다. 어디를 관찰하고 어디를 가져갈지, 그리고 그 시료의 어느 부분을 어떻게 분석할 것인지에 대한 치밀한 사전 조사와 그 자리에서 적절한 판단이 필요합니다. 특히 야외 조사는 일몰 등의 시간적 제약이 있기 때문에 시간과의 싸움입니다. 또한 천연 시료 외에도 합성 실험을 통해 어떤 조건에서 어떤 광물이 형성되는지 검토하는 경우도 있습니다.

연구의 매력

광물이라고 하면 흔히 외형적인 아름다움만을 떠올리기 쉽지만, 광물이 가지고 있는 장소와 시간의 기록도 특징 중 하나입니다. 저의 연구 대상인 유체와의 반응으로 만들어지는 광물은 다단계의 불균일한 반응이 많기 때문에 한 시료에 많은 광물이 들어있거나 복잡한 조직을 가지고 있는 경우가 많습니다. 야외 조사나 분석을 통해 각 지점이나 시료의 특징을 밝혀내고, 그 힌트를 바탕으로 산지 전체를 설명할 수 있는 공통된 스토리를 발견했을 때, 마치 수수께끼를 풀었을 때의 성취감이 가장 큰 매력이 아닐까 생각합니다. 또한, 선배들이 조사한 다른 산지나 실험 결과 등과 비교 검토하여 보다 일반적인 성질이나 산지에 대한 도전을 하게 되는데, 자신의 데이터에서 과거의 선행 연구를 포함하여 설명할 수 있는 가설이 나왔을 때는 정말 신이 납니다.

향후 전망

사문암은 지구상에 광범위하게 분포하고 있지만, 상당한 다양성을 보이는데, 이는 형성 당시의 환경과 지질학적 배경의 차이를 반영하는 것으로 추정된다. 사문암에서 가장 많이 함유된 광물은 당연히 사문석이지만, 분석이 어렵기 때문에 자세한 결정구조와 산지와의 관계는 사실 잘 알려져 있지 않다. 국내외 다양한 산지의 사문암을 연구하여 포함된 사문석의 종류를 조사하고, 합성실험을 통해 사문석의 다양성과 그 형성조건을 규명하고자 합니다.

이 연구를 희망하는 사람들에게 메시지

연구를 통해 겉모습만이 아닌 광물의 매력을 느끼길 바랍니다. 지구의 구조와 시스템, 암석과 광물의 분류와 형성지 등 지식을 얻으면 세상을 보는 눈이 달라집니다. 지금까지 보던 것들이 왜 그렇게 생겼는지 이해할 수 있게 되는 것은 매우 즐겁습니다. 수업이든 독학이든 지식을 습득하는 데는 인내와 노력이 필요하지만, 가장 가까운 연구 주제인 지구에 대해, 광물에 대해 배우면서 새로운 세상을 만나보시기 바랍니다.