전기석
電氣石｜ Tourmaline(투어멀린)
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1. 결정 구조 및 분류
전기석은 알루미늄, 붕소, 마그네슘, 철 등이 알칼리 금속과 혼합되어 성장한 규산염 광물이다. '''가장 중요한 성분은 붕소이며''', '붕소규산염광물'이라고 할만 하다. '전기석'이라 불리는 이유는 결정구조 때문에 분극성의 유전체로 영구적인 정전기 '전기장'(electric field)을 띄고 있어서 (pyroelectric) 문지르지 않아도 가벼운 가루등을 끌어들이거나 밀어내기 때문이다.
복잡한 구조이나, 기본적으로는 규산염사면체(TO4)가 6개 모여 '환상구조'(6각형의 고리)를 만들어낸다. 그리고 각 고리구조는 알루미늄 팔면체 구조(ZO6)와 접하게 된다. 알루미늄 팔면체 간의 연결은 그 사이에 '붕소삼각형'(BO3)이 놓이면서 이어진다. 즉, 알루미늄팔면체끼리 붕소가 이어주고 있는 것. 그리고 이 육각 구조의 사이 사이에 규칙적으로 양이온(주로 철과 마그네슘)이 만들어내는 제 2의 팔면체(YO6) 혹은 다각형 자리를 구축하는 양이온(나트륨이나 칼슘)이 그 자리를 메워주고 있다.
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전기석의 결정 구조 모습.
세 양이온 자리(X,Y,Z) 중에서 X 자리는 공석일 때도 있다. 양이온이 들어간다면 주로 나트륨과 칼슘이 들어가게 된다. 팔면체 자리로 들어가는 Y양이온은 철과 마그네슘이 가장 주요하나, 망간, 알루미늄, 리튬, 3가철, 크롬도 포함한다. 알루미늄을 포함하는 규산염 광물의 경우, 주로 알루미늄 팔면체가 구조 형성에 중요한 역할을 수행하며 보통 Z 자리로 부른다. 즉, Z양이온은 주로 알루미늄이 차지하게 된다. 그러나 마그네슘, 3가철, 크롬이 그 자리에 조금 섞여있는 경우도 있다.
다양한 이온이 섞여 들어갈 수 있는 광물이기 때문에, 광물의 조성에 따라 세분화하는 것이 쉽지 않다. 많은 경우 고용체 관계를 가지고 있을뿐만 아니라, 이론상의 치환이 실제로는 어느 수준 이상 이뤄지지 않기 때문이기도 하다. 아래와 같은 "이론상의" 분류가 이뤄지고 있다.
- X 양이온에 들어가는 이온이 나트륨인 경우 이를 알칼리전기석이라고 부른다. Z자리에 철과 마그네슘이 들어간 단종을 포폰드라이트(Povondraite)라고 부른다. 나머지 알칼리전기석은 Z자리가 알루미늄으로 되어 있으며, Y자리의 양이온 성질에 따라 세분화한다. 수산화자리(V)에는 보통 OH가 있는지, 아니면 그저 산소만 들어가는 지의 차이도 종종 보인다.
- 드라바이트(Dravite): Y=3Mg (V=3OH)
- 숄(Schorl): Y=3Fe2+ (V=3OH)
- 뷔어져라이트(Buergerite): Y=3Fe3+ (V=3O)
- 올레나이트(Olenite): Y=3Al (V=3O)
- 엘바이트(Elbaite): 1.5Li+1.5Al (V=3OH)
- X 양이온에 들어가는 이온이 칼슘인 경우 이를 칼슘전기석이라고 부른다. 마그네슘이 Y 자리를 차지하고, Z자리에도 들어가 있으면 이를 우바이트(Uvite)라고 부르고, 알루미늄이 풍부하고 Y자리에 리튬이 들어가면 이를 리디코타이트(Liddicoatite)라고 부른다.
- X자리가 공석인 경우도 있다. 이를 X공석전기석(X-vacant tourmanline)이라고 한다. 2가철이 함유된 포이타이트(Foitite)와, 리튬이 함유된 로스마나이트(Rossmanite)로 구분된다.
이렇게 복잡하고 다양한 조성 때문에 취미로 광물학을 연구했던 영국의 사회비평가 존 러스킨은 '전기석의 화학적 구조는 전형적인 광물의 구조라기보다는 중세 의사의 처방전에 더 가깝다(The chemistry of it is more like a medieval doctor’s prescription than the making of a respectable mineral).' 라는 평을 남기기도 했다.
2. 지질학적 배경
전기석은 두 가지 암상에서 가장 특징적으로 관찰된다. 하나는 화강암질 페그마타이트 혹은 그에 준하는 화강암 내지는 변질산물이다. 즉, 석영이 포함된 규장질 심성암체와 관련된 화성 기원의 것이다. 나머지 한 가지는 변성암에서 발견되는 것이며, 퇴적암이 모암을 이뤄 변성된 편암 등에서 발견된다. 특히 붕소의 농집이나 변질이 이뤄질 때 발달이 용이하다.
화성암 과정에서 성장한 전기석의 경우에는 보통 2가철이 들어가는 숄이나 리튬이 포함되는 엘바이트로 발견된다. 특히 페그마타이트나 열수 암맥에서 리튬이 포함되는 경우가 흔하다. 마그네슘이 풍부한 전기석은 변성암에서 좀 더 잘 발견되는 편이다. 퇴적암 기원의 변성암(pelitic metamorphic rocks)의 경우, 붕소의 기원이 해수와 같은 지표 근처의 물이 섞여 들어가는 것으로 생각되고 있다.
보통 검은색이나 갈색의 전기석이 가장 흔하게 발견되며 이들은 기둥 모양으로 자라게 된다. 한국에서도 전기석이 들어간 암맥이나 암상을 보는 게 아주 어려운 것은 아니다. 강원도 일대의 기반암류에 종종 길쭉하게 잘 자란 전기석이 페그마타이트나 암맥에 발달해 있는 것을 볼 수 있다.
3. 활용
전기석은 보통 흑색으로 나오지만, 투명하게 잘 자라는 경우, 미량 원소에 의해 발현되는 색상이 다양하다. 간혹 같은 전기석인데 색깔이 눈에 띄게 다른 경우도 종종 있다. 녹색을 띈 황색부터 시작해 붉은 계통, 푸른 계통, 드물게 투명한 것도 보인다. 이 때문에 보석으로서의 가치를 가진다.
음이온을 발생시켜 건강에 좋다는 이유로 전기석 가루를 고무로 된 링에 넣은 것으로 팔찌 등의 악세사리를 만들어 팔기도 한다. 음이온 문서에도 적혀있지만 음이온 관련 상품은 전부 사기다.
4. 매체에서의 등장
환상의 나라 오즈의 등장 인물인 오즈마 공주의 입술은 전기석과 비슷한 색을 띤다는 묘사가 있었다.
마법사 프리큐어!에 등장하는 링클 스톤중 하나. 이 작품에서는 '핑크 투어멀린'으로 등장한다. 아사히나 미라이와 리코가 5번째로 획득한다. 본래는 큐어 미라클이 사용했으나 큐어 펠리체의 등장 이후, 펠리체만이 사용하게 된다. 여기서는 일본식 발음때문에 핑크 토르마린으로 표기된다.
갤러리 페이크의 지진관음 편에서 관음보살의 이마에 박힌 백호의 재질이 전기석이고, 이것이 지진을 예보하는 원인으로 소개된다.
포켓몬스터썬·문에서 리전 폼으로 등장한 알로라 리전폼 데구리가 이것을 즐겨먹는다고 한다. 그리고 그 성분이 몸의 일부가 되어 솟아난다고.