인회석

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Apatite

무척 크게 자란 인회석의 모습.

흑운모 결정(사진 속 갈색) 내에 들어있는 인회석 결정(흰 결정). 직교니콜 편광현미경사진. 이 사진 속 인회석의 크기는 1 mm 보다 작다.

인회석의 성질
화학식	Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
결정계	육방정계(hexagonal)
굳기	5
비중	3.1-3.35
벽개	거의 없음. {0001}과 {101bar0} 면에 대해 불량
분류	인산염 광물
결정형	주로 각기둥 모양
주요 색상	녹색, 황색, 무색, 청색 등

1 결정 구조 및 분류

아래와 같은 육방정계의 모습(6회축이 들어있는 결정계)을 보여주고 있다. 아래 결정 구조 모식도는 z축 방향에서 바라본 것. 6회축을 따라 정렬된 양이온(보라색)이 불소이다. 불소 주변에 6개의 칼슘 양이온(노란색)이 배열되어 있으며, 녹색 양이온 역시 칼슘인데, 결정학적 자리가 달라서 녹색으로 구분되어 있다. 한편, 붉은 사면체가 인산염 사면체가 된다. 보라색 자리, 즉 불소가 있는 자리는 염소 음이온이나 히드록시기(OH)로 치환되기도 한다.

히드록시기가 들어있는 인회석 단종을 수산인회석(hydroxylapatite)라고 부르고, 불소가 들어가면 불소인회석(fluorapatite), 염소가 들어가면 염소인회석(Chlorapatite)이라고 각각 부르며 세 단종의 혼합으로 발견된다. 광물 이름이나 종류에 더 이상 영향을 주지는 않지만, 인회석을 분석하면 탄소 함량(CO3 이온)이 꽤 높게 검출될 때가 있는데, 이는 결정 내에 탄산염이 조금(최대 약 7 wt.% 정도) 섞여들어있을 수 있기 때문이다.

2 지질학적 배경

인회석은 자연계에서 발견되는 인산염 광물 중 가장 흔하고 대표적인 것으로, 다양한 암석에서 발견된다. 특히 거의 모든 화성암에서 인의 함량을 책임지고 있는 광물이며, 실제로 화성암의 약 0.1~1 퍼센트의 부피를 인회석이 차지하고 있는 것이 보통이다. 이에 따라, 화성암의 전암 분석 자료에서 인산염 함량이 규산염 함량과 반비례하는 경향성은 암석이 분화하면서 인회석을 정출하기 때문으로 해석한다. 그러나 인산염 자체의 함량이 암석 내에 많은 것은 아니기 때문에 보통 인회석은 부수광물(accessory minerals)로 산출하며, 위 사진처럼 운모 근처나 장석 결정 사이에서 발견되게 된다. 보통은 불소와 물이 많은 상태의 인회석이 많이 발견되고 있다. 인회석은 특히 카보네타이트에서 보다 풍부하게 산출되는 것으로 알려져 있으며, 이 경우에는 부수광물이 아니라 주광물 수준으로 산출된다.

변성암에서도 발견되는데, 이 경우에도 보통은 불소와 물이 주를 이루지만, 염소 성분이 관여하는 변질 과정을 거친 경우에는 특별히 염소인회석이 발견되기도 한다. 퇴적암에서는, 많은 광물이 그렇듯이 원암에서 성장한 인회석 결정이 파편으로 존재하여 그리 드물지는 않다.

인회석은 특히 인체를 구성하는 광물 중 하나로 잘 알려져 있다. 동물의 뼈를 구성하는 광물이기 때문이다. 인간의 몸 중에서 가장 단단한 부위로 알려진 치아 역시 해당되는데, 에나멜의 96%가 광물로 되어 있으며 그 대부분을 수산화인회석이 차지하고 있다. 수산화인회석은 뼈의 단단함을 제공해주는 광물이다.