Sulfate minerals (황산염광물)

황산염광물(sulfate minerals)은 황산 이온(sulfate ion, SO₄^2-)을 포함하고 있는 광물입니다. 황산염광물은 흔히, (i) 퇴적환경에서 증발암(evaporite)의 형태로 형성되거나 (ii) 황화광물(sulfide minerals)가 산화되어 형성됩니다. 황산 이온은 규산염(silicate, SiO₄^-) 구조와 같이, 하나의 황을 중심으로 4개의 산소가 대칭적으로 배치되어 사면체(tetrahedron)를 이룹니다. 일반적으로, 대다수의 규산염광물(silicate minerals)은 규산염이 뭉쳐서 일종의 체인(chain), 고리(ring), 판(sheet) 등의 구조를 만드는 반면, 황산염광물 내에 황산 이온은 독자적으로 존재하는 경우가 많습니다.

 

황산염광물은 다양한 기준으로 분류될 수 있으나*, 대표적으로 함수 황산염(H₂O-bearing sulfates) 혹은 무수 황산염(H₂O-free sulfates)으로 나누어질 수 있습니다.

*구조적으로 유사한 크롬산염(chromates), 몰리브덴산염(molybdates), 텅스텐산염(tunstates) 등이 포함될 수 있음

*황의 산화수가 다른 [SO₃]^2-(sulfite ion), SO₃F(fluorosulfonate), [S₂O₃]^2-(thiosulfate) 등이 포함 될 수 있음

H₂O-bearing sulfate minerals: 함수 황산염광물

 

가장 잘 알려진 광석으로 석고(gypsum, CaSO₄·2H₂O)가 있습니다.

Structure of gypsum (●: Oxygen, ◯: Sulfur, ◉: Calcium, ⨂: Water)

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H₂O-free sulfate minerals: 무수 황산염광물

 

잘 알려진 무수 황산염광물로 중정석(barite, BaSO₄)**와 셀레스타인(celestine, SrSO₄)*** 등의 광물들이 있습니다. 구조적으로 Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺ 등의 양이온들이 12개의 산소와 결합되어 있습니다 (산소와의 결합 길이는 조금씩 다름). 이와 비슷하나, Ca²⁺가 8개의 산소로 둘러싸인 경석고(anhydrite, CaSO₄)가 있으며, 결합 길이는 거의 비슷한 형태입니다.

**Baryte, ***Celestite

Structure of barite-group mineral (●: Oxygen, ◯: Sulfur, ◉: Lead, Barium, etc.)

 

[참고문헌]

1. Mineralogy: An introduction to minerals, rocks, and mineral deposits

2. Encyclopedia of geochemistry