조암 광물(규산염 광물)

네소규산염은 규산염 광물의 결정 구조 분류 중 하나로, 가장 단순한 구조를 가진다. 이들은 규산염 광물의 기본 구성 단위인 규산 사면체(SiO₄)가 서로 독립적으로 존재하며, 다른 규산 사면체와 공유 결합을 형성하지 않는다. 따라서 화학식은 일반적으로 (SiO₄)⁴⁻로 표현된다.

네소규산염 광물은 높은 경도와 높은 비중을 보이는 경우가 많다. 이는 규산 사면체 사이를 양이온이 강한 이온 결합으로 연결하는 구조 때문이다. 대표적인 광물로는 감람석(Mg,Fe)₂SiO₄, 석류석(X₃Y₂(SiO₄)₃), 황옥(Al₂SiO₄(F,OH)₂), 규선석(ZrSiO₄) 등이 있다.

이들 광물은 주로 고압 또는 고온 환경에서 생성된다. 예를 들어, 감람석은 맨틀이나 현무암과 같은 고철질 화성암의 주요 구성 광물이다. 석류석은 변성암에서 흔히 발견되며, 황옥은 화강암이나 페그마타이트에서 산출된다.

네소규산염 광물의 안정성은 구성 양이온의 종류와 크기에 크게 의존한다. 작은 양이온(예: Mg²⁺, Fe²⁺)을 포함하는 감람석은 비교적 높은 온도에서 안정하지만, 지표 조건에서는 쉽게 풍화되어 다른 점토 광물로 변한다[1].

소규산염은 규산염 광물의 결정 구조 분류 중 하나로, 두 개의 규산 사면체가 산소 원자 하나를 공유하여 이중체를 형성하는 구조를 가진다. 이 구조는 [Si₂O₇]⁶⁻ 화학식을 가지며, 네소규산염과 사슬규산염 구조의 중간 형태에 해당한다. 소규산염 광물의 종류는 다른 규산염 구조에 비해 상대적으로 적은 편이다.

대표적인 소규산염 광물로는 에피도트와 멜리라이트가 있다. 에피도트는 변성작용을 받은 퇴적암이나 변성암, 그리고 일부 화성암에서 흔히 발견되는 광물이다. 멜리라이트는 감람석과 함께 염기성 및 초염기성 화성암, 또는 변성작용을 받은 석회암에서 산출된다.

이들 광물은 독립된 규산염 이중체 구조를 가지고 있어, 일반적으로 단사정계 또는 사방정계의 결정계를 보인다. 물리적 성질은 광물 종에 따라 다양하지만, 비교적 높은 경도와 뚜렷한 벽개를 나타내는 경우가 많다. 소규산염 광물의 존재는 암석이 형성될 당시의 특정 압력과 온도 조건을 반영하는 지표가 되기도 한다.

환상규산염은 규산염 광물의 한 분류로, 규산염 사면체가 고리 모양으로 연결된 결정 구조를 가진다. 이 구조는 (SiO₃)²⁻ 또는 (Si₆O₁₈)¹²⁻와 같은 환상 음이온을 형성한다. 가장 흔한 형태는 3개의 사면체가 연결된 3원환과 6개의 사면체가 연결된 6원환이다. 이러한 독특한 구조는 광물의 결정 형태와 물리적 성질에 직접적인 영향을 미친다.

환상규산염 광물은 일반적으로 단사정계 또는 삼사정계에 속하며, 환상 구조의 방향성을 반영하여 주상, 판상, 또는 방사상의 결정습성을 보인다. 경도는 중간 정도(모스 경도 5~7)이며, 쪼개짐은 불완전한 경우가 많다. 화학 조성은 다양하지만, 베릴(beryl, Be₃Al₂Si₆O₁₈)과 전기석(tourmaline, 복잡한 Na,Ca)(Li,Mg,Al)₃(Al,Fe,Mn)₆(BO₃)₃Si₆O₁₈(OH)₄)가 대표적이다.

이들 광물의 산출 환경은 특정하다. 베릴은 화강암 페그마타이트나 일부 변성암에서, 전기석은 화강암이나 변성암에서, 코디어라이트는 고급 변성암에서 주로 발견된다. 그들의 존재는 암석의 생성 조건, 특히 압력과 온도 및 특정 원소의 유무에 대한 중요한 지시자 역할을 한다.

사슬규산염은 규산염 광물의 결정 구조 분류 중 하나로, 규산염 사면체(SiO4)가 1차원적으로 사슬 모양으로 공유 결합하여 연결된 구조를 가진다. 이 사슬은 단일 사슬과 이중 사슬로 크게 나뉘며, 이 구조적 차이는 광물의 물리적 성질과 산출 환경에 직접적인 영향을 미친다.

단일 사슬규산염은 각 규산염 사면체가 두 개의 꼭짓점(산소 원자)을 공유하여 끝없이 이어진 구조이다. 이 사슬의 화학식 단위는 (SiO3)2- 또는 (Si2O6)4-으로 표현된다. 대표적인 광물군으로는 휘석류(예: 감람석과는 다른 에진석, 디옵사이드)이 있다. 이중 사슬규산염은 두 개의 단일 사슬이 측면에서 연결된 구조로, 화학식 단위는 (Si4O11)6-이다. 이 구조를 가진 주요 광물군은 각섬석류(예: 보통각섬석, 흑운모와 구분되는 흑색 각섬석)이다.

사슬규산염 광물의 결정 구조와 물리적 성질은 다음과 같은 관계를 보인다.

사슬 사이에는 마그네슘, 철, 칼슘, 나트륨 등의 양이온이 위치하여 전기적 중성을 이룬다. 이러한 강한 공유 결합 사슬과 이온 결합이 공존하는 구조는 광물에 뚜렷한 방향성을 부여한다. 결과적으로 대부분의 사슬규산염 광물은 사슬 방향과 평행하게 우수한 벽개를 보이며, 긴 주상이나 침상의 결정습성을 가진다. 이들은 주로 화성암과 변성암에서 중요한 구성 광물로 산출되며, 특히 현무암의 주요 광물인 휘석류나 편암을 구성하는 각섬석류가 대표적이다.

층상규산염 광물은 규산염 광물의 결정 구조 분류 중 하나로, 규산염 사면체가 2차원적으로 평면에 연결되어 얇은 판이나 층을 이루는 구조를 가진다. 이 구조는 규산염 사면체의 세 개의 산소 원자가 인접한 사면체와 공유되어 무한히 확장된 2차원 네트워크를 형성한다. 나머지 하나의 산소 원자는 다른 이온과 결합하거나 수산기(-OH)를 이루어 층 사이를 연결하는 역할을 한다.

이러한 층상 구조는 광물의 물리적 성질에 뚜렷한 특징을 부여한다. 대부분의 층상규산염 광물은 완벽한 한 방향의 벽개를 보이며, 얇은 판상으로 쉽게 쪼개지는 성질을 가진다. 또한, 층 사이에 물 분자나 다른 이온이 들어갈 수 있어 팽창하거나 수분을 흡수하는 성질을 나타내기도 한다. 대표적인 층상규산염 광물군으로는 운모류, 점토 광물, 염화운모, 녹니석 등이 있다.

층상규산염 광물의 일반 화학식은 광물군에 따라 다르지만, 기본적으로 (Si, Al)4O10 단위를 공유한다. 예를 들어, 운모류의 일반식은 AB2-3(Al, Si)4O10(OH, F)2 형태로 나타난다. 여기서 A 자리는 칼륨이나 나트륨 같은 큰 알칼리 금속 이온이, B 자리는 마그네슘, 철, 알루미늄 같은 이온이 차지한다.

이 광물들은 다양한 암석에서 중요한 구성 성분으로 발견된다. 운모는 화강암이나 편마암 같은 화성암과 변성암에 흔하다. 점토 광물은 퇴적암의 주요 구성분이거나 풍화 작용의 산물이다. 층상규산염 광물의 존재는 암석의 기원, 변성 정도, 풍화 환경 등을 해석하는 데 중요한 단서를 제공한다.

망상규산염은 규산염 광물의 결정 구조 분류 중 하나로, 3차원적으로 연결된 규산 사면체의 네트워크를 특징으로 한다. 이 구조에서 각 규산 사면체의 네 개의 산소 원자는 모두 인접한 다른 사면체와 공유되어 강한 공유 결합의 3차원 골격을 형성한다. 이로 인해 망상규산염 광물은 일반적으로 높은 경도와 낮은 벽개성을 보인다.

대표적인 망상규산염 광물로는 석영과 장석류가 있다. 석영은 순수한 이산화 규소(SiO₂)로 구성되어 있으며, 규산 사면체가 완전한 3차원 네트워크를 이룬다. 장석류는 알루미늄이 규소의 일부를 치환하여 알루미노규산염 골격을 형성하고, 그 틈에 칼륨, 나트륨, 칼슘 등의 양이온이 위치하여 전기적 중성을 유지한다. 이들의 화학식은 일반적으로 (K,Na,Ca)AlSi₃O₈로 표현된다.

망상규산염 광물의 물리적 성질은 그 조밀한 구조에서 비롯된다. 이들은 등축정계나 삼사정계에 속하며, 높은 경도(모스 경도 6-7), 낮은 쪼개짐, 그리고 높은 융점을 가진다. 화학적으로도 매우 안정하여 풍화에 강한 편이다. 지각을 구성하는 주요 광물군으로, 특히 장석은 지각 전체 부피의 약 41%를 차지할 정도로 풍부하다[2].

석영은 이산화 규소(SiO₂)로 구성된 규산염 광물이다. 지각에서 산소 다음으로 풍부한 원소인 규소와 산소만으로 이루어진 단순한 조성을 가지며, 화학적으로 매우 안정적이다. 순수한 석영은 무색 투명하지만, 다양한 불순물이 포함되면 자수정(보라색), 연수정(분홍색), 녹주석(녹색) 등 다양한 색채 변이를 보인다.

이 광물은 육방정계에 속하며, 일반적으로 육각기둥 모양의 결정을 형성한다. 결정의 끝부분은 피라미드 모양을 띠는 경우가 많다. 물리적 성질에서 가장 두드러지는 특징은 높은 경도(모스 경도 7)와 조흔색이 없다는 점이다. 또한 벽개가 발달하지 않고, 패각상 쪼개짐을 보인다.

석영은 화성암, 변성암, 퇴적암 등 모든 암석 종류에 걸쳐 매우 흔하게 산출된다. 특히 화강암이나 편마암과 같은 산성 암석의 주요 구성 광물이며, 사암과 규암의 주성분이기도 하다. 풍화에 대한 저항력이 매우 커서, 모래와 자갈의 대부분을 석영 입자가 차지한다.

장석류는 지각을 구성하는 가장 풍부한 규산염 광물 그룹이다. 전체 지각의 약 60%를 차지하며, 대부분의 화성암과 변성암, 많은 퇴적암에서 주요 구성 광물로 산출된다. 화학적으로는 알루미늄 규산염으로, 칼륨, 나트륨, 칼슘, 바륨 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 원소가 결합한다.

이 광물군은 주로 정장석 계열과 사장석 계열로 대별된다. 정장석 계열은 칼륨 장석(KAlSi₃O₈)을 주성분으로 하며, 정장석(orthoclase)과 미사장석(microcline)이 대표적이다. 사장석 계열은 나트륨 장석(NaAlSi₃O₈, 알바이트)과 칼슘 장석(CaAl₂Si₂O₈, 아노사이트)이 고용체를 이루는 연속적인 고용체 계열로, 이들의 혼합 비율에 따라 다양한 종류로 나뉜다.

장석류는 벽개가 두 방향으로 완벽하게 발달해 있으며, 경도는 모스 경도 6 정도이다. 화학적 풍화에 비교적 약해 고령토 등의 점토 광물로 변하기 쉽다. 암석학에서 장석의 종류와 조성은 암석의 분류와 생성 환경을 판단하는 핵심 지표로 활용된다. 예를 들어, 화강암에는 정장석이 풍부한 반면, 현무암에는 칼슘이 풍부한 사장석이 주로 포함된다.

휘석류는 단사정계에 속하는 사슬규산염 광물의 주요 군을 이룬다. 이들의 기본 구조는 단일 사슬(인위소규산염)인 규산염 사슬로, 각 규산 사면체는 두 개의 산소 원자를 공유하여 끝없이 이어진다. 이 사슬 구조는 광물의 결정 형태와 물리적 성질에 직접적인 영향을 미친다.

휘석류 광물은 일반적으로 단단하고 짧은 각주형 또는 판상형의 결정을 이루며, 두 개의 우수한 벽개면이 거의 90도에 가깝게 교차하는 특징적인 쪼개짐을 보인다. 이는 그들의 결정 구조와 직접적으로 연관되어 있다. 화학 조성은 일반식 XY(Si,Al)₂O₆으로 나타내며, 여기서 X은 주로 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 철이, Y은 마그네슘, 철, 알루미늄, 티타늄 등이 차지한다.

이 군에는 화학 조성에 따라 여러 중요한 광물이 포함된다. 마그네슘과 철이 풍부한 감람석과는 달리, 휘석류는 규소를 더 많이 포함한다. 주요 종류로는 다음과 같은 것들이 있다.

휘석류는 화성암과 변성암에서 매우 흔한 조암 광물이다. 특히 현무암, 감람암, 반려암 같은 고철질 및 초고철질 화성암의 주요 구성 성분이며, 편암이나 규암 같은 변성암에서도 중요한 지표 광물로 작용한다.

각섬석류는 단사정계에 속하는 사슬규산염 광물의 주요 군을 이루며, 화학식은 일반적으로 X2Y5Z8O22(OH, F)2로 표현된다. 여기서 X는 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 철 등이, Y은 마그네슘, 철, 알루미늄 등이, Z는 주로 규소와 알루미늄이 차지한다. 이 복잡한 화학적 치환은 다양한 각섬석 종류를 만들어낸다.

각섬석류는 주로 휘석류와 함께 중성 내지 산성의 화성암과 변성암에서 흔히 산출된다. 휘석류에 비해 각섬석은 규산 함량이 더 높은 암석, 즉 안산암, 섬록암, 편마암 등에서 더욱 안정적으로 나타난다. 암석 내에서 각섬석은 긴 침상 또는 방추형의 결정을 이루며, 특징적인 56도와 124도의 각도를 보이는 두 방향의 완벽한 벽개를 갖는다.

주요 종류는 화학 조성에 따라 다음과 같이 구분된다.

각섬석류의 색상은 조성에 따라 녹색, 갈색, 청색, 검은색 등 다양하게 나타난다. 이들은 암석의 생성 조건, 특히 온도와 압력, 그리고 원암의 조성을 반영하는 중요한 지시자 역할을 한다. 예를 들어, 남정석의 존재는 암석이 비교적 낮은 산소 분압 조건에서 형성되었음을 암시한다[3].

운모류는 층상규산염 광물군에 속하며, 규산염 광물의 중요한 구성원이다. 이들은 완벽한 한 방향의 벽개를 보이며, 얇은 판상으로 쉽게 벗겨지는 특징을 가진다. 화학적으로는 알루미늄, 칼륨, 마그네슘, 철, 리튬 등을 포함하는 복잡한 규산염 구조를 이루며, 이 조성에 따라 다양한 종류로 나뉜다.

주요 운모류 광물은 다음과 같다.

운모류의 결정 구조는 규산염 사면체가 연결되어 2차원의 층을 이루며, 이 층 사이에 칼륨 이온이 위치하여 약한 결합을 형성한다. 이 구조적 특징이 완벽한 한 방향의 쪼개짐과 탄성 있는 얇은 조각을 만드는 원인이다. 또한, 이 층상 구조는 물이 침투하기 쉬워 변질 과정에서 점토 광물로 쉽게 변화하기도 한다.

운모류 광물은 암석의 생성 환경을 판단하는 중요한 지표가 된다. 예를 들어, 흑운모는 화강암이나 편마암 같은 화성암과 변성암에 풍부하게 나타난다. 반면, 백운모는 화강암과 편암에 주로 산출되며, 풍화에 비교적 강해 사암이나 이암 등의 퇴적암에서도 운모 조각으로 발견된다.

감람석은 단일 사슬 구조가 아닌 독립된 사면체 구조의 규산염 광물이다. 화학식은 (Mg, Fe)₂SiO₄로, 고용체를 이루는 마그네슘과 철의 비율에 따라 여러 종류로 나뉜다. 철 함량이 낮은 포스테라이트(Mg₂SiO₄)부터 철 함량이 높은 파이알라이트(Fe₂SiO₄)까지 연속적인 고용체 계열을 형성한다[4].

이 광물은 고철질에서 초고철질 화성암의 주요 구성 광물로, 특히 감람암과 현무암에서 흔히 발견된다. 맨틀을 구성하는 주요 광물 중 하나이기도 하다. 감람석은 높은 온도에서 형성되며, 풍화나 변성 작용에 비교적 불안정하여 지표 환경에서는 쉽게 사문석 같은 다른 광물로 변한다.

감람석의 물리적 성질은 조성에 따라 다르다. 일반적으로 올리브 녹색을 띠며, 경도는 모스 굳기 6.5~7 사이이다. 조개짐은 불분명하거나 좋지 않은 편이며, 유리 광택을 보인다. 결정 구조상의 특성으로 인해 높은 굴절률을 가지며, 현미경 하에서 높은 돌출 현상을 보이는 것이 특징이다.

규산염 광물의 경도는 모스 경도계를 기준으로 측정된다. 이는 광물의 표면을 긁는 저항력을 통해 결정되며, 대부분의 규산염 광물은 경도 5에서 8 사이에 분포한다. 예를 들어, 석영은 경도 7을 가지는 반면, 운모류는 완벽한 벽개로 인해 경도가 2-3 정도로 매우 낮다. 광물의 경도는 그 결정 구조와 화학 결합의 강도에 직접적으로 영향을 받는다. 망상규산염 구조를 가진 석영이나 장석은 강한 3차원적 공유 결합망을 이루어 높은 경도를 보이는 반면, 층상규산염 구조의 운모나 점토 광물은 층 사이에 약한 결합을 가지고 있어 쉽게 쪼개지고 낮은 경도를 나타낸다.

굴절률은 광물이 빛을 굴절시키는 정도를 나타내는 값으로, 편광 현미경 하에서 규산염 광물을 동정하는 데 가장 중요한 물리적 성질 중 하나이다. 굴절률은 광물의 화학 조성과 밀도, 특히 이온의 종류와 배열에 따라 결정된다. 일반적으로 규산염 광물 내에서 규소 이온(Si⁴⁺)을 알루미늄 이온(Al³⁺)이 치환하거나, 철이나 마그네슘과 같은 고밀도 원소의 함량이 증가하면 굴절률이 높아지는 경향을 보인다.

다음 표는 주요 규산염 광물군의 대표적인 경도와 굴절률 범위를 보여준다.

이러한 물리적 성질은 암석을 구성하는 광물을 식별하고, 암석의 생성 환경과 변성 과정을 해석하는 데 필수적인 정보를 제공한다. 예를 들어, 높은 굴절률과 경도를 가진 감람석은 맨틀이나 고압 환경에서 생성된 초고철질암에서 주로 발견된다.

벽개와 쪼개짐은 규산염 광물을 포함한 모든 광물의 중요한 물리적 성질이며, 광물의 결정 구조와 직접적인 연관이 있다. 벽개는 광물이 특정한 결정면을 따라 쉽게 갈라지는 성질을 말한다. 이는 결정 내부의 원자 배열이 특정 방향으로 약한 결합을 가지고 있기 때문에 발생한다. 쪼개짐은 광물이 충격을 받았을 때 불규칙하게 부서지는 성질을 지칭한다.

규산염 광물의 벽개는 그 결정 구조의 유형에 따라 특징적인 양상을 보인다. 예를 들어, 층상규산염에 속하는 운모류 광물은 하나의 완벽한 벽개면을 가져 얇은 판으로 쉽게 벗겨진다. 이는 실리카 사면체가 2차원적으로 연결된 층 구조 사이의 결합이 매우 약하기 때문이다. 반면, 사슬규산석에 속하는 휘석류는 두 방향의 벽개가 거의 90도에 가깝게 발달하는데, 이는 단사정계 결정 구조와 관련이 있다.

벽개의 완전도는 일반적으로 '완전', '양호', '불완전' 등의 용어로 표현된다. 다음 표는 주요 규산염 광물의 벽개 특성을 정리한 것이다.

석영과 감람석과 같은 광물은 뚜렷한 벽개면을 보이지 않고 조개껍질 모양의 균열면을 갖는 쪼개짐을 보인다. 이는 그들의 3차원적으로 강하게 결합된 규산염 구조와 관련이 있다. 벽개와 쪼개짐의 관찰은 야외나 실험실에서 광물을 동정하는 데 핵심적인 단서를 제공한다.

규산염 광물의 화학 조성은 주로 규소와 산소로 이루어진 규산염 이온 사면체(SiO₄)⁴⁻를 기본 구조 단위로 하며, 여기에 다양한 양이온이 결합하여 형성된다. 주요 양이온으로는 알루미늄, 철, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨 등이 있다. 알루미늄은 규소를 대체할 수 있어, 규산염 이온 사면체 내에서 규소-산소 결합의 일부를 알루미늄-산소 결합으로 대체하여 알루미노규산염을 형성하기도 한다.

이러한 화학 조성의 차이는 광물의 안정성에 직접적인 영향을 미친다. 일반적으로 고용체를 형성하는 양이온의 크기와 전하 차이는 결정 구조의 안정성을 결정한다. 예를 들어, 감람석과 같은 고온에서 생성되는 광물은 철과 마그네슘을 많이 포함하는 반면, 석영은 거의 순수한 이산화 규소(SiO₂)로 이루어져 화학적 변화에 매우 강한 안정성을 보인다.

규산염 광물의 안정성은 온도와 압력 같은 물리적 조건과 함께 주변 환경의 화학적 조건(예: pH, 산소 분압)에 따라 크게 달라진다. 보웬의 반응 계열은 마그마의 냉각 과정에서 규산염 광물이 특정한 순서로 결정화되는 것을 보여주며, 이는 각 광물의 상대적인 안정성을 나타낸다. 고온에서 안정한 광물(예: 감람석, 휘석)은 지표 근처의 낮은 온도와 압력 조건에서는 풍화나 변성 작용을 받아 다른 안정한 광물(예: 점토 광물, 녹니석)로 변하기 쉽다.

따라서, 어떤 규산염 광물이 특정 지질 환경에서 발견되는지는 그 광물의 화학 조성이 해당 조건(온도, 압력, 화학적 환경)에서 얼마나 안정한지에 의해 결정된다[5]. 이 관계는 암석의 생성 환경을 해석하고 지구의 역사를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.

화성암은 마그마가 냉각 고화하여 형성된 암석이다. 규산염 광물은 화성암을 구성하는 가장 주요한 광물군으로, 마그마의 화학 조성과 냉각 조건에 따라 다양한 종류가 결정된다. 이 광물들의 종류와 상대적 비율은 암석 분류의 근본적인 기준이 된다.

화성암에서 규산염 광물의 산출은 주로 마그마의 SiO2 함량, 즉 산성도에 의해 지배된다. SiO2 함량이 높은 산성암(예: 화강암, 유문암)에서는 석영, 알칼리 장석, 사장석 등이 주로 나타난다. 중간 정도의 SiO2 함량을 가진 중성암(예: 섬록암, 안산암)에서는 각섬석과 휘석류 같은 철마그네슘 광물의 비율이 증가하며, 석영은 거의 나타나지 않는다. SiO2 함량이 낮은 염기성암(예: 현무암, 감람암)에서는 감람석, 휘석류, 사장석이 주요 구성 광물이다. 극도로 SiO2가 부족한 초염기성암에서는 감람석과 휘석류가 거의 대부분을 차지한다.

암석의 조직 또한 규산염 광물의 결정 크기와 형태에 영향을 미친다. 지하 깊은 곳에서 서서히 냉각된 심성암은 비교적 큰 결정을 가진 조립질 조직을 보이는 반면, 지표나 지표 근처에서 급속히 냉각된 화산암은 미세한 결정이나 유리질을 나타낸다. 예를 들어, 같은 조성의 마그마라도 화강암에서는 석영과 장석이 육안으로 구분될 만큼 자라나지만, 유문암에서는 반정을 제외하고는 현미경으로만 관찰할 수 있다.

변성암에서 규산염 광물의 산출은 원암의 조성과 변성 작용의 조건(온도, 압력, 유체의 존재 등)에 의해 결정된다. 변성 작용은 기존 암석을 고온 고압 환경에 노출시켜 새로운 변성 광물을 생성하거나 기존 광물을 안정적인 조합으로 재배열한다. 예를 들어, 점판암에서는 낮은 등급 변성 작용으로 세리사이트나 염록니석 같은 층상규산염 광물이 풍부하게 생성된다. 반면, 편마암과 같은 고등급 변성암에서는 석류석, 휘석, 각섬석 같은 고온에서 안정한 네소규산염 및 사슬규산염 광물이 발달한다.

특정 변성 광물 조합은 변성 조건을 지시하는 지시자 역할을 하며, 이를 변성상이라고 한다. 예를 들어, 남정석-규선석 조합은 고압 변성 환경을, 규선석-감람석 조합은 고온 환경을 나타낸다. 운모류나 녹니석 같은 층상규산염 광물은 변성암에서 편리를 형성하는 주요 구성원으로, 암석의 벽개 발달에 기여한다.

변성암 내 규산염 광물의 안정성은 화학적 환경에도 크게 의존한다. 장석은 변성 과정에서 광범위한 고용체를 형성하며, 그 조성(예: 알바이트 vs 안정석)은 변성 등급을 반영한다. 또한, 섬유규산염 광물인 각섬석은 중간 등급 변성암의 특징적인 광물로, 그 화학 조성은 변성 온도와 압력의 정량적 지표로 활용된다[6]. 따라서 변성암의 규산염 광물 조성과 조직을 분석함으로써 암석이 겪은 지질학적 역사를 해석할 수 있다.

퇴적암에서 규산염 광물은 주로 기존 암석의 풍화와 침식, 운송, 퇴적 과정을 통해 공급된 쇄설성 광물로 존재한다. 이들은 퇴적물의 성분과 성숙도를 결정하는 핵심 요소이며, 퇴적 환경과 기원지를 해석하는 중요한 지시자 역할을 한다. 가장 흔한 쇄설성 규산염 광물은 석영과 장석이며, 그 외에 운모, 점토 광물 등이 포함된다.

쇄실성 규산염 광물의 종류와 양은 기원암의 조성, 풍화 강도, 운송 거리 및 퇴적 환경에 크게 의존한다. 화학적 풍화에 강한 석영은 장거리 운송과 재퇴적을 거쳐도 잘 보존되어 대부분의 사암과 이암에서 주요 구성 성분을 이룬다. 반면, 장석과 철마그네슘 규산염 광물(예: 휘석, 각섬석, 감람석)은 화학적 풍화와 물리적 마모에 상대적으로 취약하여, 운송 과정에서 점차 분해되거나 점토 광물로 변한다[7]. 따라서 운송 거리가 길거나 풍화 작용이 강한 지역에서 형성된 퇴적물일수록 석영의 비율이 높아지는 '성숙도'가 증가하는 경향을 보인다.

또한, 퇴적암 내 규산염 광물은 자생 광물로도 생성될 수 있다. 예를 들어, 규화작용을 통해 규질 셰일이나 처트에서 석영이, 또는 성인작용 과정에서 점토 광물이 새로운 일라이트나 염록석으로 변할 수 있다. 이처럼 퇴적암 내 규산염 광물의 조성과 상태는 암석의 기원, 퇴적 역사, 그리고 퇴적 후 받은 변화를 복합적으로 기록하고 있다.

육안 동정은 규산염 광물을 식별하는 가장 기본적인 방법이다. 광물의 색, 광택, 결정 형태, 벽개와 쪼개짐, 경도, 비중 등을 관찰하여 특징을 파악한다. 예를 들어, 운모는 완벽한 한 방향의 쪼개짐을 보이며 얇은 박편으로 벗겨지는 성질이 있고, 석영은 조흔색이 희며 유리 광택과 함께 조암 광물 중 높은 경도를 가진다. 결정의 형태도 중요한 단서가 되는데, 휘석은 단사정계에 속해 짧은 주상 결정을, 각섬석은 장주상 결정을 보이는 경우가 많다.

편광 현미경 관찰은 박편으로 제작된 시료를 통해 광물의 광학적 성질을 분석하는 방법이다. 이 방법으로는 광물의 색, 다색성, 굴절률, 간섭색, 소광각 등을 정밀하게 측정할 수 있다. 예를 들어, 장석은 특징적인 쌍정 구조를 보이며, 감람석은 높은 굴절률로 인해 현미경 하에서 돌출되어 보이는 특징이 있다. 또한, 광물의 광학적 방위와 결정 구조 사이의 관계를 통해 광물군을 구분하는 데 결정적인 정보를 제공한다.

이러한 육안 및 현미경 관찰은 비교적 간단한 장비로 신속하게 광물을 동정할 수 있는 장점이 있다. 특히 야외 조사나 현장에서의 예비 동정에 필수적이다. 그러나 육안으로는 외형이 유사한 광물을 구분하기 어렵고, 현미경 관찰만으로도 화학 조성이 미세하게 다른 고용체 광물들을 명확히 구별하는 데 한계가 있다. 따라서 보다 정확한 분석을 위해서는 X-선 회절 분석과 같은 추가적인 기기 분석이 종종 필요하다.

X-선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD)은 규산염 광물을 포함한 결정질 물질의 동정에 가장 핵심적이고 확정적인 방법이다. 이 방법은 물질의 내부 원자 배열, 즉 결정 구조를 직접적으로 분석하여 광물의 종류를 정확히 규명한다. X-선이 규칙적으로 배열된 원자 격자에 부딪혀 회절 현상을 일으키는 원리를 이용하며, 이때 생성되는 회절 패턴은 각 광물의 고유한 '지문'과 같다.

분석 과정은 주로 분말 시료를 사용한다. 시료에 단색 X-선을 조사하면, 브래그 법칙에 따라 특정 각도에서만 회절 피크가 나타난다. 이 회절 각도와 피크의 강도 데이터를 측정하여 회절图谱를 얻는다. 얻어진 실험 데이터는 국제적으로 표준화된 광물 데이터베이스(예: ICDD PDF 데이터베이스)의 참조 패턴과 비교하여 정확히 일치하는 광물을 찾아낸다.

이 방법은 화학 조성이 유사하거나 육안으로 구분하기 어려운 광물들, 예를 들어 다양한 장석류(정장석과 사장석), 또는 점토 광물류의 정확한 동정에 필수적이다. 또한, 하나의 시료 내에 존재하는 여러 규산염 광물의 정성적 및 정량적 분석을 동시에 수행할 수 있어 암석의 전체 광물 조성을 파악하는 데 매우 유용하다.