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백악

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퇴적암으로 이루어진 The Needles

백악(白堊, 영어: Chalk)은 부드럽고 흰색이며 투과성이 있는 퇴적암인 탄산염암이다. 방해석 광물로 구성된 석회암의 일종으로, 원래 바다 밑에서 미세한 플랑크톤과 같은 생물들의 단단한 부분들이 쌓이고 고화 작용을 거쳐 형성되었다. 백악은 서유럽 전역에서 흔히 볼 수 있는데, 프랑스의 일부 지역 지층 아래에 매장되어 있으며, 영국 해협 켄트주 해안의 도버 백악절벽과 같은 곳에서는 바다와 만나는 가파른 절벽을 볼 수 있다.

백악은 생석회, 벽돌, 건축용 퍼티와 같은 산업용, 그리고 산성이 강한 토양의 수소 이온 농도 지수를 높이는 농업용으로 채굴된다. 또한 다양한 표면에 쓰고 그리는 칠판용 "분필"로도 사용되는데, 이는 다른 탄산염 기반 광물이나 석고로 만들어지기도 한다.

설명

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이스라엘 네게브 사막 서부에 위치한 "니차나 백악 곡선"은 중생대 테티스해에서 형성된 백악 퇴적층이다.
영국 서리주 실의 노천 백악 채굴장

백악은 밝은 색상, 부드러움, 높은 공극률로 구별되는 고운 질감의 석회암이다.[1][2] 주로 유공충이나 석회비늘편모류와 같은 플랑크톤의 미세한 방해석 껍데기나 골격 조각으로 구성된다.[1] 이러한 파편들은 주로 0.5~4마이크론 크기의 방해석 판 형태를 띠지만, 일반적인 백악의 약 10~25%는 10~100마이크론 크기의 파편으로 이루어져 있다. 더 큰 파편에는 온전한 플랑크톤 골격과 극피동물, 태형동물 또는 연체동물과 같은 더 큰 생물의 골격 파편이 포함된다.[3][4][5]

백악은 일반적으로 96~98%가 탄산 칼슘(CaCO
3)인 순수한 방해석이며, 2~4%만이 다른 광물이다. 이러한 광물은 보통 석영과 점토광물이지만, 때때로 분변 알갱이로 해석되는 작은 알갱이나 결절 형태로 콜로판(결정질이 아닌 인회석, 인산염 광물)이 나타나기도 한다. 일부 백악 지층에서는 방해석이 백운암(CaMg(CO
3)
2)으로 변환되기도 하며, 드물게는 백운암화된 백악이 다시 방해석으로 역백운암화되기도 한다.[3]

백악은 공극률이 35~47%로 매우 높다.[3] 석고나 규조토와 외관상 비슷하지만, 경도, 화석 함유량, 그리고 산과의 반응(접촉 시 발포)을 통해 식별할 수 있다.[5]

형성

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서유럽에서 백악은 후기 백악기와 초기 팔레오세 시대(약 1억 년 전에서 6,100만 년 전 사이)에 형성되었다.[6][7] 이는 계절 변화가 없는(아마도 건조한) 기후로 주변 암석의 침식이 줄어든 시기에 100–600 미터 (330–1,970 ft) 깊이의 광범위한 대륙붕에 퇴적되었다. 주변 침식이 부족했다는 점은 백악의 높은 순도를 설명해 준다. 백악의 기원이 된 석회비늘편모류, 유공충 및 기타 미세 생물들은 대부분 저마그네슘 방해석 골격을 형성하므로, 퇴적 당시부터 이미 매우 안정적인 저마그네슘 방해석 형태였다. 이는 퇴적 후 빠르게 안정적인 저마그네슘 방해석으로 변환되어 초기 교결을 일으키는 고마그네슘 방해석이나 아라고나이트로 형성된 대부분의 다른 석회암과는 대조적이다. 백악의 경우, 탄산 칼슘 변환 과정이 없어 초기 교결이 방지되었으며, 이것이 백악의 높은 공극률을 설명해 준다.[3] 또한 백악은 일반적으로 압착의 흔적을 보이는 유일한 석회암 형태이다.[8]

부싯돌(각암의 일종)은 백악 내에 매립된 층리와 평행한 띠 형태, 혹은 결절이나 단열의 라이닝으로 매우 흔하게 나타난다. 이는 아마도 압착 중에 물이 위로 빠져나가면서 해면의 골편[4]이나 기타 규소질 생물에서 유래된 것으로 보인다. 부싯돌은 종종 성게류와 같은 큰 화석 주변에 퇴적되는데, 이때 이 화석들은 분자 단위로 부싯돌로 치환되어 규화 작용을 거칠 수 있다.[9]

지질학 및 지리적 분포

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영국 도버 백악절벽의 백악

백악은 백악기 해양 지층에서 매우 흔하게 발견되어 백악기라는 명칭이 이 퇴적층에서 유래했다. 백악기의 이름은 백악을 뜻하는 라틴어 'creta'에서 파생되었다.[10] 일부 백악 퇴적층은 백악기 이후에 형성되기도 했다.[11]

백악층군(Chalk Group)은 후기 백악기에 퇴적된 유럽의 층서 단위이다. 이 지층은 잉글랜드 켄트주의 유명한 도버 백악절벽과 도버 해협 건너편의 카프 블랑 네 절벽을 형성한다. 프랑스의 샹파뉴 지역은 대부분 백악 퇴적층 아래에 있으며, 이 지층에는 와인 저장을 위한 인공 동굴이 포함되어 있다.[3] 세계에서 가장 높은 백악 절벽 중 일부는 독일의 야스문트 국립공원과 덴마크의 뫼네스 클린트에 있다.[12]

백악 퇴적층은 북미 내륙의 오스틴 백악(Austin Chalk)[13], 셀마 층군(Selma Group)[14], 니오브라라 층군(Niobrara Formation)과 같은 다른 대륙의 백악기 지층에서도 발견된다.[15] 또한 이집트 서부(코만 층군)[16]과 서호주(미리아 층군)에서도 발견된다.[17]

올리고세에서 신진기 연대의 백악은 솔로몬 제도의 스튜어트 아치 아래 태평양 해저 시추 코어에서 발견되었다.[18]

키프로스의 니코시아 층군에는 플라이오세에 형성된 글로보로탈리아(Globorotalia)를 포함하는 백악 지층이 존재한다.[11]

채굴

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백악은 지상과 지하 모두에서 채굴된다. 산업 혁명 동안 시멘트와 생석회, 벽돌에 대한 수요가 급증하면서 백악 채굴이 활발해졌다.[19]

용도

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다양한 색상의 분필
보도용 분필로 그림을 그리는 아이

대부분의 사람은 학교에서 칠판용 분필을 통해 백악을 처음 접하게 되는데, 이는 원래 광물 백악으로 만들어졌으며 쉽게 부스러지고 거친 표면에 입자가 느슨하게 달라붙어 쉽게 지워지는 글씨를 쓸 수 있게 해준다. 현재 분필 제조업체들은 광물 백악, 다른 석회암 기반 탄산 칼슘원, 또는 석고(황산 칼슘)를 사용할 수 있다. 석고 기반 분필은 생산 비용이 가장 낮아 개발도상국에서 널리 사용되지만, 탄산염 기반 분필은 더 큰 입자를 생성하여 먼지가 적게 발생하므로 "먼지 없는 분필"로 판매된다.[20][5]

보도, 거리, 사유차도에 그림을 그리는 데 사용되는 색깔 분필, 파스텔 분필 및 보도용 분필(더 큰 막대 형태로 종종 색이 입혀짐)은 탄산 칼슘 백악보다는 주로 석고로 만들어진다.[21]

클라이머 얀 호예르가 손에 묻은 여분의 탄산 마그네슘 분필을 불어내고 있다.

탄산 마그네슘 분필은 체조 선수와 암벽 등반가가 더 나은 그립감을 얻기 위해 건조제로 흔히 사용한다.

유리창용 퍼티는 주로 아마인유에 충전제로 백악을 포함한다.[22]

백악 및 기타 형태의 석회암은 염기로서의 성질 때문에 사용될 수 있다.[23] 백악은 열분해를 통해 생석회를 얻거나, 생석회에 물을 부어 담금질하여 소석회를 얻는 원료가 된다.[24] 농업에서 백악은 산성이 강한 토양의 수소 이온 농도 지수를 높이는 데 사용된다.[25] 소량의 백악은 제산제로도 사용될 수 있다.[26] 또한 백악의 작은 입자는 청소 및 연마에 이상적인 물질이다. 예를 들어, 치약에는 순한 연마재 역할을 하는 백악이 소량 포함되어 있다.[27] 연마용 백악은 금속의 매우 미세한 연마를 위해 입자 크기를 정밀하게 조절하여 준비된 백악이다.[28]

흰색 재단사용 분필

프렌치 초크(재단사용 분필이라고도 함)는 전통적으로 재단사들이 천에 임시 표시를 하기 위해 사용하는 단단한 백악이다. 현재는 주로 활석으로 만들어진다.[29]

백악 지층은 북해[30]와 북미 걸프 코스트를 따라 중요한 석유층을 형성한다.[13]

리틀링턴 백마, 백악 기반암의 자연적인 흰색을 드러내어 만든 언덕 지형화.

흰색 백악과 푸른 잔디 사이의 높은 대비는 잉글랜드 백악 구릉지대 곳곳에 언덕 지형화를 만드는 계기가 되었다. 덮여 있는 식생을 제거하여 아래의 흰색 석회암을 드러내는 '세척' 과정을 통해 기념비적인 지상화가 만들어진다. 20세기의 주목할 만한 예로 이스트서식스주에 위치한 리틀링턴 백마가 있다. 내셔널 트러스트가 관리하는 이 형상은 침입하는 잡초를 주기적으로 제거하고 노출된 백악 표면을 다듬어 언덕 비탈에 대한 가시성을 유지하고 있다.

과거의 용도

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잉글랜드 남동부에서 딘홀(denehole)은 고대 백악 채굴장의 대표적인 예이다. 이러한 벨 피트는 고대 부싯돌 광업 유적지일 수도 있는데, 주요 목적은 석기 제조를 위한 부싯돌 결절을 제거하는 것이었다. 시스버리의 지표면 유적지가 그 예이며, 아마도 가장 유명한 곳은 노퍽주의 그라임스 그레이브스에 있는 광대한 복합 유적지일 것이다.[31]

백악은 전통적으로 레크리에이션에 사용되었다. 잔디 위에서 하는 테니스와 같은 필드 스포츠에서는 경기장이나 코트의 경계선을 표시하기 위해 가루 백악이 사용되었다. 공이 선에 맞으면 백악이나 색소 가루가 구름처럼 튀어 오르는 것이 보인다. 최근에는 가루 백악 대신 이산화 타이타늄이 사용된다.[32] 체조, 암벽 등반, 역도 및 줄다리기에서는 땀을 제거하고 미끄러짐을 줄이기 위해 현재는 주로 탄산 마그네슘인 백악을 손과 발에 바른다.[33]

백악은 벽돌이나 초벽 대신 주택 건설 자재로도 사용될 수 있다. 채굴된 백악을 블록으로 절단하여 절단석으로 사용하거나, 느슨한 백악을 블록 형태로 다져 모르타르와 함께 쌓기도 했다.[34][35] 오늘날에도 백악을 주요 건축 자재로 사용하여 지어진 주택들이 남아 있다. 대부분 빅토리아 시대 이전의 것이지만, 일부는 더 최근에 지어진 것이다.[36]

백악과 수은의 혼합물은 지문 채취용 가루로 사용될 수 있다. 그러나 수은의 독성 때문에 1967년부터 이러한 혼합물을 지문 채취에 사용하는 방식은 중단되었다.[37]

같이 보기

[편집]

각주

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  1. 1 2 Jackson, Julia A. 편집 (1997). 〈Chalk〉 Four판. 《Glossary of geology.》. Alexandria, Virginia: American Geological Institute. ISBN 0922152349.
  2. ↑ Boggs, Sam (2006). 《Principles of sedimentology and stratigraphy》 4판. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall. ISBN 0131547283.
  3. 1 2 3 4 5 Hancock, Jake M. (January 1975). “The petrology of the Chalk”. 《Proceedings of the Geologists' Association》 86 (4): 499–535. Bibcode:1975PrGA...86..499H. doi:10.1016/S0016-7878(75)80061-7.
  4. 1 2 “Chalk”. 《Craven & Pendle Geological Society》. 2009년 6월 20일에 원본 문서에서 보존된 문서.
  5. 1 2 3 King, Hobart M. “Chalk: A biological limestone formed from shell debris”. 《Geology.com》. 2021년 3월 1일에 확인함.
  6. ↑ “Introducing the Chalk”. 《Chalk East》. 2012년 6월 3일에 원본 문서에서 보존된 문서.
  7. ↑ Van Der Voert, E.; Heijnen, L.; Reijmer, J.J.G. (2019). “Geological evolution of the Chalk Group in the northern Dutch North Sea: inversion, sedimentation and redeposition”. 《Geological Magazine》 156 (7): 1265–1284. Bibcode:2019GeoM..156.1265V. doi:10.1017/S0016756818000572. hdl:1871.1/76ca3535-823f-483f-9a38-cb070ab65e32. S2CID 134798076.
  8. ↑ Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). 《Origin of sedimentary rocks》 2d판. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall. 508쪽. ISBN 0136427103.
  9. ↑ Blatt, Middleton & Murray 1980, 576쪽.
  10. ↑ 《Glossary of Geology》 3판. Washington, D.C.: American Geological Institute. 1972. 165쪽.
  11. 1 2 Palamakumbura, R.N.; Robertson, A.H.F. (2018). “Pliocene–Pleistocene sedimentary–tectonic development of the Mesaoria (Mesarya) Basin in an incipient, diachronous collisional setting: facies evidence from the north of Cyprus”. 《Geological Magazine》 155 (5): 997–1022. Bibcode:2018GeoM..155..997P. doi:10.1017/S0016756816001072. S2CID 16436977.
  12. ↑ Prothero, Donald R. (2018). 〈Chalk. The Cretaceous Seaway and the Greenhouse Planet〉. 《The Story of the Earth in 25 Rocks》. Columbia University Press. 208–215쪽. doi:10.7312/prot18260-021. ISBN 978-0-231-54427-6. 2026년 1월 11일에 확인함.
  13. 1 2 Pearson, Krystal (2012). “Geologic models and evaluation of undiscovered conventional and continuous oil and gas resources: Upper Cretaceous Austin Chalk”. 《U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report》. Scientific Investigations Report. 2012-5159: 32. Bibcode:2012usgs.rept...32P. doi:10.3133/sir20125159.
  14. ↑ Stephenson, Lloyd W.; Monroe, Watson H. (1938). “Stratigraphy of Upper Cretaceous Series in Mississippi and Alabama”. 《AAPG Bulletin》 22. doi:10.1306/3D933022-16B1-11D7-8645000102C1865D.
  15. ↑ Longman, M.W.; Luneau, B.A.; Landon, S.M. (1998). “Nature and distribution of Niobrara lithologies in the Cretaceous Western Interior Seaway of the Rocky Mountain region”. 《The Mountain Geologist》. 2021년 4월 28일에 확인함.
  16. ↑ Tewksbury, B. J.; Hogan, J. P.; Kattenhorn, S. A.; Mehrtens, C. J.; Tarabees, E. A. (2014년 6월 1일). “Polygonal faults in chalk: Insights from extensive exposures of the Khoman Formation, Western Desert, Egypt”. 《Geology》 42 (6): 479–482. Bibcode:2014Geo....42..479T. doi:10.1130/G35362.1.
  17. ↑ Henderson, Robert A.; McNAMARA, Kenneth J. (October 1985). “Taphonomy and ichnology of cephalopod shells in a Maastrichtian chalk from Western Australia”. 《Lethaia》 18 (4): 305–322. Bibcode:1985Letha..18..305H. doi:10.1111/j.1502-3931.1985.tb00710.x.
  18. ↑ Shipboard Scientific Party (2001). “Ocean Drilling Program Leg 192 Preliminary Report: Basement drilling of the Ontong Java Plateau” (PDF). 《Ocean Drilling Program Preliminary Report 92》. Ocean Drilling Program and Texas A&M University. 2023년 2월 15일에 확인함.
  19. ↑ “Chalk Mines | KURG”. 《www.kurg.org.uk》. 2017년 2월 2일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2017년 1월 27일에 확인함.
  20. ↑ Thakker, M., Shukla, P. and Shah, D.O., 2015. Surface and colloidal properties of chalks: A novel approach using surfactants to convert normal chalks into dustless chalks. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 480, pp. 236–244. doi:10.1016/j.colsurfa.2015.01.054
  21. ↑ “How chalk is made - material, making, used, processing, procedure, product, industry”. 《www.madehow.com》. 2017년 11월 3일에 원본 문서에서 보존된 문서.
  22. ↑ Rohleder, Johannes (2001). 〈The beginnings: Calcium carbonate in glazing putty and rubber〉. 《Calcium Carbonate》. 138–159쪽. doi:10.1007/978-3-0348-8245-3_6. ISBN 978-3-0348-9490-6.
  23. ↑ Blatt, Middleton & Murray 1980, 445쪽.
  24. ↑ Blount, Bertram (1990). 《Chemistry for Engineers and Manufacturers: Chemistry of manufacturing processes》. University of Wisconsin – Madison.
  25. ↑ Oates, J. A. H. (2008년 7월 11일). 《Lime and Limestone: Chemistry and Technology, Production and Uses》. 존 와일리 & 선스. 111–3쪽. ISBN 978-3-527-61201-7.
  26. ↑ Clayman, Charles B. (1980년 12월 5일). “The Carbonate Affair: Chalk One Up”. 《JAMA: The Journal of the American Medical Association》 244 (22): 2554. doi:10.1001/jama.1980.03310220052030. PMID 7431595.
  27. ↑ Baxter, P. M.; Davis, W. B.; Jackson, J. (January 1981). “Toothpaste abrasive requirements to control naturally stained pellicle.: The relation of cleaning power to toothpaste abrasivity”. 《Journal of Oral Rehabilitation》 8 (1): 19–26. doi:10.1111/j.1365-2842.1981.tb00471.x. PMID 6935391.
  28. ↑ Information on polishing powders 보관됨 2011-11-04 - 위키윅스, from the 1879 book "The Workshop Companion"
  29. ↑ Kumar, Sublania Harish; J., Singh K.; K., Somani A. (2016). 《Estimatation of talc properties after milling》. International Conference on Condensed Matter and Applied Physics (Icc 2015). AIP Conference Proceedings. 020139쪽. Bibcode:2016AIPC.1728b0139K. doi:10.1063/1.4946190.
  30. ↑ Hardman, R.F.P. (1982). “Chalk reservoirs of the North Sea” (PDF). 《Bulletin of the Geological Society of Denmark》 30 (3–4): 119–137. Bibcode:1982BuGSD..30..119H. doi:10.37570/bgsd-1981-30-12. S2CID 149452185. 2021년 4월 27일에 확인함.
  31. ↑ Sieveking, G. De G.; Bush, P.; Ferguson, J.; Craddock, P. T.; Hughes, M. J.; Cowell, M. R. (August 1972). “Prehistoric flint mines and their identification as sources of raw material”. 《Archaeometry》 14 (2): 151–176. Bibcode:1972Archa..14..151S. doi:10.1111/j.1475-4754.1972.tb00061.x.
  32. ↑ “Teacher notes: Chemistry of chalk and MgCO3 explored through the sport of weightlifting - Archived copy” (PDF). 2013년 10월 29일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2013년 10월 24일에 확인함.
  33. ↑ Bacon, N. T.; Ryan, G. A.; Wingo, J. E.; Richardson, M. T.; Pangallo, T.; Bishop, P. A. (2018). “Effect of Magnesium Carbonate Use on Repeated Open-Handed and Pinch Grip Weight-Assisted Pull-Ups”. 《International Journal of Exercise Science》 11 (4): 479–492. doi:10.70252/VQZQ3716. PMC 5841679. PMID 29541333.
  34. ↑ Walker, Peter 외 (2005). 《Rammed earth: design and construction guidelines》. Bracknell, England: Building Research Establishment. 5쪽. ISBN 9781860817342.
  35. ↑ Whitaker, William (1872). 《Memoirs of the Geological Survey of Great Britain》 4. London: Longmans, Green. 389쪽. OCLC 2531996.
  36. ↑ Easton, David (1996). 《The Rammed Earth House》. White River Junction, VT: Chelsea Green Publishing. 15쪽. ISBN 9780930031794.
  37. ↑ Sodhi, G.S.; Kaur, J. (September 2001). “Powder method for detecting latent fingerprints: a review”. 《Forensic Science International》 120 (3): 172–176. doi:10.1016/S0379-0738(00)00465-5. PMID 11473799.
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