지구를 구성하는 성분중 가장 많이 차지하는 것은 무엇인가요?
우리가 살고있는 이 지구는 물,육지(흙) 그외 성분들 중에서 가장 많이 차지하는 성분이 무엇이며 어느 부분에 가장 많이 존재 하나요?
지구를 구성하는 원소의 존재 비율은 보통 두 가지 방법으로 나타낼 수 있다. 하나는 코어(Core), 멘틀(Mantle) 등을 포함한 지구 전체에 대한 중량 비율로 나타낸 것이고, 다른 하나는 지각을 구성하는 물질 만을 대상으로 중량 비율을 계산하는 것이다.
지구 전체를 구성하는 원소의 중량 비율로는 철(Fe)이 35%로 제일 많이 있는 원소이다. 철은 특히 지구 내부 코어 중량의 90.8%를 차지하는 것으로 추정되고 있다. 그 다음으로는 산소(O)가 30%, 실리콘(Si) 15%, 마그네슘(Mg) 13% 순이다.
하지만, 지각을 구성하는 원소를 기준으로 중량 비율을 살펴보면 산소가 제일 많다. 철은 산소 46.60%, 실리콘 27.70%, 알루미늄 8.13%에 이어 지각 중량의 5.0%를 차지하며 금속 중에서는 알루미늄에 이어 두 번째로 많다.
이렇게 지각을 구성하는 원소별로 중량 비율을 나타낸 값을 클라크 수(Clarke number)라고 한다. 클라크 수는 미국의 지질학자인 클라크(F. Clarke)가 지각을 포함하여 해수 및 대기 중에 함유된 원소들을 중량 비율로 표현한 것이다.
클라크 수는 지하 약 16km까지의 깊이에 이르는 지각의 암석권(岩石圈), 해수를 포함한 수권(水圈), 지구를 둘러싼 대기권을 포함한 부분을 물질의 총 질량을 100으로 하여 각 원소별로 중량 비율로 계산한 것이다. 클라크 수에서 추정한 지각의 총 중량은 지구 전체 중량의 0.3%에 불과하다고 한다.
재미있는 것은 지각을 구성하는 물질 가운데 비중이 큰 4개 원소(산소, 실리콘, 알루미늄, 철)의 누적 중량 비율이 87.4%이고 상위 9개 원소(상기 4개 원소 외 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 및 티타늄)의 총 중량이 지각 전체의 99.0%를 차지한다는 점이다.
이 외 다른 원소의 중량의 합은 지각 전체의 1.0%에도 미치지 못하는 것이다. 예를 들어 구리, 니켈 및 납 등 금속들은 지각에서 존재하는 비중이 겨우 각각 75ppm, 55ppm, 13ppm 밖에 되지 않는다.
따라서, 지각에 55ppm 수준으로 존재하는 구리 같은 자원이 지각 속에서 균등하게 분포한다면 이를 채취하여 자원으로 만드는 것은 거의 불가능하고 가능하다고 해도 비용이 커질 수 밖에 없다.
다행히 이런 원소들은 지각 속에 고르게 분포하는 것이 아니라 비교적 농집된 형태로 지역에 존재하는데 이를 광상(鑛床, ore deposit)이라고 부르며, 이 중 채취 활동이 이루어지는 곳을 광산(mine)이라 부르고 있다.
