Korean Journal of Heritage: History & Science (헤리티지:역사와 과학)

National Research Institute of Cultural Heritage (국립문화재연구원)
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Evaluation and Weathering Depth Modeling of Thermally Altered Pelitic Rocks based on Chemical Weathering and Variations: Ulju Cheonjeon-ri Petroglyph

화학적 풍화작용과 조성변화에 따른 열변질 이질암의 풍화심도 모델링 및 평가: 울주 천전리 각석

  • LEE Chan Hee (Dept. of Cultural Heritage Conservation Sciences, Kongju National University) ;
  • CHUN Yu Gun (Dept. of International Cooperation, Korea Cultural Heritage Foundation)
  • 이찬희 (국립공주대학교 문화재보존과학과) ;
  • 전유근 (한국문화재재단 국제협력단)
  • Received : 2023.08.04
  • Accepted : 2023.10.26
  • Published : 2023.12.30
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Abstract

The Cheonjeon-ri petroglyph is inscribed with shale formation belonging to the Daegu Formation of the Gyeongsang Supergroup in the Cretaceous of the Mesozoic Era. This rock undergoes thermal alteration to become hornfels, and has a high hardness and dense texture. Rock-forming minerals have almost the same composition as quartz, alkali felspar, plagioclase, calcite, mica, chlorite and opaque minerals, but calcite is rarely detected in the weathered zone. The petroglyph forms a weathered zone with a certain depth, and there is a difference in mineral and chemical composition between weathered and unweathered zones, respectively. The CaO contents of the weathered zone were reduced by more than 90% compared to that of the unweathered zone, because calcite reacted with water and dissolved. As a result of calculating the surface weathering depth for the petroglyph with the transmission characteristics of X-rays, depth of the parts in falling off and exfoliation showed a depth of about 0.5 to 1 mm, but the weathering depth in most areas was calculated to be about 3 to 4 mm. This can be proved by the contents and changes of Ca and Sr. The surface discolorations of the petroglyph are distributed with different color density, and the yellowish brown discoloration is alternated with a thin biofilm layer, showing a coverage of 79.6%. Therefore, periodic preservation managements and preventive conservation monitoring that can effectively control the physicochemical and biological damages of the Cheonjeonri petroglyph will be necessary.

천전리 각석은 중생대 백악기 경상누층군의 대구층에 속하는 셰일층준에 새겨져 있다. 이 암석은 열변질 작용을 받아 혼펠스화 되어 경도가 높고 치밀한 조직을 보이며, 조암광물은 석영, 정장석, 사장석, 방해석, 운모, 녹니석 및 불투명 광물들로 동일한 조성을 가지나 풍화대에서는 방해석이 거의 검출되지 않는다. 각석은 일정한 깊이의 풍화대를 형성하고 있으며 풍화대와 비풍화대는 광물조성 및 화학조성의 차이가 있다. 풍화대의 CaO 함량은 비풍화대에 비해 90% 이상 감소하였으며, 이는 방해석이 물과 반응하여 용탈되었기 때문이다. X-선의 투과특성으로 각석 표면의 풍화심도를 산출한 결과, 탈락 및 박리 영역에서는 0.5~1.0mm 정도의 깊이를 보였지만 대부분 영역의 풍화깊이는 3~4mm 정도로 산출되었다. 이는 Ca과 Sr의 함량과 변화로도 입증할 수 있다. 각석의 표면변색은 색의 농도를 달리하며 분포하고, 황갈색 변색은 얇은 생물 피막층과 함께 교호하며 79.6%의 피도를 보인다. 따라서 천전리 각석의 물리화학적 및 생물학적 손상을 효과적으로 제어할 수 있는 주기적인 보존관리와 예방보존 차원의 정밀모니터링이 필요할 것이다.

Keywords

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