유적지의 소성유구와 도기가마 주변에서 출토된 백색암석을 광물화학적으로 분석하여 이들 암석의 특성과 상호관계를 밝히고, 나아가 소성유구의 용도를 추정하고자 하였다. 시료는 백색 암석이 출토된 3곳의 유적지(충남 아산시 산양리와 용두리, 청양군 광대리)에서 총 9점을 대상으로 하였다. 박편 분석결과, 8개의 암석은 교대 및 열수작용 등을 받아 광물상이 변질되거나 재결정화 된 석회암이었고, 결정구조 분석에서도 석회석의 주요구성 광물인 방해석이 동정되었다. 반면, 나머지 1개의 암석은 석영과 미사장석, 백운모 등으로 구성된 백색 이질암이었다. 성분분석 결과에서는 백색 이질암을 제외하고 는 나머지 암석들의 주성분이 CaO였다. 또한 주성분과 미량원소 함량을 서로 비교한 결과 유적지들간에 상관성이 적었다. 결론적으로 유적지별로 서로 다른 석회석 광산에서 원석을 채취하여 사용한 것으로 판단되며, 세 가마의 용도는 석회석을 가열하여 생석회를 만들어내는 가마였을 가능성이 높다.
본 연구에서는 현재 해체 복원으로 부재 접근성이 용이해진 불국사 삼층석탑의 전체 부재를 대상으로 암석기재학적 연구, 대자율과 감마스펙트로미터를 이용한 비파괴 분석을 실시하여 암석학적인 재질 특성을 밝히려 한다. 또한 주변 지역과의 비교 연구를 통해 삼층석탑의 보존처리에 활용 할 신석 후보지역을 선정하고자 한다. 육안관찰 결과, 삼층석탑에 사용된 암석부재의 특징은 경주시 주변에 분포하고 있는 남산화강암의 특징과 유사하고, 상륜부는 보개를 제외한 모든 부재는 남산화강암과 유사하지만 보개는 암색과 구성광물 및 입자크기가 주변의 토함산화강암과 유사하다. 비파괴 분석결과, 삼층석탑에 사용된 암석의 부재의 대자율 및 감마스펙트로미터 측정값은 보개를 제외하면 남산화강암과 유사하며, 반면에 보개는 토함산 화강암의 측정값과 유사하다. 삼층석탑에 사용된 부재가 훼손으로 인해 신석으로 교체가 불가피할 경우 남산화강암이 가장 적합하다. 한편 남산 화강암은 양산단층에 의해 분리되었으며, 이로 인해 경주 남산을 제외한 또 다른 야외에서 확인되는 지점은 경주시 동천동 일대와 포항시 흥곡리 부근이며 삼층석탑의 신석제작용 채석 후보지로 적절할 것으로 사료된다.
이 연구에서는 한반도 남해안 도서지역중 거제도 일대의 화산암류를 대상으로 암석 기재, 암석화학적 특성을 알아보고, 화산암류의 조구적 위치 및 성인에 대하여 고찰하고자 한다. 본 역의 화산암류는 백악기의 퇴적암층을 기반으로 피복하여 주로 안산암질 화성쇄설암과 용암류가 교호로 누적된 산상 즉, 최하부는 두터운 화산각력암, 응회각력암 및 라필리응회암 누층으로 구성되고, 상부로 감에 따라 상대적으로 안산암 용암류가 라필리응회암과 응회암을 협재하며 빈번하게 노출되고 최상부에는 데사이트-유문암질 용결회류응회암류가 분포한다. 본 역의 화산암류는 주성분 화학조성으로 볼 때, 현무암에서 현무암질안산암, 안산암, 데사이트 그리고 유문암에 이르는 넓은 성분 조성을 하며 전형적인 BAR조합을 나타낸다. 본 역의 화산암류는 칼크-알칼리암계열에 속하며, SiO2에 대한 K2O 성분에서 medium-K의 조성을 나타내고, La, Th 및 Nb 상관도에서 조산대안산암(orogenic andesite)의 영역에 도시된다. 미량원소 함량을 MORB값으로 표준화한 spider diagram에서 Sr, K, Rb, Ba, Th 등이 다른 원소에 비하여 상대적으로 높은 값을 가지는 반면, Nb, P, Ti, Cr의 함량이 낮은, 지판의 침강 섭입에 관련된 대륙연번부/도호의 조구적환경에 관련된 암석들에 나타나는 특징을 잘 나타낸다. 희토류원소를 chondrite로 표준화한 그림에서는 전체적으로 LREEs가 HREEs에 비하여 부화되어 있으며, 현무암에서 현무암질안산암, 안산암, 데사이트 및 유문암으로 감에따라 Eu의 '-'이상이 점진적으로 커지며, 변화패튼이 대체로 평행한 배영을 보여주므로 본 역의 암석들은 동원마그마에서 유래하였음을 알 수 있다. 지구조위치 판별도에서 본 역의 화산암류는 지판이 침강 섭입하는 지판경계부에서 생성된 마그마로부터 유래한 화산암의 조구적 위치 즉 정상적인 대륙연변호(normal continental margin arc)의 영역에 해당한다. 거제도지역의 화산암류는 약 10% 정도의 맨틀물질의 부분용융으로 형성된 현무암질 시원마그마가 생성되어 지각으로 상승하는 과정에서 분별되어 칼크-알칼리 안산암질 마그마가 형성되었으며, 이 마그마로부터 계속 분별결정작용, 동화작용 및 마그마 혼합 등의 과정을 거치면서 다양한 화산암류를 형성한 것으로 해석된다.
한반도 남동부에서 관찰된 총 287개 암맥들의 암석기재와 지화학적 자료들로부터 그 특성과 기원 마그마의 진화 경로를 밝히고자 하였다. 암맥들은 야외에서 염기성, 중성, 산성 암맥군으로 분류되며. 다시 염기성 암맥은 3개 그룹, 중성 암맥은 2개 그룹, 산성 암맥은 2개 그룹으로 각각 재분류된다. 이 중 염기성 암맥의 그룹(I)에 해당하는 암맥들이 연구지역에 가장 우세하게 산출되는데, 이들은 연일구조선을 경계로 하여 양쪽에 모두 분포하며 동일한 암석기재학 그리고 지화학적 특징을 보여주었다. 이는 선행 연구에서 밝혀진 바와 같이 연일구조선 양편의 암맥들이 모두 동시기에 만들어졌음을 의미하며 연일구조선이 마이오세 지각변형기 동안 지괴의 시계방향 수평 회전운동을 규제한 주요 구조선이었음을 강력히 지지한다. 암맥들의 지화학적 특징들은 암석기재적으로 분류한 7개 그룹에 따라 서로 잘 구분되었다 염기성, 중성, 산성 암맥들은 각각 현무암과 현무암질 안산암, 안산암과 데사이트 그리고 유문암에 해당되며, 마그마 계열은 대부분 칼크-알칼리계열에 해당된다. 지화학 자료는 염기성 암맥들에서 감람석, 단사휘석, 사장석의 분별정출 작용이 있었음을 지시하며, 특정 원소들의 함량과 조구조 판별도에서는 연구지역 암맥들이 지판의 침강 섭입과 관련된 마그마로부터 유래되었고 그 조구조 환경이 조산대 화산호와 관련이 있음을 보여주었다.
이 연구에서는 화강암 내에 산출되는‘엔클레이브’를 ‘포유암’으로 번역할 것을 제안한다. 그리고 경상분지 화강암 내에 산출되는 심성암, 화산암, 퇴적암의 포획암과 염기성 미립 포유암의 암석기재학적 연구를 통하여 포유암의 종류를 쉽게 구별할 수 있는 수단을 제공하고자 한다. 염기성 미립 포유암의 색깔은 짙은 회록색-암회색으로 입자크기는 세립의 등립질이며, 외형은 대체로 타원형이 우세하고, 분포는 화강암체의 전반에 분포하며, 접촉변성작용의 흔적이 관찰되지 않는다. 그러나 포획암은 각진 형태가 보편적이며, 주변에 포획암의 모암이 존재하고, 관입접촉부에 집중적으로 분포하며, 접촉변성작용을 받았을 가능성이 있다. 심성암의 포획암인 경우에는 야외에서 각진 외형, 조립의 입자크기 등에서 염기성 미립 포유암과 뚜렷한 차이를 보이고 있었으며, 경하관찰에 의하면 접촉변성 작용의 흔적이 관찰되지 않는다. 그리고 응회암의 포획암인 경우에도 야외에서 각진 외형과 반상조직을 보이고, 경하에서 화산쇄설암의 조직을 그대로 유지하고 있었다. 한편, 퇴적암의 포획암인 경우에는, 포획암의 크기가 큰 경우에는 화강암이 층리면을 따라 주입되어 층리가 남아 있는 경우가 많으나, 크기가 작은 경우에는 염기성 미립 포유암과 구별이 어려운 경우가 많다. 그러나 경하관찰에 의하면, 접촉변성작용에 의한 변성광물의 출현과 더불어 퇴적암의 조직이 날아 있는 경우가 많다. 따라서 포획암은 일반적으로 색깔, 외형, 입자크기, 구조 등으로부터 야외에서 염기성 미립 포유암과 쉽게 구별이 가능하며, 작은 크기의 퇴적암인 경우에는 변성광물 조합과 조직의 현미경관찰로 염기성 미립 포유암과 구별이 가능하다.
경기육괴의 3개지역에서 변성암 시료를 채취하여 저어콘 U-Pb 법에의한 연대측정을 실시하였다. 각 지역의 암석에서 분리한 저어콘들이 만드는 불일치선과 일치곡선의 위와 아래 교점에서 구한 연대를 살펴보면 용두리 편마암 복합테의 경우 $2168\pm$24 Ma와 $1227\pm$40 Ma, 의암층군의 경우$ 1955\pm$22 Ma와 $493\pm$32 Ma,그리고 용문산 충군의 경우는 $3712\pm$244 Ma와 $1613\pm$51 Ma로 계산된다(오차는 모두 $2\sigma$). 용두리 변성암 복합체와 의암층군의 저어콘 U-Pb 연대는 각각 영남육괴의 화강암질 편마암 및 반성변정질 편마암으로부터 측정된 저어콘 U-Pb 연대와 매우 유사하다. 이러한 유사성은 경기와 영남의 두 육괴가 약 22~19억년의 시기에 비슷한 지구조 및 지리적 환경에 있었을 가능성을 제기한다 용문산충군의 경우 대부분의 저어콘들이 아래교점 가까이 놓이기 때문에 37억년의 상부교점 연대는 큰 오차를 보이며 검증이 필요하다. 그러나 이 연대는 최근 중국 북동부 지역에서 보고된 것과 유사한 동북아시아에서 가장 오래된 지각이 한반도에 존재하였을 가능성을 시사하기 때문에 매우 중요한 의미를 갖는다고 판단된다. 용문산충군 아래교점의 연대는 강한 변성작용의 시기를 나타내는 것으로 해석된다. 이 시기는 영남육괴의 18.5~17억년의 변성작용 및 화성활동 시기보다는 약간 후기이며, 두 육괴에 동시에 일어났던 고원생대말 지구조적 변혁의 말기활동을 기록하는 연대 일 가능성이 있다.
영남육괴의 지리산 지역에 분포하는 변성암류의 번성연대를 알아내기 위하여 전암 및 분리한 석류석에 대해 Sm-Nd 연대측정을 실시하였다. 그 결과 반상변정질 편마암은 $1819\pm$53 Ma, 이질 편마암은 $1780\pm$26 Ma, 반상변정질 편마암내 포획암인 우흑질 백립암은 $1717\pm$17Ma, 그리고 석영장 석질 편마암 내에 포획암으로 들어있는 이질 편마암은 $1763\pm$14Ma의 연대를 나타낸다. 이와 같은 지리산 지역 기저 암석의 변성연대와 유사한 연대가 영남육괴의 여러 다른 지역에서도 보고되고 있다. 이는 17~18억년의 시기에 영남육괴 전반에 걸쳐 광범위하면서도 강력한 변성작용이 일어났음을 나타낸다. 이 시기는 경기육괴의 백립암상 변성작용에 대한 기존 변성연대 측정결과와도 오차범위 내에서 일치한다. 이는 두 육괴가 선캠브리아의 비슷한 시기에 유사한 지구조적 사건을 겪었음을 의미하며, 북중국과 남중국 사이의 충돌대가 경기육괴와 영남육괴의 사이를 가로 질러가지는 않을 가능성을 시사한다. 한편 반상변정질 편마암 내에 포획되어 있는 규장질 편마암은 이러한 변성시기보다는 오래된 $1982\pm$42Ma의 연대를 갖는다. 이 연대는 방상변정질 편마암의 원암 생성시기를 나타내는 저어콘 U-Pb 연대와 동일한다.
주왕산 지역은 산세가 웅장하고 4계절의 경관이 아름다워 1976년에 12번째 국립공원($107.4km^2$)으로 지정되었으며, 특히 주왕 계곡은 암돔, 단애, 동굴, 폭포와 폭호 등에 의해 지형경관이 수려하여 2003년 명승 11호($9,177.5m^2$)로 지정되었다. 주왕산응회암의 두꺼운 치밀용결대가 지형적 경관면에서 가장 멋진 절경을 드러내며 주왕산 국립공원으로 지정하게 만든 주체이다. 이 치밀용결대에는 급수대, 학소대, 신선대, 망월대, 기암과 병풍바위 등의 많은 암석단애들을 가지고 그 단애에 주왕굴, 무장굴, 연화굴 등의 동굴들을 형성하고 있으며, 그 능선에 여러 암돔을 이루고 그 계곡에 여러 폭포와 폭호를 형성하고 있다. 이러한 암석단애들은 치밀용결대가 수직절리에 의해 이루어진 절벽이고, 동굴들도 치밀용결대의 단애에서 수직절리를 따라 좁게 형성된 것이며, 암돔과 폭호들은 수직절리에 의한 절벽이 침식된 지형경관이다. 이들 수직절리는 주왕산응회암이 냉각되는 직후에 생성되는 주상절리에 해당되는 냉각절리이다. 이러한 지형적 특징은 주왕산응회암의 치밀용결대에 여러 방향으로 교차되면서 수직으로 발달하는 주상절리에 그 원인이 있다고 하겠다.
한반도 남부의 백악기-제3기초 화강암의 암석학적 특징과 연대측정 자료들을 종합하여 시공간적 변화를 반영하는 지구조 모델을 제안하고자 하였다. 여러 암석기재와 지화학적 연구결과로부터 이들 화강암류는 대륙 연변부에서 해양지각의 섭입에 의해 형성된 마그마 기원으로 지각 천처에서 정치된 특징을 보인다. 또한 화강암류 내에는 고화과정 중 맨틀에서 유래한 염기성 마그마의 주입에 의한 마그마 혼합을 지시하는 다양한 형태와 크기의 MME들이 분포한다. MME의 분포와 화강암의 연령자료를 함께 살펴보면 시공간적으로 일정한 시기의 것들이 일정한 지역에 한정되어 분포하는 양상을 보인다. 이러한 특징은 후기 백악기의 이자나기-태평양판의 해령섭입으로 인한 다중 슬랩 윈도우 모델에 의해 설명될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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