• 암석학회지
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• 제28권2호
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• pp.111-128
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• 2019

울릉도는 동해의 해저에서 3,200 m 판내 알칼리 화산의 상단부로 해수면 위에 984.6 m 높이로 출현한 섬이다. 이는 대체로 현무암질에서 조면암질과 포놀라이트질 마그마의 분출에 의해 형성되었으며, 도동현무암질암류, 울릉층군, 성인봉층군과 나리층군으로 구분된다. 최후기에 형성된 나리층군 중 말잔등응회암은 약 18.8~5.6 ka B.P.에 폭발적으로 분출하였으며, 4개 멤버(N-5, U-4, 3, 2)로 구성되는 두꺼운 화성쇄설성 층서로 이루어져 있다. 화학적 자료에 의하면, 최하부의 N-5는 포놀라이트질이고 불호정성 원소가 상당히 풍부하고 희토류(REE) 패턴이 뚜렷한 부의 Eu 이상을 나타낸다. 상부의 멤버 U-4, 3 및 2는 포놀라이트질 내지 테프리포놀라이트질이고 REE 패턴이 큰 Eu 이상을 가지지 않는다. 변화 경향도에서 많은 원소들은 멤버들간에 조성적 단절을 보여주며, 각 멤버(특히 U-4, 3 및 2) 내에서는 하부에서 상부로 감에 따라 포놀라이트질에서 테프리포놀라이트질로 점진적으로 고철질 조성이 증가하는 체계적인 변화 양상을 보여준다. 이는 마그마챔버 내에서 마그마 조성이 상부의 포놀라이트질에서 하부의 테프리포놀라이트질로 변화하는 고철질 누대를 형성했음을 지시한다. 이 화학적 성층화는 마그마챔버에서 열중력확산, 결정분별작용과 점진적 용융 및 순차적 정치 등에 의해 복합적 기구로부터 일어났다고 생각된다. 이 성층화 마그마는 짧은 기간(약 11 ka) 동안 폭발적으로 분출되었고 작은 칼데라를 형성하였다. 특히 두 멤버(U-3, 2)는 각각 8.4 ka B.P.와 5.6 ka B.P. 시기에 성층화된 마그마챔버에서 상부의 포놀라이트질 조성대로부터 하부의 테프리포놀라이트질 조성대로 점진적으로 분출됨으로서 축적되었다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제51권2호
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• pp.78-91
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• 2018

경남 고성 상족암 일대는 화석, 연흔, 암맥, 주상절리 등 다양한 지질유산이 분포하고 있어 천연기념물 제411호(고성 덕명리 공룡과 새발자국 화석산지)로 지정되었다. 이 중 상족암의 주상절리는 해안에 인접하고 있어 아름다운 해안 경관을 이루고 있으며, 전체적인 형상은 거대한 병풍 모양을 연상케 하여 병풍바위라 불린다. 병풍바위에는 하위 퇴적층과의 경계면에 수직한 방향으로 주상절리가 특징적으로 발달하고 있다. 이번 연구에서는 병풍바위에 나타나는 주상절리를 대상으로 야외 및 현미경 관찰, 전암대자율 분석, X-선 회절 분석, 지화학 분석 등 암석 광물학적 연구와 대자율이방성(AMS) 분석을 통한 자기미세구조 연구를 수행하여 병풍바위와 주상절리의 형성과정에 대해 논의하였다. 병풍바위에 나타나는 산성 암상의 화학조성은 유문암의 조성을 가지며, 석영, 장석, 백운모, 견운모, 불투명광물 등이 관찰된다. 병풍바위에 대한 대자율이방성 분석 결과, 각 지점에서 입자들의 장 단축 방향을 나타내는 $k_1$과 $k_3$의 군집도가 매우 높게 나타나며, 납작한 형태의 엽리구조가 발달하고 있는데 이는 암맥, 용암류보다는 암상에서 발달하는 석리(rock fabric)로 해석된다. 결론적으로 병풍바위는 퇴적층의 층리면을 따라 관입한 암상이며, 주상절리는 관입한 유문암질 마그마의 냉각에 따른 수축에 의해 형성되었다. 이번 연구는 향후 국내에 분포하는 주상절리의 형성 메커니즘을 이해하는데 기초 자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제37권
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• pp.285-307
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• 2004

이 연구에서는 전남 화순군에 위치한 운주사의 석조문화재를 중심으로 암석의 풍화대 형성과 풍화의 진행에 따른 암석학적 특성과 지화학적 특성을 종합 검토하였다. 이 결과를 중심으로 석조물을 이루는 암석의 기계적, 화학적, 광물학적 및 물리적 풍화에 영향을 미치는 풍화요소를 규명하였고, 이들을 정량화하여 석조문화재의 보존방안 강구를 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 이 연구를 위하여 야외 정밀조사 및 총 18개의 시료(화산력 응회암 7점, 화산회 응회암 4점, 화강암류 4점, 화강편마암 3점)에 대한 전암분석과 암석의 특성 및 광물감정을 실시하였다. 또한 각각의 석조물에 대한 훼손현황을 반정량적으로 기재하였다. 운주사 일대의 지질을 이루는 암석은 화산력 응회암이며 대체로 N30-40W의 주향과 10~20NE의 경사를 갖고 있다. 이 화산력 응회암은 운주사를 중심으로 매우 넓게 분포하고 있으며 운주사 경내에 분포하는 석조물은 모두 화산력 응회암으로 조형되어 있다. 현재 운주 사 경내의 석조물들은 대부분 심한 균열의 발달과 함께 구조적 불균형을 이루고 있으며, 생물학적 오염 및 암석의 풍화가 상당히 진행되어 각력이 탈락하고 광물의 입상분해가 발생하는 등 풍화와 훼손양상이 아주 심각하다. 또한 석조물 곳곳의 철편과 시멘트 몰탈은 산화되어 적갈색의 침전물과 회백색의 침전물을 형성하고 있다. 이들 석조물에 대해 육안 훼손정도를 기재한 결과 대부분의 석조물들이 MD(moderate damage)에서 SD(severe damage) 등급의 훼손정도를 보이고 있다. 각 암석의 X선 회절분석 결과, 대부분의 시료들은 석영, 정장석, 사장석, 방해석 및 자철석 등의 광물로 구성되어 있다. 현미경하에서는 석영과 장석류가 심하게 변질되었으며, 타형의 결정형을 보이는 흑운모는 풍화되어 이차 풍화광물인 녹니석으로 변질되어 있다. 또한 응회암 곳곳의 열극대에 적갈색의 철분 침전물이 관찰되는 것으로 보아 암석의 내부까지 풍화가 진행되고 있음을 알 수 있다. 연구지역의 석조물을 이루는 응회암류는 Subalkaline, Peraluminous의 영역에 도시되며, 시료의 $SiO_2$(wt.%) 범위는 화산력 응회암이 70.08~73.69, 화산회 응회암은 70.26~78.42 의 범위를 보이고 있다. 또한 주성분원소에 대한 화학적풍화지수(CIA)와 풍화잠재지수(WPI) 계산치에서 CIA의 범위는 화산력 응회암은 55.05~60.75, 화산회 응회암은 52.10~58.70, 화강암은 49.49~51.06 화강편마암은 53.25~67.14의 범위를 보이며 이들은 편마암류와 응회암류에서 큰 값을 갖는다. WPI는 응회암류와 편마암류의 시료에서 0선 이하에 있거나 0선에 근접되어 도시되는 것으로 보아 상위 CIA에서와 같이, 이들 응회암류와 편마암류가 화학적인 풍화 작용을 쉽게 받고 있음을 시사한다. 암석의 분말시료와 석조물의 피복시료를 채취하여 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 암석의 이차적인 풍화산물인 스멕타이트, 불석군의 점토광물이 관찰된다. 그리고 암석의 생물학적 풍화 요소인 하등식물의 균사류 및 지의류의 모근과 포자가 함께 관찰된다. 이는 암석의 내부까지 생물체가 압력을 가하고 있어 석조물의 기계적 풍화작용을 가중시키고 있으며, 이와 함께 석조물 내에 점토광물화가 상당히 진행된 것으로 판단된다. 암석의 풍화가 상당히 진행되어 비, 바람, 수목, 지반 등 자연환경 의해 훼손이 가속화 되고 있는 상태이다. 이에 대한 방안으로 1차 수목 제거 등 주변 환경정비와 배수로 설치 등 물 침투 방지에 대한 지반환경 조성이 필요하고, 2차 지의류 제거 등 생물학적 처리와 합성수지를 사용한 균열부분 접착복원과 암석 재질을 강하게 하는 경화 및 발수처리를 실시한다. 그리고 풍화의 원인인 바람, 햇빛, 비 등을 차단시킬 수 있고 주변경관과 어울리는 보호시설을 건립하여 보존하는 것이 좋을 것으로 판단된다.