• 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.

• 자원환경지질
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• 제46권2호
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• pp.179-198
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• 2013

신장 위구르 자치구 바이청현 보즈구얼 지역의 A형 화강암체는 타림지대의 북쪽 끝과 동서쪽 방향의 알칼리 관입암대에 접하여 위치해 있다. 이 화강암체는 추휘석(aegrine)이나 아페소나이트(arfvedsonite)-석영-알칼리장석 섬장암, 또는 아페소나이트-알칼리장석 화강암, 흑운모-알칼리장석 섬장암으로 구성되며, 주요광물로는 알바이트(albite), K-장석, 석영, 아페소나이트(arfvedsonite), 추휘석, 시데로필라이트(siderophyllite) 등이 있으며 부성분 광물로는 지르콘(zircon), 파이로클로르(pyrochlore), 토라이트(thorite), 형석, 모나자이트(monazite), 바스네사이트(bastnaesite), 제노타임(xenotime), 아스트로필라이트(astrophyllite) 등이 있다. 이 알칼리 화강암체는 67.32%의 평균값을 갖는 $SiO_2$를 포함하고 평균 11.14%의 높은 $Na_2O+K_2O$(9.85~11.87%) 조성을 보이며 이 중 $K_2O$는 평균 4.73%의 조성을 보인다. $K_2O/Na_2O$의 비는 0.31~0.96 사이이며 $Al_2O_3$는12.58%부터 15.44%사이로 포함되고 총 $FeO^T$함량은 2.35~5.65%이내이다. CaO, MgO, MnO, $TiO_2$의 함량은 낮은 것으로 관찰된다. 희토류원소의 총량은 평균 $77{\times}10^{-6}$으로 비교적 높게 나타나고 경희토원소는 농축되어 있지만 중희토원소는 Eu원소의 부(-)의 이상과 함께 상대적으로 결핍되는 특징을 가진다. 또한 알칼리 화강암체의 chondrite-normalized 희토류원소의 패턴은 오른쪽으로 기울어진 갈매기형태를 보인다. Zr는 평균 $594{\times}10^{-6}$의 함량을 보이며 Zr+Nb+Ce+Y는 평균 $1362{\times}10^{-6}$의 함량을 나타낸다. 또한 이 알칼리 화강암체는 높은 HFSE(Ga, Nb, Ta, Zr, Hf)함량과 낮은 LILE(Ba, K, Sr)함량을 보인다. Nb/Ta의 비는 평균 16.5이며 Zr/Hf의 비는 평균 36.80이다. 지르콘은 경희토원소에서 결핍되고 중희토원소에서 농축되어있다. 지르콘의 chondrite-normalized 희토류원소는 Eu원소의 강한 부(-)의 이상과 함께 왼쪽으로 기울어진 갈매기형태를 보인다. 보즈구얼지역의 A타입 화강암체는 A1타입의 화강암과 유사한 특징을 나타낸다. 화강암질 마그마의 평균온도는 $832{\sim}839^{\circ}C$이며 보즈구얼 지역의 A타입 화강암체는 지각과 맨틀의 혼합양상을 보이며 고온, 무수, 낮은 산소의 퓨개시티(fugacity) 환경을 가진 판 내부의 비조산대에서 생성되었을 가능성이 있다.