• 한국지형학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.19-40
• /
• 2014

전라북도 고창군 상하면의 가막도에 대한 지형 조사의 일환으로 암석 반발 강도 조사와 각 부분의 화학적 조성을 분석하였다. 가막도의 암체 최상부는 지중 풍화 기원인 핵석이 일부 나타나고 있으며, 그보다 고도가 낮은 부분엔 지중에서 풍화 전선을 형성하던 기반암이 노출되어 있다. 가막도 암체의 반발 강도는 암체의 정상부에서 해안 대지 쪽으로 가면서 증가하는 것으로 나타났다. 이는 정상부가 침식에 대한 저항 정도가 약한 것으로 볼 수 있다. 한편 암체 각 부분의 화학적 풍화 지수, 풍화각 조성 물질의 변화 등으로 볼 때 암체의 하부가 정상부에 비하여 화학적 풍화가 덜 진행된 것으로 나타났다. 하지만 이는 암체 상부의 표면부에서 나타나는 현상으로 풍화층이 제거될 경우 생경한 암석의 풍화대가 나타날 것으로 보인다. 풍화각에 발달한 다각형 균열의 경우 전반적으로 화학적 조성과 화학적 풍화 정도에서 정상부와 하부의 중간 정도의 수준이었다. 풍화각의 특성을 파악하기 위한 분석 결과 풍화각의 표면에 다각형 균열이 형성되는 경우, 표면 부분에 비하여 기저 부분이 화학적 풍화 지수가 높은 경향성이 나타났다. 이는 이전의 연구와 일치하나, SiO2의 함량 등은 이전의 연구와 일치하지 않는 것으로 나타났으며, 이는 풍화 환경과 기반암 조성의 차이에 의한 것으로 판단된다. 이들을 종합할 때 가막도는 풍화 산물이 제거된 풍화 전선의 잔류물로 하부의 풍화 산물제거가 상부보다 활발히 진행된 것으로 보인다.

• 암석학회지
• /
• 제17권2호
• /
• pp.95-107
• /
• 2008

영주 신암리 마애삼존석불(보물 680호)은 흑운모 화강섬록암으로 구성되고 4 면의 수직 암벽의 앞면과 서면에 돋을새김으로 조각되어 있다. 암벽은 앞면이 $N50^{\circ}E\;85^{\circ}SE$이고, 시계방향으로 각각 $N25^{\circ}W\;90^{\circ}$, $N40{\sim}50^{\circ}E\;82{\sim}85^{\circ}NW$, $N20^{\circ}W\;75^{\circ}SW$을 나타내며 주변 지질의 북동-남서 및 북북서-남남동 절리조에 평행하다. 이 화강섬록암의 풍화암에서 주원소의 화학조성을 이용한 풍화지수는 $60.3{\sim}62.0$으로서 사장석이 용해되고 흑운모가 변질되어 점토광물을 생성시키는 풍화작용이 진행되었다. 마애삼존석불에서 손상은 풍화에 의해 절리, 갈색 녹, 변색현상, 입상분해 등으로 나타난다. 손상원인은 주로 변형작용, 수분, 기온변화, 미생물서식 등이다. 이 중에 수분이 화강섬록암 내의 절리와 미세한 틈을 따라 스며들어 광물을 용해하고 탈락할 뿐만 아니라 식물을 서식케 한 원인으로 판단된다.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제45권1호
• /
• pp.86-101
• /
• 2012

운주사 원형다층석탑의 주요 구성암석은 암편질응회암과 유문암질 각력응회암으로 담녹색 및 회색을 띠며 원마도가 불량한 암편을 함유하고 있다. 암편질응회암은 유리질 기질과 은미정질의 장석과 석영이 보이고 미정질 결정들이 나타난다. 유문암질 각력응회암에서는 장석 및 불투명 광물로 이루어진 기질에 석영과 장석이 반정으로 관찰된다. 석탑의 모든 부재에는 먼지, 박리박락, 공동, 탈락, 균열이 발달되어 있으며, 적외선 열화상 촬영 결과 부분적으로 내부 공극이 상당히 진행되어 박리를 유발하고 있는 상태이다. 또한 서측과 북측의 3층 이상 옥개석 상부에서는 회색, 녹색, 황갈색 등의 다양한 지의류 및 선태류들이 높은 점유율을 보인다. 기단부와 옥개석에는 산화망간, 산화철 및 수산화철 등의 무기오염물에 의한 변색이 나타난다. 석탑 부재의 화학적 풍화지수(CIA)와 풍화잠재지수(WPI)를 산출한 결과, 각각 55.69, 1.12로 상당히 풍화가 진행되었으며 초음파속도는 평균 2,892m/s, 풍화도지수와 일축압축강도는 각각 0.4k, $1,096kg/cm^3$로 암석의 강도와 내구성이 약화된 상태이다.

• 한국광물학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.122-144
• /
• 1993

김해납석광상의 기원과 광물의 산상 및 광물의 안정성에 관하여 연구하였다. 이 지역의 지질은 제3기 화산암류와 이를 관입한 화강섬록암으로 구성되는데, 화산암류의 암질은 안산암질응회암, 석영안산암질응회암, 그리고 안산암질응회암과 혼재하는 응회질셰일 등이다. 광체는 2.4-4 m 두께로 안산암질응회암에 배태되는데, 주향과 경사는 각각 $N70^{\circ}E-N85^{\circ}E$, $16^{\circ}NW-32^{\circ}NW$이다. 모암변질대는 propylitic, advanced argillic 변질대로 구분되며, 이들은 각기 고유한 광물조합과 화학조성을 가진다. propylitic 변질대는 albite-epidote-chlorite-quartz가 특징이며, advanced argillic 변질대는 pyrophyllite-deckite-alunite-diaspore가 특징적인 광물조합을 이룬다. propylitic 변질대의 경우 알루미나와 실리카는 뚜렷한 관계를 보여주지 않는다. 그러나 advanced argillic 변질대의 경우 알루미나와 실리카는 역비례 관계를 가진다. pyrophyllite는 advanced argillic 변질대에서 가장 풍부하며 dickite, diaspore, alunite와 밀접히 수반되어 산출하는데, 이는 저온성인 2M다형으로 산출된다. dickite는 Hinckley 지수가 0.83으로 중간 정도의 결정도를 보인다. alunite는 K를 치환하는 Na가 53.2-71.6 몰퍼센트를 보인다. 그리고 R자리의 양이온의 함량이 커질수록 보다 많은 Na가 M자리에 들어간다. diaspore는 용해조직을 보이는데 여기서 pyrophyllite가 흔히 생성된다. 사장석은 Ca가 빠져 나감으로 해서 알바이트화작용을 겪었다. sulfide와 sulfate의 분해작용으로 인하여 열수용액의 pH가 저하되었으며 이로 인하여 Si의 용탈이 우세하게 일어났다. 점토광상의 형성에 필요한 알루미나의 주 공급원으로는 화산암류의 사장석으로부터 공급되는 알루미나와 안산암질응회암에 박층으로 혼재하는 응회질셰일로부터 공급되는 알루미나를 들 수 있다. propylitic 변질대에서 advanced argillic 변질대로 갈수록 pH의 감소가 일어났다. 보고된 실험자료와 광물조합을 통하여 추정한 광상의 생성온도는 $270-320^{\circ}C$ 범위이다.

• 한국지형학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.23-36
• /
• 2012

본 연구는 그동안 고고학이나 역사학의 관점으로만 바라보았던 지석묘(支石墓)의 입지와 축조방식에 대한 문제를 지형학적 관점으로 고찰하여 지석묘가 입지하게 된 이유 및 특성과 지석묘를 축조하는 방식에 대한 문제를 생각해 보고자 하였다. 이를 위하여 전라남도 화순군 도곡면 효산리와 춘양면 대신리 일대의 유네스코 세계문화유산으로 지정되어 있는 지석묘군(群)을 연구대상으로 선정하였다. 효산리 대신리는 지석묘 상석의 장축방향 및 주변의 자연 암괴와 암편 들의 장축방향이 사면의 방향과 일치하고, tor나 block stream 등을 쉽게 관찰할 수 있다. 토양의 성분은 silt >sand >clay의 순으로 분포하며 silt질이 높은 토양과 angular, sub-angular 수준의 원마도 및 illite를 중심으로 하는 1차 점토광물의 높은 피크와 빈도를 보인다. 사면의 상부에는 단애가 위치하고 사면의 중 하부에 지석묘가 분포하는 바, 상석 및 주변 암석과 토양시료의 규반비, 규철반비, CIA등의 풍화지수를 구하여 살펴본 결과 한랭습윤한 환경에서 동결융해의 반복으로 기계적 풍화가 우세하였으며 화학적 풍화가 진전되지 못한 환경이었음을 파악하였다. 지석묘 축조에 사용된 암석은 solifluction과 같은 mass movement에 의해 사면의 아래로 이동하여 제 위치에 놓여 진 것을 청동기인들이 이용한 것으로 보이며, 지석묘를 축조하는 과정도 사면의 상부에 놓여 진 암괴를 이동하지 않고 암괴의 하부를 파내고 굄돌을 돌려가며 먼저 받친 후, 남은 흙을 파내어 유구를 넣고 막음돌로 막은 후 흙으로 덮은 것으로 추정하였다.

• 보존과학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.101-114
• /
• 2011

선운사 도솔암마애불(보물 제1200호)은 자연암반의 절벽에 새겨진 높이 13.0m의 거대한 마애불 좌상으로 응회암, 석영안산암질 각력응회암, 각력응회암 및 암편질 응회암 등의 화산암 복합체로 구성되어 있다. 마애불의 상부와 하부는 각각 열수변질과 세편화작용이 발생하였다. 이 마애불에 나타나는 손상유형을 크게 물리적, 화학적 및 생물학적 풍화로 구분하여 요인별 훼손상태를 정밀 진단한 결과, 물리적 풍화양상 중 박리박락과 결실이 각각 11.3%, 9.3%로 가장 높은 점유율을 보였다. 박리와 미세균열이 발생한 부분을 중심으로 적외선열화상 분석을 실시한 결과, 육안으로 확인되지 않았던 박리가 함께 나타났다. 마애불 기반암의 화학적 풍화지수와 풍화잠재지수는 각각 55.16~64.01 및 6.14~9.92로서 상당한 풍화단계에 속하는 것으로 나타났다. 표면변색은 암흑색, 적갈색 및 백색 변색이 주로 하부에서 두드러지며, 적갈색변색이 6.9%로 가장 높다. 이들의 P-XRF 측정결과, 공통적으로 Fe 농도가 높으며, 암흑색변색 부위에서는 Mn, 적갈색과 백색변색 부위에서는 S와 Ca의 함량이 높게 검출되었다. 생물학적 풍화는 황갈색 고착지의류와 흑회색 고착지의류가 각각 20.8%, 13.3%로 가장 높은 점유율을 보였다. 마애불의 종합적 훼손율을 비교하면 물리적 훼손이 21.2%, 무기오염물에 의한 변색이 10.8%, 생물학적 훼손율이 39.4%로 나타났다. 한편 마애불 표면 555지점에 대한 초음파속도 측정결과 1,067~3,215m/s평균 2,274m/s의 범위로, 이를 풍화도지수로 환산하면 마애불은 중간풍화(MW)에서 완전한 풍화(HW) 단계에 속하는 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제33권6호
• /
• pp.481-496
• /
• 2012

제주도 주변 대륙붕해역에 분포하는 퇴적물의 기원지를 해석하기 위해 표층퇴적물의 희토류원소(REE), 주성분 및 미량원소, Sr-Nd 동위원소비를 분석하였다. 퇴적물의 화학원소에 근거한 변질지수(CIA)는 44.2-68.9(av.59.4)의 범위를 보이며 황하강퇴적물과 유사하였다. 연구지역 퇴적물을 콘드라이트로 표준화한 REE 패턴에서 대부분 LREE가 부화된($La_{(N)}/Sm_{(N)}$ >3) 작은 Eu 부(-) 이상을 가지는 전형적인 셰일의 희토류원소의 패턴을 나타낸다. UCC로 표준화한 REE 패턴에서 연구지역 남서쪽 외해지역의 퇴적물 시료들은 황하나 금강기원 퇴적물보다 양자강퇴적물과 유사한 높은 희토류원소함량과 위로 볼록한 REE 패턴을 보여 양자강기원 부유물질이 제주도 서쪽해역까지 운반되고 있음을 의미한다. $^{87}Sr/^{86}Sr$ 동위원소비와 ${\varepsilon}_{Nd}(0)$의 구분지수는 연구지역 퇴적물의 기원지를 밝히는데 지시자로 제시할 수 있었다. 연구지역의 서쪽과 북서쪽에 분포하는 대부분의 퇴적물은 황하강 퇴적물 주위에 밀집 분포하는 특징을 보이고, 양자강 하구역과 가까운 남서쪽지역의 퇴적물들은 양자강 수중삼각주 퇴적물과 유사성을 보였다. 반면 제주도 북동쪽지역의 퇴적물은 중국의 강기원 퇴적물과는 다른 지역에 위치하는 특징을 보여, 따라서 제주도 주변해역은 복합기원 퇴적물이 집적되고 있음을 의미한다.

• 보존과학회지
• /
• 제24권
• /
• pp.23-36
• /
• 2008

화순 운주사 석조불감(보물 제797호)은 고려시대 양식을 갖추고 있는 석조문화재로서 아주 독특한 형식적 특징을 보여준다. 남북의 감실 내부에는 각각의 불상이 등을 맞대고 있는 쌍배 좌상의 형태를 보이고 있어 역사적, 미술사적 및 학술적으로 높은 평가를 받고 있다. 그러나 이 석조불감은 특별한 보호시설 없이 옥외에 노출되어 장기간의 풍화작용으로 다양한 훼손양상이 복합적으로 나타나고 있다. 이 석조불감은 총 47매의 암석으로 구성되어 있으며, 총 하중은 약 56.6톤이다. 구성 재질은 주로 회백색의 유리질 조직을 갖는 화산력 응회암류로 암편질 응회암과 유문암질 각력응회암이다. 또한 이들의 보수과정에서 부분적으로 흑운모 화강암을 사용하였다. 이들 응회암질암의 화학적 풍화지수는 52.1~59.4이나, 대체적인 화강암은 보다 신선한 50.0~51.0을 보인다. 이 연구에서는 석조불감에 나타나는 손상유형을 크게 물리적, 화학적 및 생물학적 풍화로 구분하여 훼손양상에 따라 종합훼손지도를 작성하였고, 표면적 대비 점유율을 산출하였다. 이 결과, 물리적 풍화양상 중 박리박락이 모든 방위에서 가장 높은 점유율을 보였으며, 방위로는 석감의 남측 면이 39.1%로 가장 높은 풍화도를 보였다. 화학적 풍화는 흑색 변색, 황갈색 변색, 백화현상 순으로 나타났으며 석감의 서측 면에서 61.2%의 높은 점유율을 보인다. 육안으로 볼 때, 가장 심각한 훼손을 보이는 생물학적 풍화는 회색지의류가 압도적으로 높으며, 석조불감 북측 면이 38.3%로 가장 높게 나타났다. 따라서 균열과 박리박락이 심한 부재의 접합 및 보강이 선행되어야 하며, 이차적 오염물질과 생물들은 정기적인 세정을 통해 제거하는 등 각각의 손상도에 적합한 보존방안의 수립과 임상실험을 통한 과학적 처리가 필요하다.

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