[논문]경주 골굴사 타포니의 발달 특성과 풍화 과정

신재열; 추창오; 이진국; 박경근

doi:10.26863/jkarg.2017.02.23.1.168

경주 골굴사 타포니의 발달 특성과 풍화 과정
Developmental Characteristics and Weathering Processes of Tafoni at Golgulsa Temple, Gyeongju, South Korea 원문보기

한국지역지리학회지 = Journal of the Korean Association of Regional Geographers, v.23 no.1, 2017년, pp.168 - 177

신재열 (경상대학교 지리교육과, 환경 및 지역발전연구소) , 추창오 (경북대학교 지질학과) , 이진국 (경북대학교 지질학과) , 박경근 (경상북도 독도재단)

초록
AI-Helper

본 연구는 타포니의 형성 요인 및 발달 과정을 밝히기 위해 경주시 골굴사 일대에 발달하고 있는 타포니를 대상으로 그 분포 특징을 파악하고 광학현미경 관찰을 포함한 암석학적 분석, 함수율 측정, 수질 분석을 실시하였다. 현무암질 응회암류에 발달하고 있는 연구지역 내의 타포니는 입구의 경사 방향이 사면향과 일치하여 발달하고 있으며 이는 풍향 및 그에 따른 수분 공급과 관련이 깊은 것으로 판단된다. 따라서 타포니의 초기 발달 과정에 있어서는 층리 및 암석 내 균열을 따라 응회암 내 암편들이 이탈한 지점을 중심으로 발달하였으며 이후 풍향에 따라 수분 공급이 충분한 지점들을 중심으로 타포니가 성장하였다. 연구지역 내 나마에 고인 정체수의 수질 분석 결과는 다른 내륙지역에 비해 높은 Na, Cl 용해량을 보이며 이는 인접한 해안으로부터 공급된 것으로 추정된다. 이러한 염류가 암석 풍화 및 타포니 발달에 미치는 직접적 영향에 대해서는 전자현미경 분석 및 지화학적 연구가 현재 진행 중에 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to reveal formation factors and developmental processes of tafoni this study was conducted with petrological analysis including microscopic observation, measurement of water content and water analysis at Golgulsa temple in Gyeongju, South Korea. The direction of the entrance to tafoni at Golgulsa temple tends to coincide with the direction of slope, and this is thought to be related to the direction of wind flow and water supply. Tafoni's initial developmental processes is judged to have grown as a result of a breakaway of rock fragments along with beddings and cracks in rock. Then, tafoni have been enlarged along at the spots that sufficiently accommodate water supply depending on the direction of wind. The results of water analysis of the stagnant water in gnamma implies that a high meltage of Na and Cl compared to other inland areas can be from the adjacent shore. The effects of such saline substances on rock weathering and development of taponi are currently under way through electronic microscopy and geochemical analysis.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구는 경상북도 경주시 양북면 안동리에 위치한 골굴사 지역의 타포니를 대상으로 암석의 풍화 과정 및 형성 요인을 분석하였다. 이를 위해 타포니의 분포 및 형태적 특징을 조사하였으며 현미경 관찰, 함수율 측정 등을 통해 암석학적 풍화특성을 파악하였다.
타포니의 형태적 분류 및 명칭은 아직 체계화되지 못한 채 개별 연구에서 다양하게 사용되고 있는 실정이며 본 연구에서는 선행연구에서 제시한 분류와 명칭을 따르고자 한다(표 1). 골굴사 지역에서 역시 다양한 형태의 타포니가 확인되며 그 중 원형 또는 타원형의 병합 타포니 및 연합 타포니가 가장 주도적으로 발달하고 있다.

제안 방법

이를 위해 타포니의 분포 및 형태적 특징을 조사하였으며 현미경 관찰, 함수율 측정 등을 통해 암석학적 풍화특성을 파악하였다. 그리고 타포니와 나마에 고인 수분의 수질분석을 통해 수질과 암석 풍화의 상관관계를 함께 논의하였다. 연구지역 내 타포니 발생의 공간적 특징은 대규모암석 노출이 이루어진 동사면과 남동사면에 집중되어 있으며 각 사면에서 타포니의 발달 방향은 북동-남서방향이 우세하며 이는 해풍과 함께 산곡풍의 바람 길을 따라 발달한 것으로 추정된다.
또한 암석 풍화에 있어서 수분은 물리･화학적으로 매우 중요한 영향을 미칠 것으로 판단되며 이에 타포니가 발달한 한 지점(45cm×105cm)을 대상으로 함수율을 측정하였으며 타포니와 나마에 고인 수분의 수질분석을 통해 수질과 암석풍화의 상관관계를 함께 논의하고 있다.
라필리는 주로 사장석, 흑운모 등으로 구성되지만 사장석이 우세한 편이며 이들 라필리는 화학적 풍화작용에 의해 점토화가 심하게 진행되어있는 것이 관찰된다. 이 중 세립질 라필리의 함량이 많은 것과 조립질 라필리 함량이 높은 시료를 각각 채취하여 박편 제작 후 편광현미경 관찰을 시행하였다(그림 2). 한편 골굴사 일대 대부분 지역에서는 특징적으로 1~3cm 정도의 암편들이 수평으로 퇴적된 층상구조를 보이고 있다.
본 연구는 경상북도 경주시 양북면 안동리에 위치한 골굴사 지역의 타포니를 대상으로 암석의 풍화 과정 및 형성 요인을 분석하였다. 이를 위해 타포니의 분포 및 형태적 특징을 조사하였으며 현미경 관찰, 함수율 측정 등을 통해 암석학적 풍화특성을 파악하였다. 그리고 타포니와 나마에 고인 수분의 수질분석을 통해 수질과 암석 풍화의 상관관계를 함께 논의하였다.
염류에 의한 암석의 풍화 과정을 밝히는 것은 별개의 연구주제가 될 것이지만, 우선적으로 연구지역 내 강수 및 타포니에 분포하는 수분에서 염류가 어느 정도 생성되는지 파악하는 작업이 필요하다. 이에 본 연구에서는 연구지역 내 타포니와 나마에 고여 있는 물을 채취하여 수소이온 농도(pH)와 Na와 Cl 함량을 각각 측정하였으며, 분석 결과를 전국 17개 비교지역과 대비하였다(표 2)²⁾. 우선 골굴사 지점에서 채취한 두 시료의 pH 값은 약 7 내외로 중성을 띤다.
본 연구진은 경상북도 구미시 천생산 일대의 타포니 발달에 관한 선행연구를 통해 천생산 일대의 타포니 분포를 확인하고 형태적 분류를 시도한 바 있으며,나아가 발생적 특징을 암석학적, 지형 및 기후환경적 요인과 풍화에 미치는 수분의 역할 등을 분석한 바 있다(신재열 등, 2015). 이와 비교해 경주 골굴사 지역은 내륙의 천생산 지역과 달리 해안으로부터 비교적 가까운 거리에 위치하고 있어 타포니의 발생환경에 대한 암석 및 지역환경적 차이를 규명하는데 있어 좋은 비교 연구지역이 될 것으로 판단하고 있으며, 이에 연구지역 일대의 타포니 발생 분포를 확인하고 암석학적 분석을 시행하였다. 또한 암석 풍화에 있어서 수분은 물리･화학적으로 매우 중요한 영향을 미칠 것으로 판단되며 이에 타포니가 발달한 한 지점(45cm×105cm)을 대상으로 함수율을 측정하였으며 타포니와 나마에 고인 수분의 수질분석을 통해 수질과 암석풍화의 상관관계를 함께 논의하고 있다.
타포니 발생과 암석 내 수분과의 상관성을 파악하기 위해 골굴사 북동사면 방향에 발달해 있는 45cm× 105cm 면적의 암석 표면에서 5cm간격으로 약 190 지점의 함수율을 측정하였다.
골굴사 사찰주변으로는 동사면과 남사면의 노출 지대에서 집중적으로 타포니가 발달하고 있으며 수평으로 노출된 암석면에서는 나마도 10여 개가 발달하고 있다(그림 3). 타포니의 형태적 분류와 발달 방향을 확인하기 위해약 70여 개 타포니의 경사 방향과 경사를 측정하였으며 이때 소규모 군집을 이루는 타포니군은 대표성을 가지는 한 지점의 것만을 측정하였다(그림 4). 측정 결과, 타포니의 발달 방향은 사면 방향에 일치하는 경향을 뚜렷하게 보이고 있다.
타포니 발생과 암석 내 수분과의 상관성을 파악하기 위해 골굴사 북동사면 방향에 발달해 있는 45cm× 105cm 면적의 암석 표면에서 5cm간격으로 약 190 지점의 함수율을 측정하였다. 함수율 측정은 Lutron사의 MS-7002를 사용하였으며¹⁾, 측정 결과는 ArcGIS 9.0에서 공간보간법을 활용해 각 지점의 측정 결과를 면적으로 변화하여 도시하였다. 야외측정은 2016년 7월에 진행되었으며 강수일로부터 4일이 경과한 시점이었다.

대상 데이터

연구 지역은 경상북도 경주시 양북면 안동리 일대이다. 경주시 서측으로는 토함산(745m)을 중심으로 남북 방향의 산지가 울산광역시 북부지역까지 동해안에 인접해 발달해 있으며 이는 울산단층대의 동측 지괴에 해당한다.

성능/효과

이들 라필리는 쉽게 풍화되어 점토화 되었지만 풍화 후에는 기질과 광물학적으로 유사해지는 것으로 판단된다. 따라서 연구지역 내 타포니의 발달과정에 라필리 함량 및 암석학적 특징은 직접적인 관련이 적은 것으로 판단되며 오히려 응회암 내에는 다양한 크기의 미세 공극 및 층리가 발달하는데 이것이 타포니의 발달과 관련성이 높을 것으로 추정된다.
2이다. 비교지역과의 직접적 대비는 본 자료의 속성상 지역의 대기오염도 등 환경적 요인들을 내포하고 있기 때문에 완전하지 못하나³⁾전체적으로 내륙지역인 충남 보은군의 속리산과 경남합천군의 허굴산에서는 상대적으로 낮은 Na와 Cl 값을 보이는 한편 경남 남해군 금산과 부산 금정산 등 해안지역에서는 상대적으로 높은 측정값을 나타내고 있다. 이는 해안에서부터 내륙으로 점차적으로 감소하는 염화나트륨(NaCl)의 일반적 경향을 잘 나타내고 있으며(박경근, 2012), 골굴사 지역의 Na와 Cl 용해량은 해안지역과 내륙지역의 중간 값에 해당한다.
연구지역 내 타포니 발생의 공간적 특징은 대규모암석 노출이 이루어진 동사면과 남동사면에 집중되어 있으며 각 사면에서 타포니의 발달 방향은 북동-남서방향이 우세하며 이는 해풍과 함께 산곡풍의 바람 길을 따라 발달한 것으로 추정된다. 암상 및 현미경 분석 결과와 함께 판단할 경우 라필리 함량의 다소간 차이와 같은 구성물질의 암석학적 특성에 기인하기보다 골굴사 일대 타포니의 발달은 퇴적구조와 수분 침투가 가능한 다양한 크기의 미세 공극 및 층리와 절리의 발달과 우선 관련성이 높은 것으로 판단된다. 타포니가 발달한 암석 표면에서의 수분 측정 결과는 타포니가 형성된 공동 내부가 주변에 비해 명확히 높은 것으로 나타나고 있어 암석 표면의 수분 분포가 타포니 발생에 상당한 영향을 끼치는 것으로 해석된다.
측정 지점의 타포니는 형태상 수직으로 길게 발달해 있는 연합 타포니로서 그 원형은 수직으로 벽면이 여러 개 발달해 있었던 병합 타포니가 벽면이 침식되며 현재와 같이 변화한 것으로 추정된다(그림 5). 측정 결과, [그림 5]에서와 같이 하계 고온기 동안 전체적인 측정 수분 값은 높은 상태를 보이나, 측정 구간내 타포니 발달 지점은 주변에 비해 명확히 높은 함수율을 보이고 있다. 특징적으로 타포니 내부와 주변 부간에는 현저한 수분 분포 차이가 나타나며 암석 표면에서 박리가 발생한 지점의 수분 값이 높게 측정된다.
타포니의 형태적 분류와 발달 방향을 확인하기 위해약 70여 개 타포니의 경사 방향과 경사를 측정하였으며 이때 소규모 군집을 이루는 타포니군은 대표성을 가지는 한 지점의 것만을 측정하였다(그림 4). 측정 결과, 타포니의 발달 방향은 사면 방향에 일치하는 경향을 뚜렷하게 보이고 있다. 북동-동사면에서는 북동방향으로 발달하는 타포니가 다수를 차지하고 있으며 남동-남사면 일대에서는 남서방향의 타포니가 절대적으로 우세하게 확인된다.
암상 및 현미경 분석 결과와 함께 판단할 경우 라필리 함량의 다소간 차이와 같은 구성물질의 암석학적 특성에 기인하기보다 골굴사 일대 타포니의 발달은 퇴적구조와 수분 침투가 가능한 다양한 크기의 미세 공극 및 층리와 절리의 발달과 우선 관련성이 높은 것으로 판단된다. 타포니가 발달한 암석 표면에서의 수분 측정 결과는 타포니가 형성된 공동 내부가 주변에 비해 명확히 높은 것으로 나타나고 있어 암석 표면의 수분 분포가 타포니 발생에 상당한 영향을 끼치는 것으로 해석된다. 수질 분석 결과 수소이온 농도(pH)를 통해 사장석과 흑운모의 구성 비율이 높은 연구지역 응회암의 경우에 풍화강도는 매우 높을 것으로 생각되며 Na과 Cl 성분에 따른 염류가 암석 풍화와 타포니 발달에 미치는 영향에 대해서는 타포니 내 형성된 이차광물의 지화학적 분석 및 전자주사현미경 분석을 통해 현재 검토 과정에 있다.
이 응회암층은 세립의 산성 응회암으로 백색내지 회백색을 띠며 특징적으로 장석류, 흑운모 및 각섬석 등의 라필리(lapilli)를 포함하고 있다. 현미경관찰 결과 라필리의 함유는 다소 적은 것에서 많은 것까지 다양하게 관찰되나 크기가 1~2mm 정도인 것이 가장 우세하다. 라필리는 주로 사장석, 흑운모 등으로 구성되지만 사장석이 우세한 편이며 이들 라필리는 화학적 풍화작용에 의해 점토화가 심하게 진행되어있는 것이 관찰된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	타포니 발생의 공간적 특징과 그 이유는 무엇인가?	그리고 타포니와 나마에 고인 수분의 수질분석을 통해 수질과 암석 풍화의 상관관계를 함께 논의하였다. 연구지역 내 타포니 발생의 공간적 특징은 대규모암석 노출이 이루어진 동사면과 남동사면에 집중되어 있으며 각 사면에서 타포니의 발달 방향은 북동-남서방향이 우세하며 이는 해풍과 함께 산곡풍의 바람 길을 따라 발달한 것으로 추정된다. 암상 및 현미경 분석 결과와 함께 판단할 경우 라필리 함량의 다소간 차이와 같은 구성물질의 암석학적 특성에 기인하기보다 골굴사 일대 타포니의 발달은 퇴적구조와 수분 침투가 가능한 다양한 크기의 미세 공극 및 층리와 절리의 발달과 우선 관련성이 높은 것으로 판단된다.
	골굴사란 무엇인가?	경상북도 경주시 양북면 골굴사(骨窟寺) 일대와 주변 산지에는 다양한 크기의 타포니가 군집으로 발달하고 있다. 골굴사는 신라 (또는 통일신라) 때 처음 축조된 것으로 알려져 있으며 사찰 경내･외로는 마애석불 등 다양한 불상과 석굴이 보존되어 있다. 사료와 구전을 통해 전해지는 골굴사 내 12석굴은 모두 자연적으로 형성된 타포니에 붙여진 명칭들이다.
	암석 풍화에 있어 수분의 역할은 무엇인가?	암석 풍화에 있어 수분은 매우 중요한 역할을 한다. 층리 및 암석 내 공극을 따라 침투한 수분은 온도 변화에 따른 체적의 변화가 발생하며 이에 따라 물리적 풍화작용을 촉진시킨다. 뿐 만 아니라 용해작용에 의한 광물 입자간의 결합력을 약화시키고 결정구조의 붕괴를 통해 화학적 풍화를 촉진시키기도 한다(이영준 등, 2012; 이석훈･김수진, 2004).

참고문헌 (13)

김수진.이민성.김원사.이수재, 1994. 서울 지역의 자연환경 변화에 관한 연구: 남산 화강암의 풍화에 관한 환경 광물학적 연구, 지질학회지 30(3), 284-296.

상세보기
박경근, 2012, 암석의 수분값에 따른 풍화미지형 발달과 석조문화재 풍화 특성, 경북대학교 지리학과 박사학위 논문.
성효현, 1983, 마이산 일대에 나타나는 미지형의 기후지형학적 연구, 이화여자대학교 녹우회보 24, 63-86.
손문.김인수.이동호.이준동.김진섭.백인성, 울산단층일원에 대한 지역지질 특성연구: 제3기 마이오세와읍분지의 지질구조와 대자율비등방성(AMS), 지질학회지 36(3), 195-216.

상세보기
윤성효.황인호, 1990, 경주 남산 일대의 화강암의 암석학 및 지구화학의 특성, 한국지구과학회지 11(1), 51-66.
이석훈.김수진, 2004, 주기적으로 침수되는 퇴적암의 풍화특성, 한국광물학회지 17(1), 23-35.

원문보기 상세보기
이영준.김영석.이민희.한준희.김민수, 석조문화재의 풍화지수 산정을 위한 초음파속도의 평가 및 보정, 한국지구과학회지 33(2), 126-138.

원문보기 상세보기
장태우.정재혁.장천중, 2007, 한반도 동남부 제3기 어일분지 및 와읍분지의 지구조운동, 지질공학회지 17(1), 27-40.
정창희.김길성, 1966, 능주도폭 1:50,000, 국립지질조사소.
황상일.박경근.윤순옥, 2010, 반구대 암각화의 주기적인 침수와 구성암석의 풍화특성, 대한지리학회지 45(3), 342-359.

원문보기 상세보기
Hill, S.M., 1996, The differential weathering of granitic rocks in Victoria, Australia. Journal of Australian Geology and Geophysics, 16(3), 271-276.
Stefansson, A., Gislason, S.R., and Arnorsson, S., 2001, Dissolution of primary minerals in natural waters II, Mineral saturation state, Chemical Geology, 172, 251-276.

상세보기
Tateiwa, I., 1924, Geological Survey of Korea, No. 2, Ennichi, Kyuryuho and Choyo Sheets, Geological Survey of Korea.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증