영주-안동 지역 마애석불의 화강암질 모암에 대한 암석학적 특징과 화학적 풍화 연구

Abstract

영주-안동 지역에 분포하는 마애석불의 문화재학적 연구와 더불어 모암인 주변암석의 암석학 및 지구화학적 연구를 수행하기 위하여 영주와 안동화강암의 SHRIMP 저어콘 U-Pb 연대측정과 두 화강암체로 부터 분리한 인회석에서의 희토류원소 분포도와 Sr 동위원소비를 측정하였다. 또한 마애석불을 비롯한 석조문화재의 화학적 풍화도 연구를 위하여 P-XRF 활용 시, 기기의 단점을 보완하여 보다 정확한 자료의 산출을 위한 기초적인 실험을 수행하였다. 영주화강암 저반의 대부분을 차지하는 각섬석-흑운모 토날라이트와 등립질 흑운모 화강섬록암의 연대는 각각 약 187 Ma와 186 Ma이다. 안동화강암 저반에서는 주 구성암체인 안동심성암체의 흑운모 화강섬록암과 극조립질 흑운모 화강암이 각각 약 182 Ma와 186 Ma를 나타낸다. 따라서 영주화강암과 안동화강암 저반의 연대는 오차범위 내에서 거의 일치한다. 한편 안동화강암 저반의 각섬석 반려암은 시료 중 가장 고기인 약 194 Ma이고 영주화강암 저반 중 세립질 복운모 화강암으로 주로 구성된 춘양화강암은 가장 젊은 175 Ma이다. 이러한 연대측정 자료는 영남육괴 북동부인 영주-안동 지역에서의 쥬라기 대보 화성활동은 쥬라기 초에 고철질 마그마의 관입으로 시작되었고 전기 쥬라기 중엽에 정점에 이르러 다량의 화강암질 마그마가 관입하였으며, 최종적으로 전기 쥬라기 끝무렵에 소량의 보다 분화된 화강암질 마그마가 관입하였음을 지시한다. 또한 영주화강암과 안동화강암의 인회석으로 부터 얻은 희토류원소 분포도는 암체에 따라 현저한 차이를 보여주고 있음을 확인하였고, 87Sr/86Sr값은 영주화강암이 안동화강암에 비해 낮은 87Sr/86Sr초기치를 가짐을 확인하였다. 이는 영주화강암과 안동화강암이 서로 다른 특성을 갖는 마그마로터 분화되었거나 혹은 동일한 마그마부터 분화가 시작되었다 할지라도 분화과정은 서로 다른 조건으로 진행되었을 가능성을 지시해주는 것이다. Sr 동위원소 조성과 주원소, 미량원소 농도에 대조적인 값을 보이는 영주화강암과 안동화강암의 조성과 비교해볼 때 풍산암체의 값은 영주화강암과 동일한 양상을 보인다. 따라서 영주화강암과 안동화강암의 경계는 풍산암체의 북쪽을 지나는 전단대가 아니라 남동쪽의 전단대 또는 변성암지대로 확정되어야 함을 나타낸다. 또한 P-XRF 기기를 활용한 석조문화재의 풍화도 연구를 위하여 연구지역에 분포하는 마애석불과 주변 암석에 대한 P-XRF 분석결과, 표면을 직접 분석하는 경우는 정량분석 보정작업을 거쳐 구축한 검량선을 활용하면 화학적 풍화지수 산출에 이용되는 SiO2/Al2O3 비율의 경우 보정하지 않은 값에 비해서 보정 후의 값이 원래의 값에 훨씬 더 근접함을 보여준다. 따라서 단순히 정량값의 산출 뿐만 아니라 이를 이용한 화학적 풍화지수의 산출에도 P-XRF 값을 보정해 사용하는 것이 필요함을 나타낸다.