A Study on the Provenance of the Stones and the Surface Cracks in the Suljeongri East Three-story Stone Pagoda, Changnyeong, Korea

창녕 술정리 동삼층석탑 석재의 원산지 해석 및 표면균열에 관한 연구

  • Kim, Jae-Hwan (Conservation Science Division, National Research Institute of Cultural Heritage) ;
  • Jwa, Yong-Joo (Department of Earth & Environmental Sciences, Gyeongsang National University)
  • 김재환 (국립문화재연구소 보존과학연구실) ;
  • 좌용주 (경상대학교 지구환경과학과)
  • Received : 2010.11.02
  • Accepted : 2010.12.07
  • Published : 2010.12.31

Abstract

The Suljeongri east three-story stone pagoda in Changnyeong (National Treasure No. 34) has been damaged mainly by lots of cracks. The stones used for this pagoda are medium-granied equigranular pinkish biotite granite. Measured magnetic susceptibility values are of from 2 to 9 (${\times}10^{-3}$ SI unit). From the ${\gamma}$-ray spectrometer mesurement K, eU, and eTh contents of the stones are 3 to 7%, 8 to 19 ppm, and 11 to 35 ppm, respectively. Comparing the petrographical and chemical characteristics between the stones of the pagoda and the country rocks near Suljeongri, it is suggested that the most similar rock could be equigranular biotite granite in the western slope of the Mt. Hwawangsan. Vertical, horizontal and diagonal cracks are intensely developed at the lower part of the stone pagoda. Biotite granite has intrinsic microcracks defined as rift and grain rock cleavages. Both rock cleavages are assumed to have led to the crack growth and consequent mechanical damage of the pagoda. It seems that vertical cracks have been grown parallel to the principal compressional stress, and that horizontal cracks to the reacting tensional stress. Diagonal cracks seems likely to have been resulted from conjugate rift and grain rock cleavages.

국보 제34호 창녕 술정리 동삼층석탑에는 다수의 수직, 수평, 대각선 균열이 발달하고 있으며, 일부 부재들이 떨어져 나감에 따라 이에 대한 보존처리가 시급한 실정이다. 이 석탑은 중립질이며 등립질 조직을 나타내는 담홍색의 흑운모 화강암을 석재로 사용하였다. 석재에 대한 전암대자율 측정결과 2~9(${\times}10^{-3}$ SI unit) 사이의 값을 가지며, 감마스펙트로미터 측정결과 K는 3~7%, eU는 8~19 ppm, eTh는 11~35 ppm의 범위를 가진다. 석탑이 위치한 인근 화왕산 일대에 분포하는 흑운모 화강암과 석탑의 석재에 대한 암석기재적 특징, 전암대자율 및 감마스펙트로미터 측정 자료를 비교 분석한 결과, 화왕산 서쪽 사면의 등립질 흑운모 화강암이 석탑부재와 가장 유사한 암석으로 판단된다. 석탑에는 수직, 수평 및 대각선 균열이 발달하고 있는데 주로 석탑 하부인 기단부와 1층 탑신을 이루는 부재들에 집중되어 나타난다. 석탑에 사용된 석재는 원래부터 리프트 결과 그레인 결의 방향으로 미세균열이 잘 발달된 암석으로 이 두 결이 균열성장과 그에 따른 손상을 야기한 것으로 판단된다. 수직 균열은 주 압축응력에 평행한 방향으로 석재의 미세균열이 성장한 결과로 해석되는 반면 수평 균열의 경우 주 압축응력에 대한 반발 인장력이 균열의 성장을 촉진시킨 것으로 해석할 수 있다. 한편, 상하 대각선 방향의 균열은 리프트 결과 그레인 결이 부분적으로 사교하면서 나타나는 양상으로 해석된다.

Keywords

References

  1. 김기완, 박용진, 1964, 한국지질도 1대5만 청도도폭 및 설명서. 국립지질 조사소, 19p.
  2. 김기완, 이윤종, 1969, 한국지질도 1대5만 창녕도폭 및 설명서. 국립지질 조사소, 18p.
  3. 박덕원, 2007, 국내의 중생대 화강암류에서 발달하는 수직의 1번 및 2번 면의 방향성. 암석학회지, 16, 12-26.
  4. 박덕원, 서용석, 정교철, 김영기, 2001, 쥬라기 화강암에 발 달하는 결의 현미경학적 분석, 대한지질공학회, 11(1), 51-62.
  5. 서용석, 박덕원, 국내 쥬라기 화강암의 역학적 이방성, 2003, 대한지질공학회, 13(2), 257-266.
  6. 이찬희, 김영택, 이명성, 2005, 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가. 자원환경지질학회지, 38, 675-687.
  7. 이찬희, 김지영, 이명성, 2007, 석조문화재 표면손상의 정량적 평가기법, 석조문화재 보존 국제 심포지엄. 109-121.
  8. 이찬희, 양희제, 최석원, 이명성, 2006, 지질학회지, 익산 미륵사지석탑 구성부재의 암석학적 특징과 석재의 원산지해석, 42(2), 293-306.
  9. 정영호, 손재식, 안장헌, 1999, 석탑, 대원사, 130p.
  10. 조기만, 좌용주, 2005, 석조문화재의 석재공급지에 관한 연구 -익산 지역에 대한 지형학적 및 암석학적 접근-, 한국암석학회, 14(1), 24-37
  11. 좌용주, 김건기, 고석배, 김종선, 2006, 감은사지삼층석탑(서탑)에 사용된 석재 공급지에 대한 연구, 한국암석학회, 15(3), 128-138.
  12. 좌용주, 이상원, 김진섭, 손동운, 2000, 경주 불국사와 석굴암의 석조 건축물에 사용한 석재의 공급지에 대하여. 지질학회지, 36, 335-340.
  13. Dale, T.N., 1923, The commercial granites of New England. U.S. Geological Survey Bulletin, 738, 488.
  14. Herrmann, O., 1916, Steinbruch-Industrie und Steinbruch-Geologie. Born -traeger, Berlin, 2nd ed., 312p.
  15. Jahns, R.H., 1943, Sheet structure in granites: its origin and use as a measure of glacial erosion in New England. Journal of Geology, 51, 71-98. https://doi.org/10.1086/625130
  16. Ljungner, E., 1930, Spaltentektonik und morphologie der schwedischen Skagerrak-Kueste. Bull. Geol. Inst. Univ. Uppsala, 21, 478p.
  17. Osborne, F.F., 1935, Rift, grain and hardway in some pre-Cambrian granite, Quebec. Economic Geolology, 30, 540-551. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.30.5.540
  18. Takemura, T. and Oda, M., 2004, Stereology-based fabric analysis of microcracks in damaged granite. Tectonophysics, 387, 131-150. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2004.06.004
  19. Takemura, T., Golshani, A., Oda, M. and Suzuki, K., 2003, Preferred orientations of open microcracks in granite and their relation with anisotropic elasticity. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40, 443-454 https://doi.org/10.1016/S1365-1609(03)00014-5
  20. Twidale, C.R., 1982, Granite landforms, Elsevier scientific pub. 46-86.