수락산 지역의 풍화현상에 관하여

“화강암 국토에 대한 연구자료 보충이 시급”
이끼 등의 植生(식생)이 암석풍화 촉진
풍화가 토질을 변화시켜 생활에 영향
TOR는 斜面上(사면상)에 결집분포
수락산은 단탑형 石塔(석탑)이 탁월해
 

  Ⅰ. 序論(서론)
  Ⅰ-1 硏究白的(연구백적)
  우리나라의 地質(지질)은 그 半以上(반이상)이 花崗巖(화강암) 花崗片麻巖(화강편마암)으로 되어있다. 이와 같이 地表岩石(지표암석)의 相當(상당)한 부분이 花崗巖(화강암)으로 되어있는 지역에서 花崗巖(화강암) 風化(풍화)에 관한 문제는 매우 큰 意味(의미)를 갖는다.
  이러한 관점에서 本(본) 硏究(연구)는 同一(동일)한 地域(지역)에 나타나는 대표적인 地質構造的(지질구조적) 特徵(특징)의 하나인 Joint를 調査(조사)하고 같은 지역에 발달해있는 대표적인 風化現象(풍화현상)으로서의 tor와 Exfoliation 現象(현상)의 特徵(특징)과 形態(형태), 成因(성인)에 관해 일반적이고 기초적인 內容(내용)을 調査(조사)하여 정리함으로써 花崗巖(화강암) 風化地形發達(풍화지형발달)의 이해를 돕는데 그 목적이 있다.
  Ⅰ-2. 硏究方法(연구방법)
  연구지역에 발달한 Joint와 Tor, Exfoliation의 특징을 조사하기 위해 각각의 check list를 작성하였고 이를 기초로 하여 야외답사에 역점을 두었다. 연구방법에서 Joint 관찰은 clinometer를 사용하여 Joint set를 주로 하여 strike와 dip을 측정하였다. tor는 형태, 위치(稜線(능선), 斜面(사면), 溪谷(계곡))규모를 측정하여 m로 표시하였다. Exfolination는 고도와 위치별로 구분하였으며 규모와 Exfolination hang, 두께 등을 측정하였다. 야외답사 시는 1:50,000, 1:25,000지형도와 1:250,000(서울) 지질도를 이용하였다.
  Ⅰ-3硏究地域(연구지역)의 地質(지질)과 地形(지형)
  본 연구지역인 水落山(수락산)은 도봉구 및 京畿道(경기도) 南楊州郡(남양주군) 別內面(별내면)과 議政府市(의정부시)에 속한 山地(산지)로 최고봉 637.7m를 갖고 약 5km의 主稜線(주능선)이 남북으로 발달해 있으며 남으로 덕능고개를 경계로 佛岩山(불암산)과 이어지며 楸哥嶺(추가령) 裂谷(열곡)을 사이에 두고 道峰山(도봉산)과 마주보고 있다. 또한 본 연구지역은 中生代(중생대)의 慶尙系(경상계) 佛國寺統(불국사통)의 花崗巖(화강암)으로 되어 있으며 巖石(암석)의 差別侵蝕(차별침식)과 風化(풍화)로 인한 殘兵狀(장병상)의 老年期(노년기) 山地(산지)이다.

  Ⅱ, Joint, Exfoliation, Tor의 槪念(개념)
  Ⅱ-1, 花崗巖(화강암)의 風化(풍화)
  일반적으로 花崗巖(화강암)의 景觀(경관)은 두 가지로 나타나는데 하나는 曲型的(곡형적)인 경관으로 豊富(풍부)한 露頭(노두)를 비롯하여 주위에 화강암의 礫(력), Tor등과 같은 現象(현상)이 잘 나타나는 形態(형태)이고 다른 하나는 風化(풍화)와 侵蝕(침식)이 相當(상당)히 進展(진전)된 低山性(저산성) 乃至(내지)는 丘陵性(구릉성)의 景觀(경관)을 이루고 있는 것이다.
  한편 기온이 갑자기 변하는 일, 공기 중의 수분이 암석의 틈으로 스며드는 일, 암석위에 생물이 번식하는 일 등이 오래 繼續(계속)되면 巖石(암석)의 구성물질은 變質(변질)되어 부스러지게 된다. 이와 같이, 암석이 地表(지표)에서 변화되는 과정을 風化(풍화)라 하고 風化(풍화)를 일으키는 作用(작용)을 風化作用(풍화작용)이라 한다.
  風化(풍화)는 지표면에 노출된 巖石(암석)이 분해되거나 붕괴하는 모든 營力(영력)과 결합된 작용으로 볼 수 있고 물리적인 것과 화학적인 것으로 나눌 수 있으나 그 과정이 매우 복잡하고 서로 결합되어 일어나기 때문에 단순한 개념으로 나누어서 생각하기에는 어려운 면이 있다.
  이와 같은 풍화현상은 토양과 資源(자원), 또한 土木工事(토목공사), 自然災害(자연재해)등과 같은 현상과 큰 관계를 가지며 인간의 생활과 밀접한 자연현상의 하나라고 말할 수 있다.
  Ⅱ-2 Joint
  地表上(지표상) 存在(존재)하는 巖石(암석) 중에서 가장 보편적으로 나타나는 구조가 Joint 이다. 그러므로 암석의 調査硏究(조사연구)에 있어서 Joint는 가장 기본이 되는 內容(내용)이라고 할 수 있다.
  이러한 Joint를 Himus(1954)는 tension이나 torsion에 이해 생긴 모든 암석에서 발견되는 乘直(승직), 경사짐, 또는 수평면의 分解面(분해면)을 말한다고 定義(정의)하였다. 卽(즉) 巖石(암석)의 물리적인 連續性(연속성)을 斷絶(단절)하는 fracture 혹은 分解線(분해선)을 말한다.
  Joint의 形成要因(형성요인)은 多樣(다양)하나 一般的(일반적)으로 sediment mass에서 그들이 수축할 때 혹은 Tgneous body에서 그들이 液體狀態(액체상태)에서 固體狀態(고체상태)로 될 때 생기는 tension force에 의해 發達(발달)하거나 地球(지구)의 外部層(외부층)의 변형에 의한 方法(방법)에 의해서 形成(형성)되기도 한다.
  Joint는 普通(보통) 平行(평행)한 group이나 set으로 나타나며 일반으로 서로 다른 Joint set는 직각 또는 그와 비슷하게 교차하기도 한다. Joint 사이의 간격은 數(수) cm에서 數百(수백) m에 達(달)하기도 하지만 單獨(단독)으로 나타나는 일은 전혀 없으며 地形成作用(지형성작용)에 Joint의 직접적인 역할은 크지 않으나 侵蝕(침식)의 모든 營力(영력)을 돕고 있어 地形(지형)에 對(대)한 間接的(간접적)인 영향이 크다고 볼 수 있다.
  Ⅱ-3, Tor
  Tor라는 말은 “똑바로 서있는 石塔(석탑)”이라는 celt語(어)의 어원을 갖는 것으로 saprolite가 제거되고 核石(핵석)이 불안정안 石塔(석탑)처럼 쌓여 이루어진 巖塊地形(암괴지형)과 주변보다 우뚝 솟은 독립성이 강한 돌더미 혹은 작은 丘陵(구릉)형태로서 5~20m의 규모를 갖는 微地形(미지형)을 Tor라고 한다. Tor는 원래 南西(남서)잉글랜드의 Dartrnoor高原(고원)에 발달된 화강암의 巖塊地形(암괴지형)을 가리키는 지방어였으나 이에 대한 연구가 진행됨에 따라 학술용어로 정착되었다.
  Tor의 成因(성인)은 여러 가지가 있겠으나 대체로 심한 Weathering을 받은 지각의 화학적 풍화와 더불어 표면침식이 진행되는 동안 차별적인 削剝作用(삭박작용)에 기인하기도 하고 많은 풍화작용을 받은 불규칙한 Joint가 존재하는 巖石斜面(암석사면)의 후퇴과정에서 나타나기도 하며 암석의 구조지형적 위치, 그리고 그에 따른 地域的(지역적) 微氣候(미기후)의 다양성 등으로 설명할 수 있다.
  Tor를 형태별로 분류하면 塔型(탑형), 城郭型(성곽형), 卓上型(탁상형), 巖柱型(암주형), Dome Summit형 등 5개의 유형으로 분류할 수 있는데 이러한 Tor형태를 결정짓는 요소에는 비, 바람에 의한 削磨作用(삭마작용), granular disintegration frost action 화학적 變形率(변형율)과 물리적 風化率(풍화율) 사이의 다양한 調和(조화), 그리고 局部的微地形(국부적미지형) 또는 微氣候(미기후)의 다양성이 있다. 또한 암석의 구조적인 특징과 조직, Joint의 밀도, Pattern, 방향, 그리고 巖石(암석)의 Hardness등도 Tor의 형태를 결정하는 主要因子(주요인자)이다.
  Ⅱ-4 Exfoliation
  Exfolination이란 거대한 巖石(암석)이 自然的(자연적)으로 曲面狀(곡면상)의 板(판)으로 分離(분리)되는 것 또는 內核(내핵)을 둘러싸고 있는 同心圓狀(동심원상)의 岩板(암판)의 一般的(일반적)인 形態(형태)를 가진 風化巖石(풍화암석)을 말한다.
  대부분의 火成巖(화성암)과 變成巖(변성암)들은 比熱(비열)이 서로 다른 鑛物(광물) 粒子(입자)들로 구성되어 있기 때문에 가열에 의해 팽창할 때는 構成鑛物(구성광물)들 간에도 內的壓力(내적압력)이 發生(발생)한다고 믿어지고 있다.
  花崗巖(화강암) Dome에서 巖石(암석)의 껍질이 양파처럼 벗겨지는 Exfolination 現象(현상)을 과거에는 이 같은 이유로 발생한다고 알려졌으며 巖石內面部(암석내면부)가 侵蝕(침식)으로 除去(제거)되면 안쪽으로 누르던 압력이 감퇴되므로 그 안쪽에 있던 암석이 바깥쪽으로 팽창하여 얼마간의 두께를 가진 外殼(외각)이 생기게 되며 內部(내부)와의 사이에는 틈이 생기게 된다. 이와 같은 일이 반복되면 巖塊(암괴)나 巖盤(암반)에서는 계속하여 曲面狀(곡면상)의 皮殼(피각)이 떨어져 나오게 된다.
  氣候的(기후적)인 측면에서 볼 때 종전에는 氣候變化(기후변화)가 심한 乾燥氣候下(건조기후하)에서 생성된다고 해석되었으나 氣候變化(기후변화)가 Exfoliation형성에 중요한 역할을 하지 않는다는 사실이 실험에서 밝혀졌다. 오히려 濕潤氣候(습윤기후)나 溫暖氣候下(온난기후하)에서 Exfoliation이 生成(생성)되었다. 이는 濕氣(습기)의 영향이 Exfoliation 형성에 중요한 因子(인자)가 된다고 생각할 수 있다.
  이와 같이 Exfoliation은 단순한 어떤 작용이 아닌 荷重除去(하중제거), 濕氣(습기), 水和作用(수화작용) 等(등)다양한 작용에 의해 형성되는 것으로 볼 수 있다.

  Ⅲ,Outcrop 觀察(관찰)
  Ⅲ-1 Joint Outcrop 觀察(관찰)
  本(본) 硏究地域(연구지역)에서 측정한 Outcrop은 총 40개로서 이중 Irregular Joint와 Curving Joint를 제외한 38개의 측정치를 구하였다. 여기서는 特徵(특징)있는 Joint現象(현상)만을 敍述(서술)하고 나머지는 表(표)1에서 취급하기로 한다.
  本(본) 硏究(연구)에서 지칭하는 河川(하천)이란 一時的(일시적)인 流水現象(유수현상)은 제외하고 가뭄에도 항구적으로 흐르는 유수현상으로 定義(정의)하며 그 規模(규모)는 관계하지 않았다.
  Outcrop, 4 (사진번호 1, 그림 2) 는 N62° E, 76° SE의 Joint set가 높이 1백 70cm, 폭 1백 65cm정도로 나타나며 Joint가 직선상으로 향하지 않고 곡선 상으로 뻗어있다. 全體的(전체적)으로 Joint 가 發達(발달)한 부분은 hammer break되며 이것은 Joint가 風化(풍화)에 지대한 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
  Outcrop 6(그림 3) 은 N85° E, 64° NW, N3° W, 84° NE의 Joint set가 나타나며 Outcrop상부에는 Joint와 fracture를 따라 많은 植生(식생)들이 생장하고 있으며 하부의 Joint에는 떡갈나무가 자라고 있다. 전체적으로 hammer bounce가 되나 부분적으로 hammer break된다. hammer break 되는 부분은 flake가 많이 형성되어 있으며 outcrop 우측에는 수직 Joint가 발달되어 있으나 좌측에는 Joint가 없다. 이는 巖石(암석)의 구성성분이나 조직차이가 그 원인이라 생각된다. (사진에서의 번호판의 크기는 직경 15cm이다.)
  Outcrop 21 (그림4) 은 N10° W90° SWN80° E61° NW의 Joint set이며 Joint면에는 Exfoliation이 발달하고 있으며 Joint를 따라 植生(식생)이 자라며 점토성의 토양이 있다.
  Joint는 모서리가 풍화가 상당히 진전되어 둥글게 마모되어 있는 상태이다. Exfoliation이 발달하고 있는 부분이 Joint가 있는 것으로 보아 Exfoliation 형성에 Joint가 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다.
  Outcrop 21 (그림, 5) 은 N29도 E, 82도 NW의 Joint set이며 hammer break 되고 Joint를 따라 풍화되어 植生(식생)과 grit들이 많이 산재되어 있다. 본 Outcrop밑의 斡面(알면)은 sheeting Joint가 발달되어 있으며 많은 cleavage가 존재한다. 斡面(알면)의 경사각은 약 23°이며 Joint에 의하여 Outcrop 전체가 여러 block으로 분리되어 있다.
  이런 형태가 발달하면 궁극적으로 Tor가 형성된다. 따라서 Tor형성에 Joint의 영향이 큼을 알 수 있다. 즉 Outcrop21과 23에서 보는바와 같이 Joint가 Exfoliation과 Tor형성에 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.
  Ⅲ-2 Tor Outcrop 觀察(관찰)
  본 연구지역에서 발견된 Tor Outcrop은 총 21개로서 사면 ․ 능선 ․ 계곡에서 모두 발견되었으며 탑형 ․ 성곽형 ․ 탁상형등이 나타나고 있다.
  Outcrop40(그림 6)은 해발고도 5백 40m의 사면에서 나타나는 전형적인 피라미드 형태이다. 높이 7m, 폭 10m의 규모로 사면각은 10도 정도이며 Flake가 발달해 있다. A면에는 捕獲巖(포획암)이 있고 基盤巖(기반암)인 F에는 Joint를 따라 소나무 등 식생이 자라고 있다.
  이는 風化(풍화)를 더욱 促進(촉진)시키는 역할을 할 것으로 여겨지며 D면의 下部層(하부층)에는 Exfoliation이 발달하고 各(각)block 卽(즉) A, B, C, D, E block마다 하부에 Tafoni가 형성되어 있다. 본 Outcrop은 6개의 block으로 형성되어 있으며 a, b, c, d, e의 Joint에 의하여 뚜렷하게 區分(구분)된다. Joint Pattern은 Cross Pattern으로 Joint Pattern이 Tor 형태에 영향을 줌을 알 수 있으며 Exfoliation 또한 Tor 형태에 主要因子(주요인자)가 됨을 알 수 있다. 또한 A block의 모서리를 보면 거의 둥근 형태를 나타내고 있는데 이는 Tor 最上部(최상부)에 있어 비, 바람 등과 같은 각종 대기 풍화요소들과 더욱 강하게 접촉한 결과로 생각된다.
  Outcrop 50(그림 7)은 고도 6백 30m의 주능선에 발달한 대표적인 단탑형 Tor의 Outcrop이다. 이 Tor는 하단부의 기반암인 B와 상단부의 Tor block인 A가 뚜렷하게 구분되어 전형적인 塔型(탑형) Tor의 특색을 보여주고 있다. 그림 7-a는 N 방향이며 이 Outcrop을 W방향에서 보면 (그림 7-b) 불규칙한 구조선의 발달로 뚜렷하지는 않지만 세 부분의 block으로 구분되어 있는데 이는 결국 동일한 암석 내에서도 다양한 구조적 특성이 나타나며 이에 따라 Tor형태도 다양하게 발달한다는 사실을 알 수 있다. hardness는 A면에서 flake가 발달한 일부가 hannd break되는가 하면 전체적으로는 hammer break 되면서 간혹 hammer bounce되는 부분도 있어 hardness가 매우 다양하게 나타난다.
  Outcrop 83 (그림 8)은 해발 1백 75m 계곡에 발달한 특징적인 형태의 單塔型(단탑형) Tor이다. 그 위치가 계곡이라는 점에서도 매우 특징적일 뿐만 아니라 본 연구지역중 유일하게 가장 많은 소규모의 block으로 형성되어 있는 Tor이라는 점 역시 특징적이다. 이들 소규모 block들은 hammer bounce로 상당히 신선한 상태이며 block 형태는 날카로운 모서리를 하고 있어 전형적인 계곡 Tor 特性(특성)을 나타내고 있다.
  ㉮㉯㉰㉱는 sheeting Joint 의 방향이며 이 sheeting Joint는 Tor의 基盤巖(기반암)이 되는 溪谷(계곡)의 바닥 구조를 지배할 뿐 아니라 a~c와 같은 수직 Joint와 함께 Tor 발달에 있어 기본적인 構造線(구조선) 역할을 한 것으로 생각 된다. A面(면)에도 Tor block들이 존재했을 것이나 우측 상단부를 보면 sheeting joint의 발달로 급경사면이 형성되어 있어 무게 중심을 잃은 A부분의 block들이 제거되었으리라 생각된다.
  3-Ⅲ Exfoliation Outcrop 觀察(관찰)
  本(본) 硏究地域(연구지역)에서 발견된 Exfoliation Outcrop은 총 35개로서 여기서는 특징 있는 現象(현상)만을 서술하였으며 나머지는 表(표)8~13에서 고찰하기로 하였다.
  Outcrop 11 (그림 9)은 고도 2백 20m의 사면에서 나타나는 것으로 Exfoliation과의 사면경사각은 55˚이다. Exfoliation hang의 두께는 0.3cm이며 剝離作用(박리작용)으로 인하여 bed rock과 Exfoliation 사이의 틈이 더욱 벌어지고 있을 것으로 추측된다. 本(본) Outcrop 좌측에는 剝離(박리)가 형성된 후 떨어져 나간 듯한 巖塊(암괴)가 있으며 現基盤巖(현기반암)과 이 巖塊(암괴)사이에는 植生(식생)이 자라고 있다. 특징적인 것은 기반암에는 flake 가 상당히 발달되어 있으나 Exfoliation 자체에는 flake가 전혀 나타나지 않고 있다는 점이다.
  이는 암석조직의 차이와 구성성분의 차이 때문으로 생각된다. 本(본) Outcrop은 NE 방향으로 발달하고 있다.
  Outcrop 24 (그림 10) 은 고도의 4백 80m 능선에서 나타나며 SE방향으로 발달하고 있다. hang의 두께는 3~4cm이고 hammer break되며 사면경사각은 22˚로서 사진에서 보는 바와 같이 3겹으로 벗겨지고 있다. Exfoliation이 여러 겹으로 벗겨지는 원인으로는 전술한 바와 같으나 특히 각층간의 암석의 구성성분 차이와 암석간의 경연차이, 하중 제거로 생각된다. Exfoliation의 2번째 층은 현재 진행 중인 것으로 보이는 것으로 Joint와 연결되어 있다. 이는 Exfoliation과 Joint의 관계를 보여주는 것으로 사료된다. Outcrop주변에는 예전에 진행되었던 것으로 보이는 Exfoliation의 흔적이 여러 곳에서 나타나고 있다. 앞서 언급하였던 것처럼 본 Outcrop에서도 Exfoliation 면에는 flake가 없으나 기반암상에는 flake 가 대단히 발달해 있음을 볼 수 있다.
  Outcrop 82 (그림 11)는 고도 1백 75m의 계곡에서 나타나며 규모는 63cm, 斡面傾斡角(알면경알각)은 55도, hang의 두께는 1cm정도이다. 현재 형성된 hang에는 약 1cm가량 hang이 떨어져나간 흔적이 있으며 이끼가 자라고 있는 것으로 보아 현재도 剝離(박리) 내지는 풍화가 계속됨을 알 수 있다.

  Ⅴ, 結論(결론)
  1, Joint
  ⅰ) strike는 NE 방향으로 주된 경향성을 나타내며 이로 미루어 추가령 열곡과의 상관관계를 알 수 있다.
  ⅱ) dip은 60도 이상의 고각을 이루고 있는데 이는 水落山(수락산) 능선부분의 경사와 밀접한 관계가 있음을 보여주는 것이다.
  2, Tor
  ⅰ) Tor의 위치는 능선 Tor가 가장 우세하며 그 다음 사면, 계곡 Tor는 매우 희박하며 Tor의 위치와 고도는 상관관계가 있다.
  ⅱ) 규모는 1~10m 이상까지 다양하게 나타나며 block 형태는 거의 風化(풍화)되지 않은 상태(口型(구형))의 block이 우세하다. 그리고 Tor유형은 單塔型(단탑형)이 탁월하다.
  3, Exfoliation
  ⅰ) Exfoliation의 高度(고도)는 매우 다양하게 분포하며 위치별로는 斜面(사면)에 어느 정도 密集(밀집)되어 있다. 규모는 대부분이 80cm 이하로 규모가 그리 크지 않다.
  ⅱ) Exfoliation hang의 두께는 3cm 이하가 탁월하다. Exfoliation은 어느 방향으로도 작용한다.
  4) 本(본) 地域(지역)의 Joint dip이 高角(고각)을 이루는 것은 Tor의 형태를 결정짓고 급경사의 稜線(능선)을 형성하는데 주요한 요인이 된다.
  그러나 Joint와 Exfoliation은 어느 정도의 상관관계가 있다고 생각되나 앞으로 더 많은 연구와 자료의 보완이 필요하다.