화학적 풍화에 의한 결정질 암석내의 미세조직 발달특징과 암반공학적 의미

Abstract

암석의 풍화작용은 암석의 강도를 약화시키고 궁극적으로는 지질공학적 대상물의 안정성을 저하시키게 된다. 화학적 풍화지수와 같이 암석의 풍화등급을 이용하여 암반의 안정성을 평가하는 여러 가지 지표가 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 편광현미경 관찰, XRF 전암분석에 의한 화학적 풍화지수, X-선회절 (XRD)분석에 의한 광물의 종류와 함량분석, 전자현미경(SEM/EDS)에 의한 미세조직 분석, BET측정법에 의한 기공크기와 비표면적 분석, 미소촛점 X-선 CT 등을 이용하여 결정질 암석(편마암, 화강암)의 풍화정도와 미세조직, 공극의 특성을 분석하였다. 이차광물의 생성과 미세구조의 발달특정은 광물의 용해, 침전, 파쇄반응과 같이 복합적인 요소에 의하여 영향을 받게 된다. 그러므로 단순히 전암분석치를 이용하여 계산하는 풍화지수(CIA, CWI 등)와 같은 기존의 화학적 풍화지표들은 암석의 풍화정도를 제대로 반영하지 못함이 밝혀졌다. 따라서 이 외에도 광물조성비, 미세조직, 미세공극의 특성을 고려한 새로운 평가기법이 요구된다. Weathering can reduce rock strength and eventually affect the structural stability of a rock mass, which is important in the field of engineering geology. Several methods have been developed to evaluate the degree of weathering, including the chemical weathering index. In this study, we analyzed the weathering degree and characteristics of microtextures and pores in crystalline rocks (gneiss and granites) based on petrographic observations, the chemical weathering index, mineralogy by XRD, microtextural analysis by SEM/EDS, measurements of pore size and surface area by the BET method, and microporosity by X-ray CT. The formation of secondary minerals and microtexture in gneiss and granitic rocks are assumed to be affected by complex processes such as dissolution, precipitation, and fracturing. Hence, it is clear that some chemical weathering indices that are based solely on whole-rock chemistry (e.g., CIA and CWI) are unable to provide reliable assessments of the degree of weathering. Great care is needed to evaluate the degree of chemical weathering, including an understanding of the mineralogy and microtexture of the rock mass, as well as the characteristics of micropores.